Die Erfindung betrifft einen optischen Wellenfrontmanipulator, mit einer ersten optischen Komponente, die eine optische Achse definiert und entlang der optischen Achse eine Außenseite und eine der Außenseite gegenüberliegende Innenseite aufweist, einer Wärmeaustauscheinrichtung, die auf der der Innenseite zugewandten Seite der ersten optischen Komponente angeordnet ist, wobei die Wärmeaustauscheinrichtung einen Medieneinlass und einen Medienauslass aufweist, wobei der Medieneinlass zum Zuführen eines Wärmeaustauschmediums und zum Beaufschlagen der Innenseite mit dem Wärmeaustauschmedium ausgelegt ist, wobei der Medienauslass mit dem Medieneinlass fluidverbunden und zum Abführen des Wärmeaustauschmediums ausgelegt ist.The invention relates to an optical wavefront manipulator having a first optical component defining an optical axis and having an outer side and an inner side opposite the outer side along the optical axis, a heat exchange device arranged on the inner side of the first optical component, wherein the heat exchange device comprises a media inlet and a media outlet, wherein the media inlet is adapted to supply a heat exchange medium and to pressurize the interior with the heat exchange medium, wherein the media outlet is fluidly connected to the media inlet and adapted for discharging the heat exchange medium.
Die Erfindung betrifft ferner ein Projektionsobjektiv mit einem solchen optischen Wellenfrontmanipulator und eine mikrolithografische Apparatur mit einem solchen Projektionsobjektiv.The invention further relates to a projection objective having such an optical wavefront manipulator and to a microlithographic apparatus having such a projection objective.
Ein optischer Wellenfrontmanipulator der eingangs genannten Art ist aus WO 2013/156041 A1 bekannt. An optical wavefront manipulator of the type mentioned is out WO 2013/156041 A1 known.
Ein derartiger optischer Wellenfrontmanipulator wird in der Mikrolithographie verwendet, um optische Wellenfronten eines Projektionsobjektivs zu ändern, insbesondere um diese zu korrigieren. Die Mikrolithographie, die auch als Fotolithographie oder Lithographie bekannt ist, gehört zu den zentralen Technologien der Halbleiter- und Mikrosystemtechnik zur Herstellung von integrierten Schaltungen, Halbleiterbauteilen und weiteren Elektronikprodukten. Die Grundidee der Mikrolithographie besteht darin, vordefinierte Strukturen mittels Belichtung auf ein Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, zu übertragen. Die vordefinierten Strukturen enthalten typischerweise Mikro- und/oder Nanostrukturen, die auf einem Retikel (auch bekannt als Fotomaske oder Maske) geformt sind. Das Substrat wird vor der Belichtung mit einem lichtempfindlichen Material (auch bekannt als Fotolack) beschichtet. Bei der Belichtung wird das von einer Lichtquelle erzeugte Licht über das Retikel zum Projektionsobjektiv geleitet, wobei das Licht nach Durchlaufen des Projektionsobjektivs schließlich zum Substrat gelangt und dort auf das lichtempfindliche Material einwirkt. Das Substrat wird anschließend mit einem Lösungsmittel behandelt, so dass nach der Behandlung nur die den vordefinierten Strukturen des Retikels entsprechenden Bereiche des Substrates durch das lichtempfindliche Material abgedeckt sind; oder umgekehrt, dass solche Bereiche frei werden. In weiteren Strukturierungsschritten werden die nicht freien Bereiche des Substrates durch ein Ätzmittel abgetragen, so dass die vordefinierten Strukturen des Retikels schließlich auf das Substrat übertragen sind.Such an optical wavefront manipulator is used in microlithography to change optical wavefronts of a projection lens, in particular to correct them. Microlithography, also known as photolithography or lithography, is one of the central technologies of semiconductor and microsystem technology for the manufacture of integrated circuits, semiconductor devices and other electronic products. The basic idea of microlithography is to transfer predefined structures to a substrate, for example a silicon wafer, by means of exposure. The predefined structures typically include micro and / or nanostructures formed on a reticle (also known as a photomask or mask). The substrate is coated with a photosensitive material (also known as a photoresist) prior to exposure. During exposure, the light generated by a light source is passed over the reticle to the projection lens, wherein the light finally passes through the projection lens to the substrate and there acts on the photosensitive material. The substrate is then treated with a solvent so that after treatment only the areas of the substrate corresponding to the predefined structures of the reticle are covered by the photosensitive material; or conversely, such areas become vacant. In further structuring steps, the non-free regions of the substrate are removed by an etchant, so that the predefined structures of the reticle are finally transferred to the substrate.
In der Halbleitertechnik gilt es als essentiell, Strukturen mit möglichst kleinen Abmessungen zu realisieren, um die Anzahl der auf einer Flächeneinheit integrierbaren Schaltungen zu erhöhen und somit die Leistungsfähigkeit, insbesondere die Leistungsdichte, der Halbleiterbauteile zu steigern. Die mikrolithographisch realisierbare Strukturgröße hängt in erster Linie vom Auflösungsvermögen des Projektionsobjektivs ab, wobei sich das Auflösungsvermögen des Projektionsobjektivs umgekehrt proportional zur Wellenlänge des zur Projektionsbelichtung verwendeten Lichtes verhält. Je kleiner die Wellenlänge des Projektionslichtes ist, desto höher ist das Auflösungsvermögen des Projektionsobjektivs. Heutzutage ist es möglich, ultraviolettes (UV) Licht, insbesondere vakuumultraviolettes (VUV) Licht als Projektionslicht zu verwenden, das eine Wellenlänge von unter 248 nm aufweist. Aus dem Stand der Technik sind ebenfalls mikrolithographische Systeme bekannt, die extrem ultraviolettes (EUV) Licht mit einer Wellenlänge von etwa 13 nm als Projektionslicht verwenden. Es wird angemerkt, dass der Begriff "Mikrolithographie" breit zu verstehen ist und sich im Allgemeinen nicht nur auf Strukturgrößen im Bereich von weniger als 1 mm sondern auch im Bereich von weniger als 1 µm bezieht. Insbesondere fallen auch Strukturgrößen im Nanometerbereich unter die Mikrolithographie.In semiconductor technology, it is essential to realize structures with dimensions as small as possible in order to increase the number of circuits that can be integrated on a unit area and thus to increase the performance, in particular the power density, of the semiconductor components. The microlithographically realizable structure size depends primarily on the resolution of the projection lens, wherein the resolution of the projection lens behaves inversely proportional to the wavelength of the light used for the projection exposure. The smaller the wavelength of the projection light, the higher the resolution of the projection lens. Nowadays it is possible to use ultraviolet (UV) light, in particular vacuum ultraviolet (VUV) light, as projection light having a wavelength of less than 248 nm. Microlithographic systems are also known in the prior art which use extreme ultraviolet (EUV) light having a wavelength of about 13 nm as the projection light. It is noted that the term "microlithography" is to be understood broadly and generally refers not only to feature sizes in the range of less than 1 mm but also in the range of less than 1 μm. In particular, structure sizes in the nanometer range are also subject to microlithography.
Die Anwendung von UV-, VUV- und EUV-Licht führt jedoch häufig zu Aberrationen (optischen Abbildungsfehlern) in der Mikrolithographie. Dies geht damit einher, dass die photonische Energie des Lichtes umgekehrt proportional zu dessen Wellenlänge ist. Somit werden optische Komponenten eines mikrolithographischen Systems bei Anwendung von Licht mit kurzen Wellenlängen durch hohen Wärmeeintrag belastet. Dabei kommt es unvermeidbar zur Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften der optischen Komponenten. Beispielsweise verändert sich der Brechungsindex einer Linse oder eines Prismas. Diese Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften kann sowohl lokal, d.h. an einer oder mehreren bestimmten Stellen der Wirkungsfläche einer optischen Komponente, als auch global, d.h. auf der gesamten Wirkungsfläche der optischen Komponente festgestellt werden. Derartige Beeinträchtigungen resultieren in Aberrationen der optischen Wellenfront, welche auf das zu belichtende Substrat weiter übertragen werden, so dass gewünschte Belichtungsergebnisse nicht mehr erzielbar sind.However, the use of UV, VUV and EUV light often leads to aberrations (optical aberrations) in microlithography. This is because the photonic energy of the light is inversely proportional to its wavelength. Thus, optical components of a microlithographic system are subjected to high heat input upon application of short wavelength light. This inevitably leads to impairment of the optical properties of the optical components. For example, the refractive index of a lens or a prism changes. This impairment of optical properties can be both locally, i. at one or more particular locations of the effective area of an optical component, as well as globally, i. be detected on the entire effective surface of the optical component. Such impairments result in aberrations of the optical wavefront, which are further transmitted to the substrate to be exposed, so that desired exposure results are no longer achievable.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Wege bekannt, um derartigen Aberrationen entgegenzuwirken. Beispielsweise werden Aktuatoren für Facettenspiegel eingesetzt, die aus mehreren Spiegelfacetten bestehen, wobei die einzelnen Spiegelfacetten mit Hilfe der Aktuatoren bezüglich zumindest einer Raumrichtung verkippbar sind. Hierdurch kann der Verlauf eines am Facettenspiegel reflektierten Lichtstrahls umgelenkt werden, um die Aberrationen zu korrigieren. Alternativ können die optischen Komponenten eine deformierbare optische Wirkungsfläche aufweisen, damit eine gewünschte Wellenfront des Belichtungslichtes erzielt wird.From the prior art, various ways are known to counteract such aberrations. For example, actuators are used for facet mirrors, which consist of several mirror facets, wherein the individual Mirror facets with the help of the actuators with respect to at least one spatial direction are tilted. As a result, the course of a light beam reflected at the facet mirror can be deflected in order to correct the aberrations. Alternatively, the optical components may have a deformable optical action surface to achieve a desired wavefront of the exposure light.
Eine weitere Möglichkeit, die negativen Auswirkungen der Wärmeeinprägung auf die optischen Komponenten zu kompensieren, wird mit Hilfe von Wärmeaustauschmedium realisiert. Aus US 6,781,668 B2 ist eine Linse für ein Projektionsobjektiv bekannt, die mit Hilfe eines Kühlungsgases gekühlt wird. Die dortige Linse wird mit Hilfe von mehreren Düsen, deren Ausrichtung variierbar ist, mit dem Kühlungsgas bestrahlt. Obwohl hiermit der Kühlungseffekt auf der Wirkungsfläche der Linse vorteilhafterweise variierbar ist, lässt sich mit dieser Methode jedoch das Schlieren, d.h. die Bildung von optischen Inhomogenitäten (beziehungsweise Schmierformen) in der Linse nicht vermeiden. Ähnlich wie bei Wärmebelastung führt auch das Schlieren zur Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften von optischen Komponenten.Another way to compensate for the negative effects of the heat impact on the optical components, is realized by means of heat exchange medium. Out US 6,781,668 B2 For example, a lens is known for a projection lens which is cooled by means of a cooling gas. The local lens is irradiated with the help of several nozzles whose orientation is variable, with the cooling gas. Although hereby the cooling effect on the effective surface of the lens is advantageously variable, however, the streaking, ie the formation of optical inhomogeneities (or lubricating forms) in the lens, can not be avoided with this method. Similar to thermal stress, streaking also affects the optical properties of optical components.
WO 2013/156041 offenbart eine Laval-Düse zur Bestrahlung von optischen Komponenten mit einem Kühlungsgas, wobei die Laval-Düse in einer gasdichten Kavität gelagert ist, in der eine Vakuumumgebung gebildet ist. Die gasdichte Kavität ist wiederum ein Bestandteil eines optischen Wellenfrontmanipulators, der zur Entgegenwirkung von Aberrationen dient. WO 2013/156041 discloses a Laval nozzle for irradiating optical components with a cooling gas, the Laval nozzle being mounted in a gas tight cavity in which a vacuum environment is formed. The gas-tight cavity is in turn a component of an optical wavefront manipulator, which serves to counteract aberrations.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Wellenfrontmanipulator der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass den Auswirkungen der Wärmebelastung und/oder des Schlierens mit höherer Effizienz und Zuverlässigkeit entgegengewirkt wird.It is therefore an object of the present invention to develop an optical wavefront manipulator of the type mentioned in such a way that the effects of heat load and / or streaking with higher efficiency and reliability is counteracted.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des eingangs genannten optischen Wellenfrontmanipulators dadurch gelöst, dass der Medieneinlass zur Erzeugung zumindest eines Teilchenstrahls aus dem Wärmeaustauschmedium eine Effusivquelle und/oder eine aerodynamische Linse aufweist.According to the invention, this object is achieved with regard to the aforementioned optical wavefront manipulator in that the media inlet has at least one particle beam from the heat exchange medium an effusion source and / or an aerodynamic lens.
Unter einer Effusivquelle wird eine Vorrichtung verstanden, die zur Erzeugung eines Teilchenstrahls dient, wobei die Wechselwirkung zwischen den dem Teilchenstrahl zugrundeliegenden Teilchen stark reduziert ist. Das Verhalten des damit erzeugten Teilchenstrahls gehorcht mit hoher Übereinstimmung den Gesetzen der stark vereinfachten idealen Gastheorie. Daher ermöglicht die Anwendung der Effusivquelle einen Teilchenstrahl, dessen Verhalten auf einfache Weise vorhersehbar ist. Die erste und/oder zweite optische Komponente lässt sich dadurch mit erhöhter Zielgenauigkeit kühlen und/oder heizen. Folglich wird die Vorhersehbarkeit und damit einhergehend auch die Steuerbarkeit der Wärmeaustauschwirkung des Wärmeaustauschmediums auf den zu kühlenden bzw. zu heizenden Bereichen der optischen Komponente verbessert. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen optischen Wellenfrontmanipulators können Aberrationen daher mit erhöhter Genauigkeit und Zuverlässigkeit korrigiert werden.An effusive source is understood to mean a device which serves to generate a particle beam, the interaction between the particles underlying the particle beam being greatly reduced. The behavior of the particle beam thus generated obeys the laws of the highly simplified ideal gas theory with high agreement. Therefore, the application of the effusion source enables a particle beam whose behavior is easily predictable. The first and / or second optical component can thereby be cooled and / or heated with increased accuracy. Consequently, the predictability and, concomitantly, the controllability of the heat exchange effect of the heat exchange medium on the areas of the optical component to be cooled or heated are improved. With the aid of the optical wavefront manipulator according to the invention, aberrations can therefore be corrected with increased accuracy and reliability.
Ferner können die Teilchen des Teilchenstrahls, die zur optischen Komponente gelangen, aufgrund der stark reduzierten Wechselwirkung untereinander viel effizienter am Wärmeaustausch mit der optischen Komponente teilnehmen. Dies hängt damit zusammen, dass die einzelnen Teilchen nur Wärmeaustauschprozesse mit der optischen Komponente eingehen. Somit wird die pro Teilchen ausgetauschte Wärme erhöht, so dass die Wärmeaustauschwirkung mittels des Wärmeaustauschmediums effizienter gestaltet werden kann. Dies ermöglicht eine kostengünstige Aberrationskorrektur.Further, due to the greatly reduced interaction with each other, the particles of the particle beam which arrive at the optical component can participate much more efficiently in the heat exchange with the optical component. This is because the individual particles undergo only heat exchange processes with the optical component. Thus, the heat exchanged per particle is increased, so that the heat exchange effect can be made more efficient by means of the heat exchange medium. This allows a cost aberration correction.
Unter einer aerodynamischen Linse wird eine Vorrichtung verstanden, die zur Erzeugung eines Teilchenstrahls eingesetzt wird, wobei der Teilchenstrahl innerhalb der aerodynamischen Linse gezielt modifiziert, insbesondere fokussiert und/oder aufgeweitet, wird. Mittels der aerodynamischen Linse kann der Teilchenstrahl mit erhöhter Genauigkeit erzeugt werden, insbesondere hinsichtlich dessen Ausrichtung und Querschnitt. Die Wärmeaustauschwirkung des Wärmeaustauschmediums wird somit zuverlässiger, was sich positiv auf die Aberrationskorrektur auswirkt.An aerodynamic lens is understood to mean a device which is used to generate a particle beam, wherein the particle beam within the aerodynamic lens is specifically modified, in particular focused and / or widened. By means of the aerodynamic lens, the particle beam can be generated with increased accuracy, in particular with regard to its orientation and cross section. The heat exchange effect of the heat exchange medium thus becomes more reliable, which has a positive effect on aberration correction.
Der Begriff "Wärmeaustauschmedium" ist breit zu verstehen und umfasst jedes zur Kühlung und/oder Heizung von optischen Komponenten, beispielsweise Linsen, Prismen, Spiegeln und/oder Masken, einsetzbare, vorzugsweise flüssige oder gasförmige Medium, das Wärme und/oder Kälte von der der Umgebung zu den optischen Komponenten weiterleitet oder von diesen abtransportiert. Der Begriff "fluidverbunden" beziehungsweise "Fluidverbindung" bezieht sich auf jedes für die vorliegende Erfindung einsetzbare Wärmeaustauschmedium. Der Begriff "Wärmeaustausch" ist breit zu verstehen und umfasst sowohl die Aufnahme von Wärme (thermischer Energie) als auch die Abgabe von Wärme. Der Begriff "Wechselwirkung" umfasst thermische, elektrostatische, magnetische, mechanische, fluidmechanische, photonische und/oder andere Arten von Wechselwirkungen. Der Begriff "Teilchen" umfasst atomare und molekulare Teilchen sowie Tröpfchen und Cluster.The term "heat exchange medium" is to be understood broadly and includes any for cooling and / or heating of optical components, such as lenses, prisms, mirrors and / or masks, usable, preferably liquid or gaseous medium, the heat and / or cold of the Transfers environment to the optical components or transported away from them. The term "fluidly linked" or "fluidic" refers to any heat exchange medium useful in the present invention. The term "heat exchange" is to be understood broadly and includes both the absorption of heat (thermal energy) and the release of heat. The term "interaction" includes thermal, electrostatic, magnetic, mechanical, fluid mechanical, photonic and / or other types of interactions. The term "particles" includes atomic and molecular particles as well as droplets and clusters.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine zweite optische Komponente der ersten optischen Komponente entlang der optischen Achse gegenüberliegend angeordnet, wobei der Medieneinlass zum Beaufschlagen einer der ersten optischen Komponente zugewandten Innenseite der zweiten optischen Komponente ausgelegt ist. In a preferred embodiment, a second optical component of the first optical component is arranged opposite to the optical axis, the media inlet being designed to act on an inner side of the second optical component facing the first optical component.
Die Wärmeaustauscheinrichtung dient somit zum Beaufschlagen der Innenseite der ersten und der zweiten optischen Komponenten. Vorteilhafterweise ist die Korrekturwirkung des optischen Wellenfrontmanipulators auf mehrere optische Komponenten erweitert.The heat exchange device thus serves to act on the inside of the first and the second optical components. Advantageously, the correction effect of the optical wavefront manipulator is extended to a plurality of optical components.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist zwischen der ersten und der zweiten optischen Komponente eine mediendichte Kavität ausgebildet, die seitlich durch zwei einander gegenüberliegenden Endseiten begrenzt ist, wobei der Medieneinlass und/oder der Medienauslass an einer der beiden Endseiten angeordnet ist.In a preferred embodiment, a media-tight cavity is formed between the first and the second optical component, which is bounded laterally by two opposite end sides, wherein the media inlet and / or the media outlet is arranged on one of the two end sides.
Die mediendichte Kavität verhindert, dass das Wärmeaustauschmedium nach außen gelangt oder mit Fremdmedien wie Luftpartikel verunreinigt wird. Diese Maßnahme führt vorteilhafterweise zu einer effektiveren Wärmeaustauschwirkung.The media-tight cavity prevents the heat exchange medium from escaping or becoming contaminated with foreign media such as air particles. This measure advantageously leads to a more effective heat exchange effect.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Effusivquelle eine Kapillaranordnung mit zumindest einer Kapillare auf, deren Querschnittsabmessung kleiner als eine mittlere freie Weglänge des Wärmeaustauschmediums ist.In a preferred embodiment, the effusion source has a capillary arrangement with at least one capillary whose cross-sectional dimension is smaller than a mean free path of the heat exchange medium.
Diese Maßnahme bewirkt einen Teilchenstrahl, bei dem Wechselwirkungen, insbesondere Stöße zwischen den einzelnen Teilchen stark reduziert sind. Die Wärmeaustauschwirkung und somit auch die Aberrationskorrektur lässt sich mit erhöhter Genauigkeit und Zuverlässigkeit gestalten. Die mittlere freie Weglänge beschreibt die räumliche Entfernung, innerhalb derer sich ein Streuprozess, beispielsweise Stoß, zwischen Teilchen, insbesondere zwischen Teilchen des Wärmeaustauschmediums und/oder zwischen diesen und fremden Teilchen der Umgebung, ereignet. Hierbei bezieht sich die mittlere freie Weglänge auf für mikrolithographische Anwendungen übliche Bedingungen wie Temperatur, Druck, Teilchengröße und/oder -dichte, etc.This measure causes a particle beam, in which interactions, in particular collisions between the individual particles are greatly reduced. The heat exchange effect and thus the aberration correction can be designed with increased accuracy and reliability. The mean free path describes the spatial distance within which a scattering process, such as collision, occurs between particles, especially between particles of the heat exchange medium and / or between them and foreign particles of the environment. Here, the mean free path refers to usual for microlithographic applications conditions such as temperature, pressure, particle size and / or density, etc.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung liegt die Querschnittsabmessung der zumindest einen Kapillare in einem Bereich von 1 µm bis 50 µm.In a further preferred embodiment, the cross-sectional dimension of the at least one capillary is in a range of 1 μm to 50 μm.
Mit Hilfe dieser Maßnahme liegt die Querschnittsabmessung der zumindest einen Kapillare deutlich unter der mittleren freien Weglänge einer Vielzahl von für mikrolithographische Anwendungen üblichen Wärmeaustauschmedien. Dies erweitert vorteilhafterweise das Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen optischen Wellenfrontmanipulators.With the aid of this measure, the cross-sectional dimension of the at least one capillary is significantly below the mean free path of a multiplicity of heat exchange media customary for microlithographic applications. This advantageously expands the field of application of the optical wavefront manipulator according to the invention.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die zumindest eine Kapillare eine Länge auf, die kleiner als und/oder vergleichbar mit der mittleren freien Weglänge des Wärmeaustauschmediums ist.In a further preferred embodiment, the at least one capillary has a length that is smaller than and / or comparable to the mean free path of the heat exchange medium.
Mit Hilfe dieser Maßnahme werden die Stöße nicht nur quer zur Kapillare, sondern auch längs der Kapillare verringert, so dass die Wechselwirkung zwischen den einzelnen Teilchen weiter reduziert ist. Das Verhalten des Teilchenstrahls lässt sich somit mit höherer Genauigkeit und Einfachheit beschreiben und steuern. Vorteilhafterweise kann den Aberrationen effizienter entgegengewirkt werden.By means of this measure, the impacts are reduced not only transversely to the capillary, but also along the capillary, so that the interaction between the individual particles is further reduced. The behavior of the particle beam can thus be described and controlled with greater accuracy and simplicity. Advantageously, the aberrations can be counteracted more efficiently.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die zumindest eine Kapillare in einem für das Wärmeaustauschmedium stoßarmen Modus und/oder einem für das Wärmeaustauschmedium stoßbehafteten Modus betreibbar.In a further preferred embodiment, the at least one capillary is operable in a low-impact mode for the heat exchange medium and / or in a mode impacting the heat exchange medium.
Mit Hilfe dieser Maßnahme kann der Benutzer die Kapillaranordnung ganz oder teilweise in dem einen oder dem anderen Modus betreiben, so dass der erfindungsgemäße optische Wellenfrontmanipulator vorteilhafterweise unterschiedliche Korrekturanforderungen der verschiedenen Aberrationen erfüllt. Die Begriffe "stoßarm" beziehungsweise "stoßbehaftet" beziehen sich auf Stöße zwischen den Teilchen vor und/oder nach dem Austritt aus der Effusivquelle. Unter "stoßarm" kann auch "stoßfrei" verstanden werden, so dass die Kapillaranordnung im stoßarmen Modus in Bezug auf Stöße für die Teilchen im Wesentlichen "transparent" ist, während sie im stoßbehafteten Modus in Bezug auf Stöße für die Teilchen "opak" ist.With the aid of this measure, the user can operate the capillary arrangement completely or partially in one or the other mode, so that the optical wavefront manipulator according to the invention advantageously fulfills different correction requirements of the various aberrations. The terms "low impact" and "impacted" refer to impacts between the particles before and / or after exit from the effusion source. By "low impact" may also be understood to be "bum-free" such that the capillary assembly is substantially "transparent" in impact mode with respect to impacts for the particles, while in impact mode it is "opaque" to impacts for the particles.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Kapillaranordnung als ein Kapillararray aus einer Mehrzahl von Kapillaren ausgebildet, die in einer Längsrichtung im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.In a further preferred embodiment, the capillary arrangement is formed as a capillary array of a plurality of capillaries, which are arranged in a longitudinal direction substantially parallel to each other.
Im Vergleich zu einer Kapillaranordnung mit einer einzigen Kapillare weist ein Kapillararray aus einer Mehrzahl, insbesondere einer Vielzahl, von Kapillaren einen größeren Wirkungsquerschnitt auf, so dass die Wärmeaustauschwirkung des Wärmeaustauschmediums vorteilhafterweise gesteigert ist. Außerdem lassen sich mit Hilfe des Kapillararrays sowohl einzelne Teilchenstrahlen als auch ein Teilchenstrahlbündel erzeugen, so dass vorteilhafterweise vielfältige Wärmeaustauschwirkungen erzielbar sind. Der Begriff "Kapillararray" ist breit zu verstehen und umfasst ein Array und/oder eine Matrize aus Kapillaren.In comparison to a capillary arrangement with a single capillary, a capillary array of a plurality, in particular a plurality, of capillaries has a larger cross section, so that the heat exchange effect of the heat exchange medium is advantageously increased. In addition, both individual particle beams and a particle beam can be generated with the aid of the capillary array, so that advantageously a variety of heat exchange effects can be achieved. The term "capillary array" is to be understood broadly and comprises an array and / or a matrix of capillaries.
In weiteren bevorzugten Ausgestaltungen sind die Kapillaren des Kapillararrays in einer zur Längsrichtung im Wesentlichen querverlaufenden Ebene dreieckig, quadratisch, hexagonal, oktagonal oder kreisförmig angeordnet. In further preferred embodiments, the capillaries of the capillary array are arranged in a direction substantially transverse to the longitudinal direction plane triangular, square, hexagonal, octagonal or circular.
In diesen Ausgestaltungen haben die Kapillaren des Kapillararrays eine geordnete Verteilung, so dass das dem Kapillararray zugeführte Wärmeaustauschmedium auf alle Kapillaren gleichmäßig verteilt werden kann. Dies erhöht vorteilhafterweise die Gleichmäßigkeit der hiermit erzielbaren Aberrationskorrektur. Dabei ist es möglich, dass in unterschiedlichen Bereichen des Kapillararrays die Kapillaren unterschiedlich angeordnet sind. Dies erhöht vorteilhafterweise die Variabilität der erzeugten Teilchenstrahlen, so dass der Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen optischen Wellenfrontmanipulators erweitert ist.In these embodiments, the capillaries of the capillary array have an ordered distribution, so that the heat exchange medium supplied to the capillary array can be uniformly distributed to all capillaries. This advantageously increases the uniformity of the aberration correction achievable herewith. It is possible that the capillaries are arranged differently in different areas of the capillary array. This advantageously increases the variability of the particle beams generated, so that the field of application of the optical wavefront manipulator according to the invention is expanded.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Kapillaren des Kapillararrays seitlich voneinander beabstandet.In a further preferred embodiment, the capillaries of the capillary array are laterally spaced from each other.
Diese Maßnahme reduziert die Störeffekte zwischen benachbarten Kapillaren, so dass die aus den einzelnen Kapillaren austretenden einzelnen Teilchenstrahlen wechselwirkungsfrei und somit vorteilhafterweise einfacher steuerbar sind.This measure reduces the parasitic effects between adjacent capillaries, so that the individual particle beams emerging from the individual capillaries are interference-free and thus advantageously easier to control.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Kapillararray zumindest eine Platte, vorzugsweise eine Glasplatte, mit einer Vielzahl von Hohlräumen und Durchbrüchen zwischen einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite auf.In a further preferred embodiment, the capillary array has at least one plate, preferably a glass plate, with a multiplicity of cavities and openings between a high-pressure side and a low-pressure side.
Diese Maßnahme ermöglicht eine Effusivquelle, die besonders einfach zu realisieren ist. Die einzelnen Kapillaren werden durch Ausnehmungen geformt, wobei auf dem Gebiet der Mikro- und Nanosystemtechnik etablierte Methoden wie nasschemisches Ätzen, ionisches Ätzen sowie fokussierter Ionenstrahl und Plasmaätzen einsetzbar sind. Die Herstellung der Kapillaren bzw. des Kapillarenarrays kann auch durch Dünnziehen von vielen Glasrohren erfolgen.This measure allows an Effusivquelle that is particularly easy to implement. The individual capillaries are formed by recesses, whereby established methods such as wet-chemical etching, ionic etching and focused ion beam and plasma etching can be used in the field of micro and nano-system technology. The capillaries or the capillary array can also be produced by thin-drawing many glass tubes.
Die einzelnen Kapillaren lassen sich vorteilhafterweise mit hoher Präzision und Sicherheit herstellen, so dass die Wärmeaustauschwirkung und somit auch die Aberrationskorrektur weiter optimiert ist.The individual capillaries can advantageously be produced with high precision and safety, so that the heat exchange effect and thus also the aberration correction are further optimized.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Medienauslass eine lokale Absaugvorrichtung zur lokalen Absaugung von Teilchen des erzeugten Teilchenstrahls auf, die einer oder mehreren Kapillaren zugeordnet ist.In a further preferred embodiment, the media outlet has a local suction device for the local exhaustion of particles of the particle beam generated, which is assigned to one or more capillaries.
Die lokale Absaugvorrichtung dient dazu, die Teilchen des Teilchenstrahls, mit dem die Innenseite der optischen Komponente beaufschlagt wird, lokal statt global wieder aufzufangen. Dadurch wird verhindert, dass die Teilchen nach dem Auftreffen auf der Innenseite der optischen Komponente weiterhin zwischen der Wärmeaus-tauscheinrichtung und der optischen Komponente verbleiben und mit weiteren, später zugeführten Teilchen kollidieren. Vorteilhafterweise wird hierdurch die Wärmeaus-tauscheffizienz, insbesondere die Kühleffizienz, erhöht. Ein weiterer Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, dass die Wärmeaustauschteilchen trotz des von den Kapillaren ausgehenden divergenten Strahlengangs mit hoher Genauigkeit auf der Innenseite der optischen Komponente eingesetzt werden können. Somit wird ein optischer Wellenfrontmanipulator bewerkstelligt, die zusätzlich zu den vorstehend genannten Vorteilen einer Effusivquelle eine hohe Kühleffizienz besitzt.The local exhaust device is used to collect the particles of the particle beam, which is applied to the inside of the optical component locally, instead of globally again. This prevents the particles from remaining on the inside of the optical component between the heat exchange device and the optical component after collision and colliding with other later-introduced particles. Advantageously, this increases the heat exchange efficiency, in particular the cooling efficiency. Another advantage of this measure is that the heat exchange particles can be used with high accuracy on the inside of the optical component despite the divergent beam path emanating from the capillaries. Thus, an optical wavefront manipulator is provided which has high cooling efficiency in addition to the above-mentioned advantages of an effusive source.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die lokale Absaugvorrichtung rohrförmig ausgebildet, wobei eine oder mehrere Kapillaren entlang einer Längsrichtung in einem Rohrinnenraum der Absaugvorrichtung gelagert sind.In a further preferred embodiment, the local suction device is tubular, wherein one or more capillaries are mounted along a longitudinal direction in a tube interior of the suction device.
Dadurch, dass sich die Kapillaren im Rohrinnenraum erstrecken, werden die verbrauchten Wärmeaustauschteilchen mit hoher Effizienz aufgefangen. Vorteilhafterweise wird die Wärmeaustauscheffizienz weiter gesteigert.The fact that the capillaries extend in the tube interior, the spent heat exchange particles are collected with high efficiency. Advantageously, the heat exchange efficiency is further increased.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die lokale Absaugvorrichtung ein Array aus einer Mehrzahl an Absaugelementen auf, wobei jedem Absaug-element genau eine oder mehrere Kapillaren zugeordnet sind.In a further preferred embodiment, the local suction device has an array of a plurality of suction elements, wherein each suction element is assigned exactly one or more capillaries.
Mit Hilfe der als Array ausgebildeten lokalen Absaugvorrichtung kann die Innenseite der optischen Komponente mit hoher Genauigkeit lokal heizen und/oder kühlen. Insbesondere lässt sich im Fall, dass einem Absaugelement eine einzige Kapillare zugeordnet ist, ein Array aus Kapillare-Absaugelement-Paaren bewerkstelligen. Vorteilhafterweise lassen sich unabhängig von der Geometrie der optischen Komponente auf einfache Weise individuell angepasste Wärmeaustauscheinrichtungen realisieren.With the aid of the local suction device designed as an array, the inside of the optical component can locally heat and / or cool with high accuracy. In particular, in the case where a single capillary is associated with a suction element, an array of capillary suction element pairs can be achieved. Advantageously, independently of the geometry of the optical component, individually adapted heat exchange devices can be realized in a simple manner.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Array mehrere Arraysegmente mit einem oder mehreren Absaugelementen auf, wobei eine Temperaturregeleinrichtung zur Temperaturregelung zumindest eines der Arraysegmente vorgesehen ist.In a further preferred embodiment, the array has a plurality of array segments with one or more suction elements, wherein a temperature control device is provided for controlling the temperature of at least one of the array segments.
Hierdurch wird eine segmentweise Temperaturregelung für die Wärmeaustauschteilchen in der lokalen Absaugvorrichtung bewerkstelligt. Vorteilhafterweise ist die Wärmeaustauschwirkung präziser.As a result, a segment-wise temperature control for the heat exchange particles in the local exhaust device is accomplished. Advantageously, the heat exchange effect is more precise.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Temperaturregeleinrichtung zur Temperaturreglung des Teilchenstrahls, Teilchenanzahlregelung des Teilchenstrahls und/oder Pumpleistungsreglung einer an die Absaugvorrichtung angeschlossenen Pumpe ausgelegt.In a further preferred embodiment, the temperature control device for Temperature control of the particle beam, particle number control of the particle beam and / or pump power control of a pump connected to the suction device designed.
Die segmentweise Temperaturregelung der Wärmeaustauschteilchen kann somit auf verschiedene Weisen bewerkstelligt werden, was vorteilhafterweise eine Vielzahl an individuellen Einsatzanforderungen erfüllt.The segmental temperature control of the heat exchange particles can thus be accomplished in various ways, which advantageously satisfies a variety of individual application requirements.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst jedes Arraysegment eine oder mehrere Heizquellen zum Beaufschlagen der Innenseite mit einem Heizstrahl.In a further preferred embodiment, each array segment comprises one or more heat sources for applying a heating jet to the inside.
Durch bestimmte Anordnungen von Heizquellen kann somit ein bestimmtes Temperaturprofil bzw. eine bestimmte Temperaturverteilung auf der mit dem Heizstrahl beaufschlagten Innenseite der optischen Komponente zusätzlich zur Kühlwirkung des Wärmeaustauschmediums realisiert werden. Das Kühlprofil bzw. die Verteilung der Kühlleistung des Wärmeaustauschmediums kann somit schnell und lokal mit hoher Genauigkeit je nach Anforderungen geändert werden.By certain arrangements of heat sources can thus be realized in addition to the cooling effect of the heat exchange medium a specific temperature profile or a specific temperature distribution on the acted upon by the heating beam inside the optical component. The cooling profile or the distribution of the cooling capacity of the heat exchange medium can thus be changed quickly and locally with high accuracy as required.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die Heizquellen mehrere Infrarot-Dioden zur Erzeugung von Infrarot-Heizstrahlung auf.In a further preferred embodiment, the heating sources have a plurality of infrared diodes for generating infrared heating radiation.
Die hierdurch erzeugte Infrarot-Heizstrahlung besitzt die Eigenschaft, dass sie eine hocheffiziente Heizwirkung für Oberflächen bewirkt und somit vorteilhafterweise besonders geeignet für gezieltes Heizen von der Innenseite der optischen Komponente ist. Die Infrarot-Dioden können fokussiert auf die Innenseite der optischen Komponente gerichtet sein, so dass die Infrarot-Heizstrahlung auf eine relativ kleine Fläche der Innenseite fokussiert ist. Alternativ können die Infrarot-Dioden defokussiert auf die Innenseite gerichtet sein.The infrared heating radiation produced in this way has the property that it brings about a highly efficient heating effect for surfaces and thus is advantageously particularly suitable for targeted heating from the inside of the optical component. The infrared diodes may be focused on the inside of the optical component so that the infrared heating radiation is focused on a relatively small area of the inside. Alternatively, the infrared diodes may be focused defocused on the inside.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine Temperaturvorhersageeinheit zum Vorhersagen eines Temperaturverlaufs auf der Innenseite und zum Übersetzen des vorhergesagten Temperaturverlaufs in Steuerbefehle zur Steuerung der Wärmeaustauscheinrichtung auf der Innenseite der optischen Komponente angeordnet.In a further preferred embodiment, a temperature prediction unit for predicting a temperature profile on the inside and for translating the predicted temperature profile into control commands for controlling the heat exchange device is arranged on the inside of the optical component.
Die Steuerbefehle können somit an zugehörige Steuereinheiten der Arraysegmente übermittelt und von diesen ausgeführt werden, um beispielsweise mehrere Heizquellen zu steuern. Vorteilhafterweise ist die Temperaturregelung und somit auch die Wärmeaustauschwirkung präzise einstellbar.The control commands can thus be transmitted to and executed by associated control units of the array segments, for example to control a plurality of heat sources. Advantageously, the temperature control and thus the heat exchange effect is precisely adjustable.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der zumindest eine Teilchenstrahl einen variablen Strahlquerschnitt und/oder eine variable Strahlrichtung auf.In a further preferred embodiment, the at least one particle beam has a variable beam cross section and / or a variable beam direction.
Mit Hilfe des variablen Strahlquerschnittes und/oder der variablen Strahlrichtung lässt sich die Wärmeaustauschwirkung des zumindest einen Teilchenstrahls gezielt variieren. Außerdem kann somit die Verteilung der Wärmeaustauschwirkung, insbesondere die Wärmeaustauschleistung, die die ausgetauschte Wärme pro Zeit- und/oder Flächen- und/oder Volumeneinheit darstellt, über den zu kühlenden beziehungsweise zu heizenden Bereich der ersten und/oder der zweiten optischen Komponente flexibel variiert werden. Der erfindungsgemäße optische Wellenfrontmanipulator kann vorteilhafterweise für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Das Variieren des Strahlquerschnittes und/oder der Strahlrichtung kann vorzugsweise mit Hilfe von MEMS erfolgen, was ein besonders schnelles und komplexes Variieren der Wärmeaustauschwirkung beziehungsweise -leistung ermöglicht.With the aid of the variable beam cross section and / or the variable beam direction, the heat exchange effect of the at least one particle beam can be selectively varied. In addition, the distribution of the heat exchange effect, in particular the heat exchange performance, which represents the exchanged heat per time and / or area and / or volume unit, can thus be varied flexibly over the area of the first and / or the second optical component to be cooled or heated , The optical wavefront manipulator according to the invention can advantageously be used for a large number of applications. The varying of the beam cross section and / or the beam direction can preferably take place with the aid of MEMS, which enables a particularly fast and complex variation of the heat exchange effect or performance.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der zumindest eine Teilchenstrahl eine Vielzahl von Tröpfchen und/oder Clustern aus dem Wärmeaustauschmedium auf.In a further preferred embodiment, the at least one particle beam has a multiplicity of droplets and / or clusters from the heat exchange medium.
Diese Maßnahme ermöglicht das Kühlen der optischen Komponenten mit Hilfe der Verdampfungsenthalpie der Tröpfchen und/oder der Cluster aus dem Wärmeaustauschmedium. Vorteilhafterweise lässt sich hiermit eine erhöhte Kühlwirkung mit zugleich verringerter Menge an Wärmeaustauschmedium erzielen.This measure allows the cooling of the optical components by means of the evaporation enthalpy of the droplets and / or the clusters of the heat exchange medium. Advantageously, this can achieve an increased cooling effect with a simultaneously reduced amount of heat exchange medium.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Temperatur des zumindest einen Teilchenstrahls durch Kühlung und/oder Heizung der Effusivquelle mittels zumindest eines Wärmeaustauschelementes einstellbar.In a further preferred embodiment, the temperature of the at least one particle beam is adjustable by cooling and / or heating the effusive source by means of at least one heat exchange element.
Diese Maßnahme ermöglicht eine besonders einfache Temperatureinstellung des zumindest einen Teilchenstrahls, wobei als Wärmeaustauschelement zumindest ein Peltier-Element und/oder zumindest eine Kältemaschine einsetzbar ist. Die Wärmeaustauschwirkung lässt sich somit mit hoher Genauigkeit einstellen, so dass die hiermit erzielte Aberrationskorrektur besonders zuverlässig sind. This measure allows a particularly simple temperature setting of the at least one particle beam, wherein at least one Peltier element and / or at least one cooling machine can be used as the heat exchange element. The heat exchange effect can thus be adjusted with high accuracy, so that the aberration correction achieved hereby are particularly reliable.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Effusivquelle wärmeisoliert, vorzugsweise innerhalb der mediendichten Kavität, gelagert.In a further preferred embodiment, the effusion source is thermally insulated, preferably stored within the media-tight cavity.
Diese Maßnahme führt zu einer sicheren Wärmeisolierung der Effusivquelle gegen die Umgebung. Es findet nahezu kein Wärmeaustausch zwischen den in der Effusivquelle befindlichen Teilchen und der Umgebung statt, so dass die Wärmeaustauschwirkung und damit einhergehend auch die Aberrationskorrektur vorteilhafterweise besonders präzise definiert und stabil ist.This measure leads to a secure thermal insulation of Effusivquelle against the environment. There is almost no heat exchange between the particles located in the effluent source and the environment, so that the heat exchange effect and, consequently, the Aberrationskorrektur advantageously particularly precisely defined and stable.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die erste und/oder die zweite optische Komponente auf der Innenseite zumindest teilweise mit einem Material beschichtet, das eine höhere thermische Wechselwirkung mit den Teilchen des Teilchenstrahls als die Innenseite der mediendichten Kavität aufweist.In a further preferred embodiment, the first and / or the second optical component is at least partially coated on the inside with a material which has a higher thermal interaction with the particles of the particle beam than the inside of the media-tight cavity.
Mit Hilfe des oben genannten Materials ist die Energieübertragung zwischen dem Teilchenstrahl und der ersten und/oder zweiten optischen Komponente besonders wirksam. Außerdem wird der Wärme- beziehungsweise Kälteverlust zwischen dem Wärmeaustauschmedium und der ersten und/oder zweiten optischen Komponente verringert. Die Sicherheit und Effizienz der Aberrationskorrektur wird somit vorteilhafterweise weiter erhöht.With the aid of the abovementioned material, the energy transfer between the particle beam and the first and / or second optical component is particularly effective. In addition, the heat or cold loss between the heat exchange medium and the first and / or second optical component is reduced. The safety and efficiency of aberration correction is thus advantageously further increased.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist in der mediendichten Kavität zumindest eine dritte optische Komponente, beispielsweise eine bewegliche optische Komponente, angeordnet, wobei zumindest eine Oberfläche der zumindest einen dritten optischen Komponente mit dem Teilchenstrahl beaufschlagbar ist.In a further preferred refinement, at least one third optical component, for example a movable optical component, is arranged in the media-tight cavity, wherein at least one surface of the at least one third optical component can be acted upon by the particle beam.
Hierdurch erweitert sich die Heiz- und/oder Kühlwirkung des Wärmeaustauschmediums auf weitere optische Komponenten, so dass die Aberrationskorrektur des erfindungsgemäßen optischen Wellenfrontmanipulators weiter verbessert ist.This extends the heating and / or cooling effect of the heat exchange medium to further optical components, so that the aberration correction of the optical wavefront manipulator according to the invention is further improved.
Ein erfindungsgemäßes Projektionsobjektiv für mikrolithographische Anwendungen weist zumindest einen optischen Wellenfrontmanipulator nach einer oder mehreren der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen auf. Das Projektionsobjektiv kann beispielsweise in eine Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere eine UV-, VUV- und/oder EUV-Projektionsbelichtungsanlage, eingesetzt, vorzugsweise integriert werden.An inventive projection objective for microlithographic applications has at least one optical wavefront manipulator according to one or more of the embodiments described above. The projection objective can be used, for example, in a projection exposure apparatus, in particular a UV, VUV and / or EUV projection exposure apparatus, preferably integrated.
Eine erfindungsgemäße mikrolithografische Apparatur weist zumindest ein vorstehend beschriebenes Projektionsobjektiv auf. Die mikrolithografische Apparatur ist beispielsweise eine Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere eine UV-, VUV- und/oder EUV-Projektionsbelichtungsanlage.A microlithographic apparatus according to the invention has at least one projection objective described above. The microlithographic apparatus is, for example, a projection exposure apparatus, in particular a UV, VUV and / or EUV projection exposure apparatus.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages and features will become apparent from the following description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf diese hiernach beschrieben. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and described with reference thereto. Show it:
1 einen schematischen Meridionalschnitt eines optischen Wellenfrontmanipulators gemäß eines Ausführungsbeispiels; 1 a schematic meridional section of an optical wavefront manipulator according to an embodiment;
2 einen schematischen Meridionalschnitt eines optischen Wellenfrontmanipulators gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels; 2 a schematic meridional section of an optical wavefront manipulator according to another embodiment;
3A eine schematische perspektive Darstellung einer Effusivquelle gemäß eines Ausführungsbeispiels; 3A a schematic perspective view of an effusive source according to an embodiment;
3B–E einen Schnitt durch eine Ebene E1 in 3A; 3B -E a section through a plane E1 in 3A ;
4A eine schematische perspektive Darstellung eines Kapillararrays gemäß eines Ausführungsbeispiels; 4A a schematic perspective view of a capillary array according to an embodiment;
4B einen Schnitt durch eine Ebene E2 in 4A; 4B a section through a plane E2 in 4A ;
5 eine schematische perspektive Darstellung einer Effusivquelle gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels; 5 a schematic perspective view of an effusion source according to another embodiment;
6 eine schematische Darstellung einer aerodynamischen Linse gemäß eines Ausführungsbeispiels; 6 a schematic representation of an aerodynamic lens according to an embodiment;
7 einen schematischen Meridionalschnitt eines mikrolithographischen Systems gemäß eines Ausführungsbeispiels; 7 a schematic meridional section of a microlithographic system according to an embodiment;
8 eine schematische Darstellung einer Wärmeaustauscheinrichtung mit einer Kapillare und einer der Kapillare zugeordneten Absaugvorrichtung; 8th a schematic representation of a heat exchange device with a capillary and a capillary associated with the suction device;
9 eine schematische Darstellung einer weiteren Wärmeaustauscheinrichtung mit mehreren Kapillaren und einer gemeinsamen Absaugvorrichtung; 9 a schematic representation of another heat exchange device with multiple capillaries and a common suction device;
10 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Wärmeaustauscheinrichtung mit einem Array aus mehreren Absaugelementen und Kapillaren; 10 a schematic sectional view of another heat exchange device with an array of multiple suction and capillaries;
11 eine schematische Darstellung einer weiteren Wärmeaustauscheinrichtung, die eine Mehrzahl an Heizquellen aufweist; 11 a schematic representation of another heat exchange device having a plurality of heat sources;
12 eine schematische Darstellung eines optischen Wellenfrontmanipulators mit einem Spiegel und einer Wärmeaustauscheinrichtung; und 12 a schematic representation of an optical wavefront manipulator with a mirror and a heat exchange device; and
13 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Wirkprinzips des optischen Wellenfrontmanipulators in 12. 13 a schematic representation for explaining the active principle of the optical wavefront manipulator in 12 ,
In 1 ist ein im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10a versehener optischer Wellenfrontmanipulator in einem stark schematisierten, nicht maßstäblichen Meridionalschnitt gezeigt. Der optische Wellenfrontmanipulator 10a weist eine erste optische Komponente 12 und eine zweite optische Komponente 14 auf, wobei die erste und die zweite optische Komponente 12, 14 entlang einer optischen Achse 16 hintereinander angeordnet sind. Die erste optische Komponente 12 und/oder die zweite optische Komponente 14 kann eine Linse, ein Prisma, einen Spiegel und/oder ein Retikel/eine Maske und/oder ein anderes für die Mikrolithographie geeignetes optisches Element aufweisen. Die erste und/oder zweite optische Komponente 12, 14 kann im Fall der VUV-Mikrolithografie ein geeignetes Glas, insbesondere Quarzglas und/oder Fluor-Kronglas, aufweisen.In 1 is a generally by the reference numeral 10a provided optical wavefront manipulator in a highly schematic, not to scale meridional section. The optical wavefront manipulator 10a has a first optical component 12 and a second optical component 14 on, wherein the first and the second optical component 12 . 14 along an optical axis 16 arranged one behind the other. The first optical component 12 and / or the second optical component 14 may comprise a lens, a prism, a mirror and / or a reticle / mask and / or another optical element suitable for microlithography. The first and / or second optical component 12 . 14 may in the case of VUV microlithography a suitable glass, in particular quartz glass and / or fluorite Kronglas have.
Die erste optische Komponente 12 weist eine erste Außenseite 18 und eine der ersten Außenseite 18 in Bezug auf die optische Achse 16 gegenüberliegende erste Innenseite 20 auf. Die zweite optische Komponente 14 weist eine zweite Außenseite 22 und eine der zweiten Außenseite 22 in Bezug auf die optische Achse 16 gegenüberliegende zweite Innenseite 24 auf. Zwischen der ersten Innenseite 20 und der zweiten Innenseite 24 ist eine mediendichte Kavität ausgebildet, die sich quer zur optischen Achse 16 zwischen einer ersten Endseite 28 einer ersten Endwand 30 und einer der ersten Endseite 28 gegenüberliegenden zweiten Endseite 32 einer zweiten Endwand 34 erstreckt. Die mediendichte Kavität 26 ist somit durch die erste und die zweite optische Komponente 12, 14 sowie die erste und die zweite Endwand 30, 34 definiert.The first optical component 12 has a first outside 18 and one of the first outside 18 in terms of the optical axis 16 opposite first inside 20 on. The second optical component 14 has a second outside 22 and one of the second outside 22 in terms of the optical axis 16 opposite second inside 24 on. Between the first inside 20 and the second inside 24 is formed a media-tight cavity, which is transverse to the optical axis 16 between a first end side 28 a first end wall 30 and one of the first end pages 28 opposite second end side 32 a second end wall 34 extends. The media-tight cavity 26 is thus by the first and the second optical component 12 . 14 as well as the first and the second end wall 30 . 34 Are defined.
Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die erste Außenseite 18 und die erste Innenseite 20 als zueinander parallele ebene Flächen ausgebildet, was jedoch nicht einschränkend für die vorliegende Erfindung zu verstehen ist. Die erste Außenseite 18 und/oder die erste Innenseite 20 kann gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels eine nicht ebene, vorzugsweise zumindest teilweise gekrümmte Fläche, aufweisen, wobei die erste Außenseite 18 zumindest bereichsweise nicht parallel zur ersten Innenseite 20 ausgebildet sein kann. Außerdem kann der Abstand zwischen der ersten Außenseite 18 und der ersten Innenseite 20 zumindest bereichsweise variieren. Gleichermaßen gilt dies auch für die zweite optische Komponente 14. Die erste optische Komponente 12 und die zweite optische Komponente 14 können als identische oder unterschiedliche optische Komponenten ausgebildet sein.Im in 1 embodiment shown are the first outside 18 and the first inside 20 formed as mutually parallel flat surfaces, which is not to be understood as limiting the present invention. The first outside 18 and / or the first inside 20 may according to another embodiment have a non-planar, preferably at least partially curved surface, wherein the first outer side 18 at least partially not parallel to the first inside 20 can be trained. In addition, the distance between the first outside 18 and the first inside 20 vary at least in certain areas. Likewise, this also applies to the second optical component 14 , The first optical component 12 and the second optical component 14 may be formed as identical or different optical components.
Die erste und/oder die zweite Endwand 30, 34 können alternativ zum in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel asymmetrisch zur optischen Achse 16 angeordnet sein. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels kann die erste und/oder die zweite Endwand 30, 34 jeweils als eine Gehäusewand eines Gehäuses, welches die erste und/oder die zweite optische Komponente 12, 14 aufweist oder diese umschließt, ausgebildet sein.The first and / or the second end wall 30 . 34 can alternatively to in 1 embodiment shown asymmetrically to the optical axis 16 be arranged. According to a further embodiment, the first and / or the second end wall 30 . 34 each as a housing wall of a housing, which the first and / or the second optical component 12 . 14 has or encloses it, be formed.
An der ersten Endseite 28 ist ein Medieneinlass 36 angeordnet, der zum Zuführen eines Wärmeaustauschmediums von außen in die mediendichte Kavität 26 dient. Der Medieneinlass 36 ist mit der mediendichten Kavität 26 fluidverbunden und weist zur Erzeugung zumindest eines Teilchenstrahls 38 aus dem Wärmeaustauschmedium eine Effusivquelle und/oder eine aerodynamische Linse auf. Wie in 1 gezeigt ist, tritt der Teilchenstrahl 38 aus dem Medieneinlass 36 aus und propagiert in der mediendichten Kavität 26, bis er zur ersten Innenseite 20 der ersten optischen Komponente 12 gelangt. Dort beaufschlagt der Teilchenstrahl 38 eine Wirkungsstelle 40 auf der ersten Innenseite 20 und wird dort diffus reflektiert oder gestreut. Der diffus reflektierte oder gestreute Teilchenstrahl 38 gelangt schließlich in einen Medienauslass 42 und tritt über diesen aus der mediendichten Kavität 26 aus. Der Medieneinlass 36 und der Medienauslass 42 bilden eine Wärmeaustauscheinrichtung 43.At the first end side 28 is a media intake 36 arranged for feeding a heat exchange medium from the outside into the media-tight cavity 26 serves. The media inlet 36 is with the media-tight cavity 26 fluidly connected and has to generate at least one particle beam 38 from the heat exchange medium an effusive source and / or an aerodynamic lens. As in 1 is shown, the particle beam occurs 38 from the media inlet 36 aus and propagated in the media-dense cavity 26 until he reaches the first inside 20 the first optical component 12 arrives. There, the particle beam acts 38 a site of action 40 on the first inside 20 where it is diffusely reflected or scattered. The diffusely reflected or scattered particle beam 38 finally gets into a media outlet 42 and passes over it from the media-tight cavity 26 out. The media inlet 36 and the media outlet 42 form a heat exchange device 43 ,
An der Wirkungsstelle 40 findet ein Austausch der thermischen Energie zwischen dem Teilchenstrahl 38 und der ersten optischen Komponente 12 statt. Wenn die Temperatur des Teilchenstrahls 38 höher ist als die Temperatur der ersten optischen Komponente 12, insbesondere der ersten Innenseite 20, wird Wärme vom Teilchenstrahl 38 auf die erste Innenseite 20 und schließlich auf die erste optische Komponente 12 übertragen. Dadurch wird die erste optische Komponente 12 geheizt. Im umgekehrten Fall (Temperatur des Teilchenstrahls 38 niedriger als Temperatur der ersten optischen Komponente 12 beziehungsweise der ersten Innenseite 20) wird die erste optische Komponente 12 gekühlt.At the impact site 40 finds an exchange of thermal energy between the particle beam 38 and the first optical component 12 instead of. When the temperature of the particle beam 38 is higher than the temperature of the first optical component 12 , especially the first inside 20 , heat gets from the particle beam 38 on the first inside 20 and finally to the first optical component 12 transfer. This will be the first optical component 12 heated. In the opposite case (temperature of the particle beam 38 lower than the temperature of the first optical component 12 or the first inside 20 ) becomes the first optical component 12 cooled.
Als Wärmeaustauschmedium kann gemäß eines Ausführungsbeispiels ein Gas, beispielsweise Wasserstoff (H2), Stickstoff (N2), Argon (Ar), Sauerstoff (O2), Kohlendioxid (CO2) und/oder Tetrafluoromethane (CF4), eingesetzt werden. Alternativ kann auch ein flüssiges Wärmeaustauschmedium oder ein Flüssigkeit-Gasgemisch eingesetzt werden.As a heat exchange medium according to one embodiment, a gas, for example hydrogen (H 2 ), nitrogen (N 2 ), argon (Ar), oxygen (O 2 ), carbon dioxide (CO 2 ) and / or tetrafluoromethanes (CF 4 ), are used. Alternatively, a liquid heat exchange medium or a liquid-gas mixture can be used.
2 zeigt in einem schematischen Meridionalschnitt einen optischen Wellenfrontmanipulator 10b gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels. Der optische Wellenfrontmanipulator 10b weist die strukturellen Merkmale des optischen Wellenfrontmanipulators 10a in 1 auf, wobei der Medieneinlass 36 eine Düse 44 aufweist. Die Düse 44 ist vorzugsweise als eine Effusivquelle und/oder eine aerodynamische Linse ausgebildet, die in 3–6 näher beschrieben wird. Die Düse 44 steht mit einem Teilchenreservoir 50 in Fluidverbindung. Zwischen dem Teilchenreservoir 50 und der Düse 44 wird ein Ventil 52 über mehrere Fluidleitungen 54 geschaltet. Ein Hochdruckgenerator 56 ist zwischen dem Teilchenreservoir 50 und der Düse 44, vorzugsweise zwischen dem Teilchenreservoir 50 und dem Ventil 52, geschaltet, der die Teilchen aus dem Teilchenreservoir 50 mit einem Hochdruck, vorzugsweise über 1 bar, beaufschlagt. Mit Hilfe des Hochdruckgenerators 56 wird nur ein Teil der gesamten Teilchen aus dem Teilchenreservoir 50 mit dem Hochdruck beaufschlagt, so dass der erfindungsgemäße optische Wellenfrontmanipulator 10b vorteilhafterweise mit erhöhter Sicherheit ausgestaltet ist. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels weist das Teilchenreservoir 50 den Hochdruckgenerator 56 auf, so dass die Teilchen im Teilchenreservoir mit dem Hochdruck beaufschlagt werden. 2 shows in a schematic Meridionalschnitt an optical wavefront manipulator 10b according to another embodiment. The optical wavefront manipulator 10b has the structural features of the optical wavefront manipulator 10a in 1 on, with the media inlet 36 a nozzle 44 having. The nozzle 44 is preferably designed as an effusion source and / or an aerodynamic lens, which in 3 - 6 will be described in more detail. The nozzle 44 stands with a particle reservoir 50 in fluid communication. Between the particle reservoir 50 and the nozzle 44 becomes a valve 52 over several fluid lines 54 connected. A high pressure generator 56 is between the particle reservoir 50 and the nozzle 44 , preferably between the particle reservoir 50 and the valve 52 , which switches the particles from the particle reservoir 50 with a high pressure, preferably above 1 bar, applied. With the help of the high pressure generator 56 only part of the total particles from the particle reservoir 50 subjected to the high pressure, so that the optical wavefront manipulator according to the invention 10b is advantageously designed with increased security. According to a further embodiment, the particle reservoir 50 the high pressure generator 56 so that the particles in the particle reservoir are subjected to the high pressure.
Zur Steuerung der Düse 44 ist ein Steuergerät 58 vorgesehen. Vorzugsweise ist das Steuergerät 58 in dem optischen Wellenfrontmanipulator 10b, weiter vorzugsweise in der ersten Endwand 30 integriert angeordnet. Weiter vorzugsweise ist das Steuergerät 58 über ein Verbindungselement 60 mit der Düse 44 mechanisch, elektrisch, elektronisch, optoelektronisch, mechatronisch und/oder thermisch verbunden. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels dient das Steuergerät 58 zur variablen Einstellung eines Strahlquerschnittes des Teilchenstrahls 38. Dazu kann das Steuergerät 58 einen mikroelektronischen, einen mikroelektromechanischen (MEMS), einen mikrooptoelektromechanischen (MOEMS), einen nanoelektronischen, einen nanoelektromechanischen und/oder einen nanooptoelektromechanischen Sensor aufweisen. For controlling the nozzle 44 is a control unit 58 intended. Preferably, the controller is 58 in the optical wavefront manipulator 10b , more preferably in the first end wall 30 integrated arranged. Further preferably, the controller 58 via a connecting element 60 with the nozzle 44 mechanically, electrically, electronically, optoelectronically, mechatronically and / or thermally connected. According to a further embodiment, the control unit is used 58 for variable adjustment of a beam cross section of the particle beam 38 , For this purpose, the control unit 58 a microelectronic, a micro-electro-mechanical (MEMS), a micro-optoelectromechanical (MOEMS), a nanoelectronic, a nanoelectromechanical and / or a nanooptoelektromechanischen sensor.
Zur Einstellung des Strahlquerschnittes ist ferner ein bewegliches Element 62 vorgesehen, das vor der Düse 44 angeordnet ist. Das bewegliche Element ist vorzugweise als mechanischer Chopper ausgebildet. Alternativ ist das bewegliche Element dazu ausgelegt, den Teilchenstrahl 38 abzublenden, wobei der Strahlquerschnitt verändert, vorzugsweise die Strahlquerschnittsabmessung reduziert wird. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels ist das bewegliche Element hinter der Düse 44 angeordnet. Das bewegliche Element 62 wird vorzugsweise durch das Steuergerät 58 gesteuert.For adjusting the beam cross-section is also a movable element 62 provided, in front of the nozzle 44 is arranged. The movable element is preferably designed as a mechanical chopper. Alternatively, the movable element is adapted to the particle beam 38 diminish, wherein the beam cross section changes, preferably the beam cross-sectional dimension is reduced. According to a further embodiment, the movable element is behind the nozzle 44 arranged. The moving element 62 is preferably by the controller 58 controlled.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels ist die Temperatur des Teilchenstrahls 38 durch Kühlung und/oder Heizung der Düse 44 variabel einstellbar. Dazu weist das Steuergerät 58 zumindest ein Wärmeaustauschelement auf, das beispielsweise ein Peltier-Element und/oder eine mit einem Kühlmedium betriebenen Kältemaschine aufweist. Vorzugsweise werden die Fluidleitungen 54 und/oder weitere, das Wärmeaustauschmedium führende beziehungsweise -berührende Komponenten des optischen Wellenfrontmanipulators, insbesondere zumindest ein Gehäuse, Rohr und/oder Gitter der Düse 44, des Medieneinlasses 36 und/oder des Medienauslasses 42, mit dem zumindest einen Wärmeaustauschelement gekühlt und/oder geheizt. Vorzugsweise ist die Temperatur des Teilchenstrahls 38 mittels des Wärmeaustauschelementes so einstellbar, dass sie niedriger als die Temperatur der Umgebung ist. Für halbleiterbasierte Peltier-Kühler (TEC-Cooler) liegt die Temperaturdifferenz im Bereich von 30K bis 50K, was mit den technischen Möglichkeiten von solchen Wärmeaustauschelementen zusammenhängt, die sich sehr klein und leicht bauen lassen. Unter dem Begriff "Umgebung" ist in Bezug auf den Teilchenstrahl 38 beziehungsweise die Teilchen insbesondere eine oder mehrere Komponenten des optischen Wellenfrontmanipulators 10b und/oder eine oder mehrere Komponenten zwischen dem Medieneinlass und einschließlich des Teilchenreservoirs 50 zu verstehen. Das für die Kältemaschine verwendete Kühlmedium kann das dem Teilchenstrahl 38 zugrunde liegende Wärmeaustauschmedium und/oder zumindest ein anderes gasförmiges und/oder flüssiges Medium aufweisen.According to a further embodiment, the temperature of the particle beam 38 by cooling and / or heating the nozzle 44 variably adjustable. For this purpose, the control unit 58 at least one heat exchange element having, for example, a Peltier element and / or operated with a cooling medium chiller. Preferably, the fluid lines 54 and / or further, the heat exchange medium leading or -contacting components of the optical wavefront manipulator, in particular at least one housing, tube and / or grid of the nozzle 44 , the media intake 36 and / or the media outlet 42 with which at least one heat exchange element is cooled and / or heated. Preferably, the temperature of the particle beam 38 adjustable by means of the heat exchange element so that it is lower than the temperature of the environment. For semiconductor-based Peltier coolers (TEC coolers), the temperature difference is in the range of 30K to 50K, which is related to the technical capabilities of such heat exchange elements, which are very small and easy to build. By the term "environment" is in relation to the particle beam 38 or the particles in particular one or more components of the optical wavefront manipulator 10b and / or one or more components between the media inlet and including the particle reservoir 50 to understand. The cooling medium used for the chiller may be the particle beam 38 underlying heat exchange medium and / or at least one other gaseous and / or liquid medium.
Zur Evakuierung der mediendichten Kavität 26 ist eine Pumpe 64, insbesondere eine Vakuumpumpe, über eine Pumpleitung 66 am Medienauslass 42 angeschlossen. Vorzugsweise lässt sich mit Hilfe der Pumpe 64 ein Druck in der mediendichten Kavität 26 im Bereich zwischen 1 mbar und 10 mbar, weiter vorzugsweise zwischen 0,01 mbar und 1 mbar erzeugt werden. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels lässt sich mit der Pumpe 64 und/oder dem Steuergerät 58 eine Knudsen-Zahl in der Umgebung, vorzugsweise in der mediendichten Kavität 26, von über 2, weiter vorzugsweise über 10, einstellen. Vorteilhafterweise lässt sich somit ein effusiver Teilchenstrahl besonders einfach und zuverlässig bewerkstelligen. Ferner herrscht in der evakuierten mediendichten Kavität 26 eine wärmeisolierte Umgebung, in der das Verhalten des effusiven Teilchenstrahls 38 besonders stabil ist. Des Weiteren ist die Wechselwirkung zwischen den einzelnen Teilchen des Teilchenstrahls 38 und/oder zwischen dem Teilchenstrahl 38 und der Umgebung stark reduziert. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels ist ein Druckmess- und/oder -anzeigegerät zur Messung und/oder Anzeige des in der mediendichten Kavität 26 herrschenden Drucks vorgesehen. Vorzugsweise ist das Druckmessgerät und/oder das Druckanzeigegerät in der Pumpleitung 66 zwischen dem Medienauslass 42 und der Pumpe 64 angeordnet. Das Druckmessgerät kann einen Drucksensor, insbesondere einen Passivdrucksensor, einen Relativdrucksensor, einen Absolutdrucksensor und/oder einen Differentialdrucksensor aufweisen. Denkbar sind auch Ionisationsvakuummeter, Wärmeleitungsvakuummeter, piezoelektrischer Drucksensor, usw. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels dient das Steuergerät 58 dazu, eine Strahlrichtung des Teilchenstrahls 38 variabel einzustellen. Dazu weist das Steuergerät 58 vorzugsweise ein Piezoelement auf, das mit einer elektrischen Spannung angetrieben wird und eine Lageverstellung und/oder eine Rotation der Düse 44 ermöglicht. Denkbar in diesem Zusammenhang ist auch ein magnetisches, ein ferromagnetisches, ein ferroelektrisches, ein ferroisches und/oder ein multiferroisches Element und/oder eine beliebige Kombination aus denselben. Mit Hilfe des Steuergerätes 58 kann somit die Ausrichtung des Teilchenstrahls 38 und folglich auch die Lage der Wirkungsstelle 40 auf der ersten Innenseite 20 gezielt eingestellt beziehungsweise variiert werden. To evacuate the media-tight cavity 26 is a pump 64 , in particular a vacuum pump, via a pumping line 66 at the media outlet 42 connected. Preferably can be with the help of the pump 64 a pressure in the media-tight cavity 26 in the range between 1 mbar and 10 mbar, more preferably between 0.01 mbar and 1 mbar. According to another embodiment can be with the pump 64 and / or the controller 58 a Knudsen number in the environment, preferably in the media-tight cavity 26 , from over 2, more preferably over 10, set. Advantageously, therefore, an effusive particle beam can be accomplished particularly simply and reliably. Furthermore, prevails in the evacuated media-tight cavity 26 a thermally insulated environment in which the behavior of the effusive particle beam 38 is particularly stable. Furthermore, the interaction between the individual particles of the particle beam 38 and / or between the particle beam 38 and the environment greatly reduced. According to a further embodiment, a pressure measuring and / or display device for measuring and / or displaying the in the media-tight cavity 26 provided by prevailing pressure. Preferably, the pressure gauge and / or the pressure indicator is in the pumping line 66 between the media outlet 42 and the pump 64 arranged. The pressure gauge may include a pressure sensor, in particular a passive pressure sensor, a relative pressure sensor, an absolute pressure sensor and / or a differential pressure sensor. Also conceivable are ionization gauge, heat pipe gauge, piezoelectric pressure sensor, etc. According to a further embodiment, the control unit is used 58 to a beam direction of the particle beam 38 adjustable. For this purpose, the control unit 58 Preferably, a piezoelectric element, which is driven by an electrical voltage and a position adjustment and / or rotation of the nozzle 44 allows. Conceivable in this context is also a magnetic, a ferromagnetic, a ferroelectric, a ferroic and / or a multiferroic element and / or any combination thereof. With the help of the control unit 58 can thus the orientation of the particle beam 38 and consequently also the location of the site of action 40 on the first inside 20 can be set or varied.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels ist das Steuergerät 58 derart ausgelegt, um die Austrittslage des Teilchenstrahls 38 variabel einzustellen. Vorzugsweise ist der Medieneinlass 36, insbesondere die Düse 44, mit Hilfe des Steuergerätes 58 an der ersten Endseite 28 in zumindest einer Richtung, vorzugsweise parallel zur optischen Achse 16, lageverstellbar.According to a further embodiment, the control device 58 designed so as to the exit position of the particle beam 38 adjustable. Preferably, the media inlet 36 , in particular the nozzle 44 , with the help of the control unit 58 on the first end side 28 in at least one direction, preferably parallel to the optical axis 16 , adjustable in position.
Im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel steht die Düse 44 des Medieneinlasses 36 über die erste Endseite 28 hervor, wobei sich die gesamte Düse 44 aufgrund der evakuierten mediendichten Kavität 26 in einer Vakuumumgebung befindet. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels ist die Düse 44 komplett innerhalb der ersten Endwand 30 gelagert und ragt nicht in die mediendichte Kavität 26 hinein, wobei die Fluidverbindung zwischen der Düse 44 und dem Innenraum der mediendichten Kavität 26 gewährleistet ist.Im in 2 the embodiment shown is the nozzle 44 of the media inlet 36 over the first end page 28 showing the whole nozzle 44 due to the evacuated media-tight cavity 26 located in a vacuum environment. According to a further embodiment, the nozzle 44 completely within the first end wall 30 stored and does not protrude into the media-tight cavity 26 into it, with the fluid connection between the nozzle 44 and the interior of the media-tight cavity 26 is guaranteed.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels ist die erste und/oder die zweite Innenseite 20, 24 mit einem Material beschichtet, das eine höhere thermische Wechselwirkung mit den Teilchen des Teilchenstrahls aufweist als die erste und/oder die zweite Innenseite 20, 24. Es kann sich hierbei vorzugweise um ein Material handeln, dessen thermischer Akkommodationskoeffizient höher als der der ersten und/oder der zweiten optischen Komponente 12, 14, insbesondere der ersten und/oder zweiten Innenseite 20, 24 ist. Vorzugsweise ist die erste und/oder die zweite optische Komponente 12, 14 mit einer Dünnschicht aus dem oben genannten Material versehen.According to a further embodiment, the first and / or the second inner side 20 . 24 coated with a material having a higher thermal interaction with the particles of the particle beam than the first and / or the second inner side 20 . 24 , This may preferably be a material whose thermal accommodation coefficient is higher than that of the first and / or the second optical component 12 . 14 , in particular the first and / or second inside 20 . 24 is. Preferably, the first and / or the second optical component 12 . 14 provided with a thin layer of the above material.
Zur EDV-basierten Steuerung von zumindest einer der oben genannten Komponenten des optischen Wellenfrontmanipulators sowie der zusätzlichen Komponenten ist eine Computerkontrolleinheit 68 vorgesehen, die einen Rechner 70 aufweist, der über zumindest einen Kommunikationskanal 72 (als gestrichelte Linien dargestellt) mit dem Teilchenreservoir 50, dem Steuergerät 58, dem Ventil 52, dem Hochdruckgenerator 56 und/oder der Pumpe 64 elektronisch verbunden ist. Mit Hilfe der Computerkontrolleinheit 68 lässt sich zumindest ein Parameter zeitlich konstant oder variabel einstellen. Beispielsweise lässt sich die Temperatur und/oder der Druck im Teilchenreservoir 50, im Hochdruckgenerator 56 und/oder einer oder mehreren Komponenten der mediendichten Kavität 26 zeitlich konstant oder variabel einstellen. Weiter vorzugsweise lässt sich der Strahlquerschnitt, -richtung, -austrittslage, -temperatur und/oder die Geschwindigkeit, die Dichte, der Druck, die Flussrate der Teilchen im Teilchenstrahl 38 zeitlich konstant oder variabel einstellen. Beispielsweise lässt sich ein oder lassen sich mehrere der vorgenannten Parameter zeitlich variieren, wobei in einem ersten Zeitabschnitt ein erster Wert und in einem zweiten Zeitabschnitt ein vom ersten Wert verschiedener zweiter Wert für den einen oder mehrere Parameter gewählt ist.For computer-based control of at least one of the above-mentioned components of the optical wavefront manipulator and the additional components is a computer control unit 68 provided that a calculator 70 comprising, via at least one communication channel 72 (shown as dashed lines) with the particle reservoir 50 , the control unit 58 , the valve 52 , the high pressure generator 56 and / or the pump 64 electronically connected. With the help of the computer control unit 68 At least one parameter can be set constant or variable over time. For example, the temperature and / or the pressure in the particle reservoir can be 50 , in the high pressure generator 56 and / or one or more components of the media-tight cavity 26 set constant in time or variable. Further preferably, the beam cross section, direction, exit position, temperature and / or the speed, the density, the pressure, the flow rate of the particles in the particle beam can be 38 set constant in time or variable. For example, one or more of the aforementioned parameters can be varied over time, a first value being selected in a first time segment and a second value for the one or more parameters being different from the first value in a second time segment.
Die Düse 44 weist gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eine Effusivquelle 73 auf. Vorzugsweise ist die Effusivquelle 73 als eine Kapillaranordnung 74 ausgebildet, die zumindest eine Kapillare 76 aufweist. 3A zeigt eine derartige Kapillare 76 in einer perspektivischen Ansicht. Die Kapillare 76 weist eine Längserstreckung mit einer Länge L auf, die vorzugsweise kleiner als oder vergleichbar mit der mittleren freien Weglänge λ des Wärmeaustauschmediums ist. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels liegt die Länge L der Kapillare 76 im Bereich von 50 µm bis 1 mm, wobei eine noch kleinere Länge denkbar ist. Die Kapillare 76 weist einen im Wesentlichen geraden Verlauf auf. Alternativ kann die Kapillare 76 an zumindest einer Stelle ihrer Längserstreckung gekrümmt ausgebildet sein kann. The nozzle 44 has a Effusivquelle according to a preferred embodiment 73 on. Preferably, the Effusivquelle 73 as a capillary arrangement 74 formed, the at least one capillary 76 having. 3A shows such a capillary 76 in a perspective view. The capillary 76 has a longitudinal extent with a length L which is preferably smaller than or comparable to the mean free path λ of the heat exchange medium. According to a further embodiment, the length L of the capillary 76 in the range of 50 microns to 1 mm, with an even smaller length is conceivable. The capillary 76 has a substantially straight course. Alternatively, the capillary 76 may be formed curved at least at one point of its longitudinal extent.
Die Kapillare 76 weist ferner eine Querschnittsabmessung d auf, die vorzugsweise kleiner als die mittlere freie Weglänge λ des Wärmeaustauschmediums ist. Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels liegt die Querschnittsabmessung d im Bereich von 1 µm bis 50 µm. Die Querschnittsabmessung d bezieht sich auf einen Querschnitt in einer zu einer Längsrichtung 78 im Wesentlichen querverlaufenden, die Kapillare 76 durchschneidenden Querschnittsebene E1 (als gestrichelte Linien dargestellt). Es sei angemerkt, dass die in 3A dargestellte Querschnittsebene E1 lediglich der Veranschaulichung dient, wobei ihre Lage innerhalb der Längenerstreckung der Kapillare 76 beliebig verschoben sein kann.The capillary 76 also has a cross-sectional dimension d, which is preferably smaller than the mean free path λ of the heat exchange medium. According to a preferred embodiment, the cross-sectional dimension d is in the range of 1 .mu.m to 50 .mu.m. The cross-sectional dimension d refers to a cross section in a direction to a longitudinal direction 78 essentially transverse, the capillary 76 intersecting cross-sectional plane E1 (shown as dashed lines). It should be noted that in 3A illustrated cross-sectional plane E1 is merely illustrative, with their location within the longitudinal extent of the capillary 76 can be moved arbitrarily.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels ist die Düse 44 derart angeordnet, dass der Abstand zwischen ihrem von der ersten Endseite 28 abgewandten Ende und der Wirkungsstelle 40 weniger als 5 mm, vorzugsweise weniger als 1 mm beträgt. Dies reduziert negative Auswirkungen einer Divergenz des Teilchenstrahls 38, wobei Stöße innerhalb des Teilchenstrahls 38 dadurch ebenfalls verringert sind. According to a further embodiment, the nozzle 44 arranged such that the distance between her from the first end side 28 opposite end and the impact site 40 less than 5 mm, preferably less than 1 mm. This reduces negative effects of divergence of the particle beam 38 , where impacts within the particle beam 38 are also reduced thereby.
Die in 3A gezeigte Kapillare 76 weist eine zylindrische Form auf, die einen kreisförmigen Querschnitt 82 (als gestrichelte Linien dargestellt) aufweist, der in 3B in einer Draufsicht gezeigt ist. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels weist die Kapillare 76 einen eckigen Querschnitt 84, einen hexagonalen Querschnitt 86 oder einen oktagonalen Querschnitt 88 auf, wie in 3C–E gezeigt ist. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels weist die Kapillare 76 einen Querschnitt auf, der sich entlang der Längsrichtung 78 innerhalb der Längserstreckung zumindest teilweise variiert und verschiedene Querschnittsabmessungen und/oder verschiedene Querschnittsformen annimmt. Die Querschnittsabmessung d des kreisförmigen Querschnittes 82 entspricht dem Durchmesser desselben. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels entspricht die Querschnittsabmessung d einer Seite und/oder einer Diagonale eines oder mehrerer der Querschnitte 84, 86, 88. In the 3A shown capillary 76 has a cylindrical shape having a circular cross-section 82 (shown as dashed lines), which in 3B is shown in a plan view. According to a further embodiment, the capillary 76 a square cross-section 84 , a hexagonal cross-section 86 or an octagonal cross-section 88 on, like in 3C -E is shown. According to a further embodiment, the capillary 76 a cross-section extending along the longitudinal direction 78 varies at least partially within the longitudinal extent and assumes different cross-sectional dimensions and / or different cross-sectional shapes. The cross-sectional dimension d of the circular cross-section 82 corresponds to the diameter of the same. According to a further embodiment, the cross-sectional dimension d corresponds to one side and / or one diagonal of one or more of the cross sections 84 . 86 . 88 ,
Die erfindungsgemäße Kapillare 76 ermöglicht vorteilhafterweise die Erzeugung eines effusiven Teilchenstrahls 38. Die dem Teilchenstrahl 38 zugrundeliegenden Teilchen verhalten sich derart, dass Wechselwirkungen, beispielsweise Stöße, zwischen den einzelnen Teilchen innerhalb der Kapillare 76 und/oder nach dem Austritt aus der Kapillare 76 stark reduziert ist. Dies liegt daran, dass die Querschnittsabmessung d und/oder die Länge L der Kapillare 76 kleiner und/oder vergleichbar ist mit der mittleren Länge λ, innerhalb derer ein Stoß zwischen den Teilchen des Wärmeaustauschmediums und/oder zwischen diesen und fremden Teilchen der Umgebung, beispielsweise nicht vollständig evakuierter Luft in der mediendichten Kavität 26, des Medieneinlasses 36, des Medienauslasses 42 und/oder der Fluidleitung 54, stattfindet. Somit beeinflusst der Austritt der Teilchen nicht den Zustand der Teilchen innerhalb der Kapillare 76. Die Geschwindigkeits- und die Energieverteilung der internen Freiheitsgrade (beispielsweise Schwingungen und Rotation) der Teilchen entsprechen mit hoher Übereinstimmung der Maxwell-Boltzmann-Verteilung. Das Verhalten des Teilchenstrahls 38 lässt sich folglich auf vereinfachte Weise beschreiben beziehungsweise vorhersagen, was sich besonders vorteilhaft auf eine präzise Steuerung der Wärmeaustauschwirkung und leistung und schließlich der hiermit erzielbaren Aberrationskorrektur auswirkt.The capillary according to the invention 76 advantageously allows the generation of an effusive particle beam 38 , The particle beam 38 underlying particles behave in such a way that interactions, for example collisions, between the individual particles within the capillary 76 and / or after exiting the capillary 76 is greatly reduced. This is because the cross-sectional dimension d and / or the length L of the capillary 76 smaller and / or comparable to the mean length λ, within which there is an impact between the particles of the heat exchange medium and / or between these and foreign particles of the environment, for example not fully evacuated air in the media-tight cavity 26 , the media intake 36 , the media outlet 42 and / or the fluid line 54 , takes place. Thus, the exit of the particles does not affect the state of the particles within the capillary 76 , The velocity and energy distributions of the internal degrees of freedom (e.g., vibration and rotation) of the particles are in high agreement with the Maxwell-Boltzmann distribution. The behavior of the particle beam 38 Consequently, it can be described or predicted in a simplified manner, which has a particularly advantageous effect on a precise control of the heat exchange effect and performance and finally on the aberration correction that can be achieved with it.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels ist die Kapillare 76 in einem für das Wärmeaustauschmedium stoßarmen Modus und/oder einem für das Wärmeaustauschmedium stoßbehafteten Modus betreibbar. Im stoßarmen Modus ist die Kapillare 76 in Bezug auf Stöße für die Teilchen im Wesentlichen "transparent", während die Kapillare 76 im stoßbehafteten Modus für die Teilchen "opak" ist. Für den transparenten Modus ist die Kapillare 76 derart ausgebildet, dass folgende Beziehung zwischen der mittleren freien Weglänge λ des Wärmeaustauschmediums, der Länge 76 L sowie der Querschnittsabmessung d der Kapillare 76 erfüllt ist: λ >> L >> d (1) According to a further embodiment, the capillary 76 in a low-impact mode for the heat exchange medium and / or a mode impacting the heat exchange medium. In low-impact mode is the capillary 76 in terms of collisions for the particles substantially "transparent", while the capillary 76 in impact mode for the particles is "opaque". For the transparent mode is the capillary 76 such that the following relationship between the mean free path λ of the heat exchange medium, the length 76 L and the cross-sectional dimension d of the capillary 76 is satisfied: λ >> L >> d (1)
Die obige Formel (1) bedeutet, dass die mittlere freie Weglänge des Wärmeaustauschmediums zumindest um einen Faktor von 10 größer als die Länge der Kapillare 76 ist, während Letztere ebenfalls zumindest um einen Faktor von 10 größer als die Querschnittsabmessung der Kapillare 76 ist. Somit kann ein Teilchenstrahl 38 erzeugt werden, dessen einzelne Teilchen miteinander nicht oder kaum wechselwirken, insbesondere aufeinander stoßen.The above formula (1) means that the mean free path of the heat exchange medium is at least a factor of 10 greater than the length of the capillary 76 while the latter is also at least a factor of 10 greater than the cross-sectional dimension of the capillary 76 is. Thus, a particle beam can 38 are generated whose individual particles do not interact with each other or hardly, in particular abut each other.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels lässt sich die Flussrate der Teilchen des Teilchenstrahls 38, die nachfolgend mit R bezeichnet wird, gemäß der Theorie aus ' Molecular Beam Formation by Long Parallel Tubes, Giordmaine et al., Journal of Applied Physics, 31, 463–471 (1960) ' beschreiben: According to a further embodiment, the flow rate of the particles of the particle beam can be 38 , hereinafter referred to as R, according to the theory of ' Molecular Beam Formation by Long Parallel Tubes, Giordmaine et al., Journal of Applied Physics, 31, 463-471 (1960). 'describe:
Hierbei bezeichnet n0 die Teilchendichte, c die thermische Teilchengeschwindigkeit. Die Formel (2) bezieht sich auf den gesamten Gasfluss durch die Kapillare, wobei über den Halbraum integriert wird. Zur Berechnung der Wärmeaustauschleistung P pro Flächeneinheit A wird zusätzlich die Intensität, nämlich die auf das Raumwinkelelement bezogene Flussdichte, benötigt. Die Intensität auf der Kapillarachse ist: I(O) = n0·c·(d/2)2/4 (3) Here n 0 denotes the particle density, c the thermal particle velocity. The formula (2) refers to the total gas flow through the capillary, being integrated over the half-space. To calculate the heat exchange power P per unit area A, the intensity, namely the flux density related to the solid angle element, is additionally required. The intensity on the capillary axis is: I (O) = n 0 · c · (d / 2) 2/4 (3)
Die obige Intensität ist unabhängig von der Länge der Kapillare. Die Intensität ergibt, nachdem sie mit der Energie pro Teilchen multipliziert und auf das Abstandsquadrat zwischen der Kapillare und der zu kühlenden Fläche normiert worden ist, die maximale Kühlleistung pro Flächeneinheit: The above intensity is independent of the length of the capillary. The intensity, after being multiplied by the energy per particle and normalized to the distance square between the capillary and the surface to be cooled, gives the maximum cooling power per unit area:
Hierbei bezeichnet D den Abstand zwischen der Kapillare 76, insbesondere deren Austrittsende, und der ersten und/oder zweiten Innenseite 20, 24. f bezeichnet die Anzahl der Freiheitsgrade der Teilchen. kB bezeichnet die Boltzmann-Konstante und ∆T die Temperaturdifferenz zwischen dem Teilchenstrahl 38 und der ersten und/oder zweiten Innenseite 20, 24. Bei Winkeln geringfügig abweichend von der Kapillarachse fällt die Intensität drastisch ab. Bei Kapillararrays ist eine numerische Berechnung der maximal erzielbaren Kühlleistung erforderlich, wobei diese sich nicht aus Multiplizieren der Formel (4) mit der Anzahl von Kapillaren ergibt. Here D denotes the distance between the capillary 76 , in particular its outlet end, and the first and / or second inner side 20 . 24 , f denotes the number of degrees of freedom of the particles. k B denotes the Boltzmann constant and ΔT the temperature difference between the particle beam 38 and the first and / or second inside 20 . 24 , At angles slightly different from the capillary axis, the intensity drops drastically. For capillary arrays, a numerical calculation of the maximum achievable cooling capacity is required, which does not result from multiplying the formula (4) by the number of capillaries.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels weist die Kapillaranordnung 74 mehrere Kapillaren 76 auf, wobei die Anzahl der Kapillaren 76 je nach Benutzeranforderung variieren und bis zu mehreren Millionen betragen kann. 4A zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine derartige, als Array aus Kapillaren 76 ausgebildete Kapillaranordnung 74, bei der die Kapillaren 76, die zylinderförmig ausgebildet sind, in der Längsrichtung 78 parallel zueinander angeordnet sind. Ferner sind die Kapillaren 76 seitlich voneinander beabstandet angeordnet. Bei der in 4A dargestellten Kapillaranordnung 74 sind die Kapillaren 76 bezüglich einer zur Längsrichtung 78 im Wesentlichen querverlaufenden Querschnittsebene E2 im Wesentlichen quadratisch angeordnet, wie einer Draufsicht in 4B zu entnehmen ist, die einen Teil der Kapillaren 76 aus 4A zeigt. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels sind die Kapillaren 76 in Bezug auf die Querschnittsebene E2 dreieckig, hexagonal, oktagonal und/oder sonstig regulär oder irregulär angeordnet. Der seitliche Abstand zwischen den benachbarten Kapillaren 76 ist vorzugsweise variierbar. In 4A–B weisen die Kapillaren 76 jeweils einen kreisförmigen Querschnitt 82 auf, wobei dies nicht als einschränkend für die vorliegende Erfindung zu verstehen ist und zumindest eine Kapillare 76 einen anderen Querschnitt, vorzugsweise einen viereckigen, quadratischen, hexagonalen und/oder oktagonalen Querschnitt 84, 86, 88 aufweisen kann.According to a further embodiment, the capillary arrangement 74 several capillaries 76 on, with the number of capillaries 76 vary depending on the user request and can be up to several millions. 4A shows in a perspective view such, as an array of capillaries 76 trained capillary arrangement 74 in which the capillaries 76 which are cylindrically shaped, in the longitudinal direction 78 are arranged parallel to each other. Further, the capillaries 76 arranged laterally spaced from each other. At the in 4A shown capillary arrangement 74 are the capillaries 76 with respect to a longitudinal direction 78 substantially transverse cross-sectional plane E2 arranged substantially square, such as a plan view in 4B it can be seen that part of the capillaries 76 out 4A shows. According to another embodiment, the capillaries 76 with respect to the cross-sectional plane E2 arranged triangular, hexagonal, octagonal and / or otherwise regular or irregular. The lateral distance between the adjacent capillaries 76 is preferably variable. In 4A -B have the capillaries 76 each a circular cross-section 82 this is not to be understood as limiting the present invention and at least one capillary 76 another cross section, preferably a quadrangular, square, hexagonal and / or octagonal cross section 84 . 86 . 88 can have.
Zumindest eine Kapillare 76 der Kapillaranordnung 74 ist vorzugsweise als freistehende Röhre ausgebildet. Die Kapillare 76 kann zumindest einen in der Mikrolithographie üblichen Werkstoff wie Kunststoff, Metall, Metallverbindungen, Oxide, Halbleiter, Glas und/oder deren Kombinationen aufweisen. Die Wandstärke der Kapillare 76 ist vorzugsweise variierbar. Vorteilhafterweise können auf dem Gebiet der Mikrosystemtechnik und/oder Halbleitertechnik etablierten Werkstoffverarbeitungsverfahren hierzu eingesetzt werden, um die Kapillare 76 mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit hinsichtlich der miniaturisierten Abmessungen herzustellen.At least one capillary 76 the capillary arrangement 74 is preferably formed as a freestanding tube. The capillary 76 may comprise at least one common in microlithography material such as plastic, metal, metal compounds, oxides, semiconductors, glass and / or combinations thereof. The wall thickness of the capillary 76 is preferably variable. Advantageously, material processing methods established in the field of microsystems technology and / or semiconductor technology can be used for this purpose in order to produce the capillaries 76 to manufacture with high accuracy and reliability in terms of miniaturized dimensions.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels weist die Kapillaranordnung 74 eine Plattenanordnung 92 mit zumindest einer Platte 94 auf, wie in 5 gezeigt ist. Die eine Platte 94 weist vorzugsweise eine Glasplatte auf, wobei auch andere Werkstoffe, beispielsweise Metall, Metallverbindungen, Oxide, Halbleiter und/oder Kunststoff eingesetzt werden können. Vorzugsweise ist die Plattenanordnung 92 als eine Mikrokanalplatte (MCP) ausgebildet. Mikrokanalplatten weisen eine Vielzahl von Mikrokanälen auf, durch die die Teilchenstrahlen durchtreten können. According to a further embodiment, the capillary arrangement 74 a plate assembly 92 with at least one plate 94 on, like in 5 is shown. The one plate 94 preferably has a glass plate, although other materials, such as metal, metal compounds, oxides, semiconductors and / or plastic can be used. Preferably, the plate assembly is 92 formed as a microchannel plate (MCP). Microchannel plates have a plurality of microchannels through which the particle beams can pass.
Es versteht sich, dass die Kapillaren 76 gemäß eines der im Zusammenhang mit 3A–4B erläuterten Ausführungsbeispiele ausgebildet sein können. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels sind die Mikrokanäle der Mikrokanalplatte als Bohrungen ausgebildet. Die Mikrokanäle erstrecken sich vorzugsweise von einer ersten Plattenseite 96 bis zu einer der ersten Plattenseite bezüglich einer Längsachse 98 gegenüberliegenden zweiten Plattenseite 100. Die Platte 94 weist in Bezug auf die Längsachse 98 eine zylindrische Form auf. Die Mikrokanäle können durch Ätzen, insbesondere nasschemisches Ätzen, Ionenätzen, Plasmaätzen, Fokusionenstrahl (FIB) und/oder weitere auf dem Gebiet der Mikrosystemtechnik, Halbleitertechnik und Glasverarbeitungstechnik etablierten Verfahren geformt werden. Die Querschnittsfläche der Platte 94 beträgt vorzugsweise nicht mehr als 100 mm2.It is understood that the capillaries 76 according to one of the related 3A - 4B explained embodiments may be formed. According to a further embodiment, the microchannels of the microchannel plate are formed as bores. The microchannels preferably extend from a first side of the plate 96 to one of the first plate side with respect to a longitudinal axis 98 opposite second plate side 100 , The plate 94 points with respect to the longitudinal axis 98 a cylindrical shape. The microchannels can be formed by etching, in particular wet chemical etching, ion etching, plasma etching, focussing beam (FIB) and / or other methods established in the field of microsystem technology, semiconductor technology and glass processing technology. The cross-sectional area of the plate 94 is preferably not more than 100 mm 2 .
Der Plattenanordnung 92 ist vorzugsweise ein Strahlgenerator 102 vorgeschaltet, der über ein Gehäuse 104 mit der Plattenanordnung 92 in mechanischem Kontakt sowie in Fluidverbindung steht. Der Strahlgenerator 102 dient vorzugsweise dazu, Teilchen (durch einen Pfeil 106 angedeutet) aus dem Teilchenreservoir 50 anzunehmen und aus den angenommenen Teilchen eine Vielzahl von Teilchenstrahlen 38 zu formen, die in die mehreren Kapillaren 76 gelangen und aus diesen unter effusiven Bedingungen wieder austreten. Es versteht sich, dass der Querschnitt des Gehäuses 104 und/oder des Strahlgenerators 102 beliebig variierbar ist. Es versteht sich ferner, dass ein derartiger Strahlgenerator 102 auch einer Kapillaranordnung 74 oder einer Plattenanordnung 92 mit einer einzigen Kapillare 76 vorgeschaltet werden kann. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels wirkt der Strahlgenerator 102 mit dem Steuergerät 58 in 2 derart zusammen, dass der Querschnitt des durch den Strahlgenerator 102 erzeugten Teilchenstrahls 38 in weiten Grenzen, insbesondere zeitlich variierbar ist. Vorzugsweise kann der Querschnitt des aus den einzelnen Kapillaren 76 austretenden Teilchenstrahls 38 beliebig und individuell variiert werden. Vorteilhafterweise kann hiermit eine flexibel und vielfältig einstellbare Wärmeaustauschwirkung auf der ersten und/oder zweiten optischen Komponente 12, 14 realisiert werden. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels lässt sich die Temperatur der Plattenanordnung 92, des Gehäuses 104 und/oder des Strahlgenerators 102 mittels des Steuergerätes 58 variabel einstellen. Weiter vorzugsweise lässt sich die Temperatur der einzelnen Kapillaren 76 individuell einstellen. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels weist das Steuergerät 58 zumindest eine Komponente auf, die innerhalb der Plattenanordnung 92, des Gehäuses 104 und/oder des Strahlgenerators 102 angeordnet ist und dort eine Einstellung der Teilchenstrahlen 38 bewirkt. Die Teilchen 106 können außerdem einem Teil der Kapillaren 76 der Plattenanordnung 92 zugeführt werden, so dass nur über diesen Teil der Kapillaren 76 jeweils ein Teilchenstrahl 38 erzeugt wird.The plate arrangement 92 is preferably a jet generator 102 upstream, via a housing 104 with the plate assembly 92 in mechanical contact and in fluid communication. The beam generator 102 is preferably used to particles (by an arrow 106 indicated) from the particle reservoir 50 assume and from the assumed particles a multiplicity of particle beams 38 to form in the several capillaries 76 and escape from them under effusive conditions. It is understood that the cross section of the housing 104 and / or the beam generator 102 is arbitrarily variable. It is further understood that such a beam generator 102 also a capillary arrangement 74 or a plate assembly 92 with a single capillary 76 can be connected upstream. According to a further embodiment, the jet generator acts 102 with the control unit 58 in 2 so together that the cross section of the beam generator 102 generated particle beam 38 within wide limits, in particular temporally variable. Preferably, the cross section of the from the individual capillaries 76 exiting particle beam 38 be varied arbitrarily and individually. Advantageously, this can be a flexible and varied adjustable heat exchange effect on the first and / or second optical component 12 . 14 will be realized. According to a further embodiment, the temperature of the plate assembly can be 92 , of the housing 104 and/ or the beam generator 102 by means of the control unit 58 set variably. Further preferably, the temperature of the individual capillaries can be 76 set individually. According to a further embodiment, the control unit 58 at least one component inside the plate assembly 92 , of the housing 104 and / or the beam generator 102 is arranged and there is an adjustment of the particle beams 38 causes. The particles 106 can also be part of the capillaries 76 the plate assembly 92 be fed so that only over this part of the capillaries 76 one particle beam each 38 is produced.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels lässt sich die Wärmeaustauschleistung der Kapillaranordnung 74 bzw. des Kapillararrays auf Grundlage der Formel (4) wie folgt beschreiben: According to a further embodiment, the heat exchange performance of the capillary can be 74 or the capillary array based on the formula (4) as follows:
Hierbei beschreibt S einen Umrechnungsfaktor, der mit der Anzahl der Kapillaren 76 des Kapillararrays zusammenhängt. Aus der Formel (5) ist ersichtlich, dass die Wärmeaustauschleistung der Effusivquelle 73 durch die aus Array ausgebildete Kapillaranordnung 74 geändert, vorzugsweise erhöht werden kann.Here, S describes a conversion factor associated with the number of capillaries 76 of the capillary array. From the formula (5), it can be seen that the heat exchange efficiency of the effusive source 73 through the array formed capillary 74 changed, preferably can be increased.
Die Düse 44 weist gemäß eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels eine aerodynamische Linse 107 auf, die in 6 schematisch gezeigt ist. Die aerodynamische Linse 107 weist eine Vorkammer 108 und eine Blendenkammer 110 auf, in der mehrere Blenden 112 in einer Kammerlängsrichtung 114 voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Abstände zwischen den benachbarten Blenden 112 sind vorzugsweise gleich, wobei unterschiedliche Abstände auch denkbar sind. Die Blenden 112 weisen jeweils eine Blendenöffnung 116 auf, die für alle Blenden 112 bezüglich der Größe und/oder der Form gleich oder unterschiedlich ausgebildet ist. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels nimmt die Größe der Blendenöffnung 116 entlang der Kammerlängsrichtung 114 zu oder ab. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels weisen die Blenden 112 entlang der Kammerlängsrichtung 114 eine abwechselnde Querschnittsform, vorzugweise ausgewählt aus zumindest zwei der Querschnitte 82, 84, 86, 88 aus 3B, auf.The nozzle 44 has according to a further preferred embodiment, an aerodynamic lens 107 on that in 6 is shown schematically. The aerodynamic lens 107 has an antechamber 108 and a diaphragm chamber 110 on, in which several apertures 112 in a chamber longitudinal direction 114 are arranged spaced from each other. The distances between the adjacent panels 112 are preferably the same, with different distances are also conceivable. The irises 112 each have an aperture 116 on that for all the irises 112 is the same or different in size and / or shape. According to a further embodiment, the size of the aperture increases 116 along the chamber longitudinal direction 114 to or from. According to a further embodiment, the apertures 112 along the chamber longitudinal direction 114 an alternating cross-sectional shape, preferably selected from at least two of the cross sections 82 . 84 . 86 . 88 out 3B , on.
Im Betrieb werden die Teilchen aus dem Teilchenreservoir 50 (durch einen Pfeil 119 angedeutet) über eine Vorkammeröffnung 118 der Vorkammer 108 zugefügt und treffen als Teilchenstrom auf eine erste Blende 112a. Dabei werden die Teilchen vom Teilchenstrom mitgeführt. Je nach Dichte und Größe der Teilchen werden diese durch die Blendenöffnung 116 hindurchtreten, oder an der die Blendenöffnung 116 umgebenden Blendenwand 117 deponieren. Nach dem Durchtritt der nachfolgenden Blenden 112 wird der Teilchenstrom vorzugsweise immer weiter fokussiert, so dass sich der Querschnitt des Teilchenstroms sukzessiv verringert und schließlich beim Austritt aus der letzten Blende 112b ein Teilchenstrahl mit einer stark reduzierten Strahlquerschnittsabmessung zustande kommt. Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beträgt die Strahlquerschnittsabmessung des austretenden Teilchenstrahls weniger als 100 µm, vorzugsweise weniger als 50 µm, weiter vorzugsweise weniger als 10 µm. Vorteilhafterweise dient die aerodynamische Linse 107 als Teilchenkollimator, der einen Teilchenstrahl mit einem entlang seiner Propagierungstrajektorie homogenen und minimierten Querschnitt bewerkstelligt.In operation, the particles from the particle reservoir 50 (by an arrow 119 indicated) via a pre-chamber opening 118 the antechamber 108 added and hit as a particle stream on a first panel 112a , The particles are carried along by the particle flow. Depending on the density and size of the particles, they will pass through the aperture 116 pass through, or at the the aperture 116 surrounding aperture wall 117 deposit. After passing through the following panels 112 the particle stream is preferably focussed further and further, so that the cross-section of the particle stream decreases successively and finally at the exit from the last orifice 112b a particle beam with a greatly reduced beam cross-sectional dimension comes about. According to a preferred embodiment, the beam cross-sectional dimension of the exiting particle beam is less than 100 microns, preferably less than 50 microns, more preferably less than 10 microns. Advantageously, the aerodynamic lens serves 107 as a particle collimator that accomplishes a particle beam with a homogeneous and minimized cross-section along its propagation trajectory.
Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels lässt sich die Temperatur der Vorkammer 108, der Blendenkammer 110 und/oder zumindest einer Blende 112 mit Hilfe des Steuergerätes 58 in 2 variabel einstellen. Weiter vorzugsweise wird ein gerichteter Teilchenstrahl aus Tröpfchen beziehungsweise Clustern der Teilchen, insbesondere Moleküle, mit Hilfe der aerodynamischen Linse 107 erzeugt. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels beträgt die Größe der Blendenöffnung 116 weniger als 500 µm, vorzugsweise weniger als 100 µm, weiter vorzugsweise weniger als 10 µm. According to a preferred embodiment, the temperature of the pre-chamber can be 108 , the iris chamber 110 and / or at least one aperture 112 with the help of the control unit 58 in 2 set variably. More preferably, a directed particle beam of droplets or clusters of particles, in particular molecules, using the aerodynamic lens 107 generated. According to a further embodiment, the size of the aperture is 116 less than 500 microns, preferably less than 100 microns, more preferably less than 10 microns.
7 zeigt eine Projektionsbelichtungsanlage 120, die ein Beleuchtungssystem 122 und ein Projektionsobjektiv 124 aufweist. Das Beleuchtungssystem weist eine Lichtquelle 126 und eine Beleuchtungsoptik auf. Die Lichtquelle 126 ist dafür ausgelegt, um Licht aus dem optischen Spektrum, vorzugsweise aus dem blauen Anteil des optischen Spektrums, zu verwenden. Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels verwendet die Lichtquelle 126 UV-, VUV- und/oder EUV-Licht. Die Beleuchtungsoptik weist zumindest ein optisches Element, beispielsweise eine oder mehrere Linsen, Spiegel und/oder Prismen auf, um das von der Lichtquelle 126 erzeugte Licht in Richtung des Projektionsobjektivs 124 zu leiten. 7 shows a projection exposure system 120 that a lighting system 122 and a projection lens 124 having. The lighting system has a light source 126 and an illumination optics. The light source 126 is designed to use light from the optical spectrum, preferably from the blue portion of the optical spectrum. According to a preferred embodiment, the light source uses 126 UV, VUV and / or EUV light. The illumination optics has at least one optical element, for example one or more lenses, mirrors and / or prisms, to that of the light source 126 generated light in the direction of the projection lens 124 to lead.
Das Projektionsobjektiv 124 weist mehrere optische Elemente, hier Linsen L1–L4, auf. Es versteht sich, dass die Anzahl optischer Elemente nicht auf vier beschränkt ist, wobei sie größer als zehn sein kann. Zwischen einer Linse L1 und einer Linse L2 ist ein optischer Wellenfrontmanipulator 10c gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels angeordnet. Der optische Wellenfrontmanipulator 10c weist an der ersten Endwand 30 und an der zweiten Endwand 34 jeweils einen Medieneinlass 36 und einen Medienauslass 42 auf, wobei die Medieneinlässe 36 zusammen mit den Medienauslässen 42 durch die gestrichelten Linien sowie die Pfeile gezeigte Verläufe der Teilchenstrahlen 38 ermöglichen. Es versteht sich, dass die hier gezeigten Teilchenstrahlen 38 lediglich zur Veranschaulichung dienen und nicht maßstabgetreu sind. Außerdem versteht es sich, dass die Anzahl der Medieneinlässe 36 und/oder der Medienauslässe 42 an der ersten Endwand 30 und/oder der zweiten Endwand 34 sowie deren Zusammenwirkungsweise je nach Anwendungsanforderungen variierbar beziehungsweise anpassbar ist. Es versteht sich, dass anstelle des in 7 gezeigten optischen Wellenfrontmanipulators 10c ein optischer Wellenfrontmanipulator gemäß eines weiteren der hierin offenbarten Ausführungsbeispiele in die Projektionsbelichtungsanlage 120 eingesetzt werden kann.The projection lens 124 has several optical elements, here lenses L1-L4. It should be understood that the number of optical elements is not limited to four, and may be greater than ten. Between a lens L1 and a lens L2 is an optical wavefront manipulator 10c arranged according to a further embodiment. The optical wavefront manipulator 10c points to the first end wall 30 and at the second end wall 34 one media inlet each 36 and a media outlet 42 on, with the media inlets 36 along with the media outlets 42 the particle beams shown by the dashed lines and the arrows 38 enable. It understands itself, that the particle beams shown here 38 for illustrative purposes only and are not to scale. In addition, it is understood that the number of media inlets 36 and / or the media outlets 42 at the first end wall 30 and / or the second end wall 34 and their interaction is variable or adaptable depending on the application requirements. It is understood that instead of in 7 shown optical wavefront manipulator 10c an optical wavefront manipulator according to another of the embodiments disclosed herein in the projection exposure apparatus 120 can be used.
Die erste Endwand 30 und die zweite Endwand 34 sind jeweils als eine Gehäusewand eines ersten Manipulatorgehäuses 128 beziehungsweise eines zweiten Manipulatorgehäuses 130 ausgebildet. Jedem der beiden Medienauslässe 42 ist jeweils eine Pumpe 64 zugeordnet, die durch die Computerkontrolleinheit 68 steuerbar ist. Die Computerkontrolleinheit 68 ist über die Kommunikationskanäle 72 mit dem ersten und/oder mit dem zweiten Manipulatorgehäuse 128, 130 verbunden, um eine Steuerung gemäß der Beschreibung zur 2 zu realisieren. Es versteht sich, dass das erste und/oder das zweite Manipulatorgehäuse 128, 130 eine oder mehrere in 2 gezeigten Komponenten, insbesondere das Teilchenreservoir 50, das Ventil 52, das Steuergerät 58, das bewegliche Element 62 und/oder den Hochdruckgenerator 56, aufweisen kann, wobei diese Komponenten durch die Computerkontrolleinheit 68 steuerbar sind.The first end wall 30 and the second end wall 34 are each as a housing wall of a first manipulator housing 128 or a second manipulator housing 130 educated. Each of the two media outlets 42 is each a pump 64 assigned by the computer control unit 68 is controllable. The computer control unit 68 is via the communication channels 72 with the first and / or with the second manipulator housing 128 . 130 connected to a controller according to the description of 2 to realize. It is understood that the first and / or the second manipulator housing 128 . 130 one or more in 2 shown components, in particular the particle reservoir 50 , the valve 52 , the control unit 58 , the moving element 62 and / or the high pressure generator 56 , which components may be provided by the computer control unit 68 are controllable.
Zwischen dem Beleuchtungssystem 122 und dem Projektionsobjektiv 124 ist ein Retikel 132 angeordnet, auf dem mehrere Strukturen 134, insbesondere Mikro- und/oder Nanostrukturen, aufgebracht sind. Eine vergrößerte Ansicht der Strukturen 134 ist in 7 dargestellt, wobei die dazugehörigen gestrichelten Linien lediglich zur Veranschaulichung dienen und keinerlei funktionale Bedeutung tragen. Das Retikel 132 wird durch eine Retikelhalterung 138 gestützt, die eine Öffnung zum Durchlassen von Lichtstrahlen 135, die von der Lichtquelle emittiert werden und dem Bereich der Strukturen 134 durchtreten, freilässt. Es versteht sich, dass die hier dargestellten Linien für die Lichtstrahlen 135 lediglich zur Veranschaulichung dienen und nicht den wirklichen Verlauf des Lichtes zeigen.Between the lighting system 122 and the projection lens 124 is a reticle 132 arranged on the several structures 134 , in particular micro and / or nanostructures, are applied. An enlarged view of the structures 134 is in 7 shown, with the associated dashed lines are only illustrative and carry no functional significance. The reticle 132 is through a reticle holder 138 supported, which has an opening for transmitting light rays 135 that are emitted by the light source and the area of the structures 134 go through, leaves. It is understood that the lines shown here for the light rays 135 merely to illustrate and not show the actual course of the light.
Der optische Wellenfrontmanipulator 10c ist derart angeordnet, dass die Strukturen 134 des Retikels 132 im Wesentlichen in einer Objektebene 136 liegen, wobei die erste Außenseite 18 der ersten optischen Komponente 12 im Wesentlichen in einer ersten Pupillenebene 140 liegt. Die Lichtstrahlen 135 treten durch den optischen Wellenfrontmanipulator 10c hindurch, wobei die Wellenfronten der Lichtstrahlen 135 durch den optischen Wellenfrontmanipulator 10c manipuliert, insbesondere gezielt korrigiert werden. Danach gelangen die Lichtstrahlen 135 zur Linse L2 in einer Zwischenbildebene 142. Nach dem Durchtreten einer Linse L3 gelangen die Lichtstrahlen 135 in eine zweite Pupillenebene 144. The optical wavefront manipulator 10c is arranged such that the structures 134 of the reticle 132 essentially in an object plane 136 lie, with the first outside 18 the first optical component 12 essentially in a first pupil plane 140 lies. The rays of light 135 pass through the optical wavefront manipulator 10c through, the wavefronts of the light rays 135 through the optical wavefront manipulator 10c manipulated, in particular to be corrected in a targeted manner. Then the light rays arrive 135 to the lens L2 in an intermediate image plane 142 , After passing through a lens L3, the light rays pass 135 in a second pupil plane 144 ,
Nach dem Durchtreten einer Linse L4 treten die Lichtstrahlen 135 aus dem Projektionsobjektiv 124 aus und gelangen in einem Substrat 146 auf seiner dem Projektionsobjektiv 124 zugewandten Seite 148, die im Wesentlichen in einer Bildebene 150 liegt. Die Seite 148 des Substrates 146 ist mit einem lichtempfindlichen Material 149 beschichtet. Vorzugsweise weist das lichtempfindliche Material 149 einen Fotolack, insbesondere eine oder mehrere Polymere, beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA), Novolak, Polymethylglutarimid, und/oder Epoxidharze wie SU-8 und/oder Lösungsmittel wie Cyclopentanon oder Gamma-Butyrolacton auf. Die Lichtstrahlen wechselwirken lokal, d.h. dort, wo sie das lichtempfindliche Material 149 beaufschlagen, mit demselben. Dabei werden die molekularen Eigenschaften des lichtempfindlichen Materials 149 lokal derart verändert, dass dieses lokal durch ein Lösungsmittel, insbesondere einen Entwickler, entfernbar ist. Alternativ kann die Haftung des lichtempfindlichen Materials 149 auf der Seite 148 des Substrates 146 nach der lokalen Wechselwirkung mit den Lichtstrahlen 135 verstärkt, so dass die nicht von den Lichtstrahlen 135 beaufschlagten Bereiche des lichtempfindlichen Materials 149 durch den Entwickler lösbar sind. After passing through a lens L4, the light rays 135 from the projection lens 124 out and get into a substrate 146 on his the projection lens 124 facing side 148 which are essentially in one image plane 150 lies. The page 148 of the substrate 146 is with a photosensitive material 149 coated. Preferably, the photosensitive material 149 a photoresist, in particular one or more polymers, for example polymethylmethacrylate (PMMA), novolak, polymethylglutarimide, and / or epoxy resins such as SU-8 and / or solvents such as cyclopentanone or gamma-butyrolactone. The light rays interact locally, ie where they are the photosensitive material 149 apply to it, with the same. In doing so, the molecular properties of the photosensitive material become 149 locally modified such that it is locally removable by a solvent, in particular a developer. Alternatively, the adhesion of the photosensitive material 149 on the website 148 of the substrate 146 after local interaction with light beams 135 amplified, so that not from the light rays 135 acted upon areas of the photosensitive material 149 can be solved by the developer.
Das Substrat 146 wird durch einen Tisch 152 getragen. Vorzugsweise ist das Retikel 132 und/oder das Substrat 146 mit Hilfe der Computerkontrolleinheit 68 entlang zumindest einer Richtung, vorzugsweise der optischen Achse 16, lageverstellbar und/oder um diese drehbar. Hierzu kann der Tisch 152 und/oder die Retikelhalterung 138 zumindest ein mechatronisches Stellelement, beispielsweise ein Piezoelement und/oder einen Lorentz-Motor aufweisen oder mit dem Piezoelement und/oder dem Lorentz-Motor zusammenwirken. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels kann zumindest eine der Linsen L1–L4 entlang zumindest einer Richtung, insbesondere der optischen Achse 16, lageverstellt und/oder um diese rotiert werden. Dies ermöglicht neben dem optischen Wellenfrontmanipulator 10c eine weitere Möglichkeit, Aberrationen zu korrigieren.The substrate 146 is through a table 152 carried. Preferably, the reticle 132 and / or the substrate 146 with the help of the computer control unit 68 along at least one direction, preferably the optical axis 16 , adjustable in position and / or rotatable about these. This can be the table 152 and / or the reticle holder 138 have at least one mechatronic actuator, such as a piezo element and / or a Lorentz motor or cooperate with the piezoelectric element and / or the Lorentz motor. According to a further embodiment, at least one of the lenses L1-L4 along at least one direction, in particular the optical axis 16 , postponed and / or rotated around these. This allows in addition to the optical wavefront manipulator 10c another way to correct aberrations.
Vorzugsweise ist das Retikel 132 mit Hilfe der Retikelhalterung 138 in zumindest einer Richtung bewegbar. Weiter vorzugsweise ist das Retikel 132 zwischen der ersten optischen Komponente 12 und der zweiten optischen Komponente 14 angeordnet, so dass das Retikel 132 in der mediendichten Kavität 26 bewegbar ist und seine mehreren Oberflächen mit den Teilchen der Teilchenstrahlen 38 beaufschlagbar sind. Die erste optische Komponente 12 ist vorzugsweise eine Linse, die vom Retikel 132 ausgehend in Richtung zum Beleuchtungssystem 122 hin die erste Linse des Beleuchtungssystems 122 ist. Die zweite optische Komponente 14 ist vorzugsweise eine Linse, die vom Retikel 132 ausgehend in Richtung zum Projektionsobjektiv 124 hin die erste Linse des Projektionsobjektivs 124 ist. Die Teilchenstrahlen 38 können auf das Retikel 132, die erste und die zweite optischen Komponente 12, 14, insbesondere auf vier Oberflächen, beispielsweise die erste und die zweite Innenseite 20, 24 (1) sowie zwei Oberflächen des Retikels 132, gerichtet werden.Preferably, the reticle 132 with the help of the reticle holder 138 movable in at least one direction. More preferably, the reticle 132 between the first optical component 12 and the second optical component 14 arranged so that the reticle 132 in the media-tight cavity 26 is movable and its multiple surfaces with the particles of particle beams 38 can be acted upon. The first optical component 12 is preferably a lens that is separated from the reticle 132 starting in the direction of the lighting system 122 towards the first lens of the lighting system 122 is. The second optical component 14 is preferably a lens that is separated from the reticle 132 starting in the direction of the projection lens 124 towards the first lens of the projection lens 124 is. The particle beams 38 can on the reticle 132 , the first and second optical components 12 . 14 , in particular on four surfaces, for example the first and the second inner side 20 . 24 ( 1 ) as well as two surfaces of the reticle 132 to be judged.
In 8 ist eine beispielhafte Wärmeaustauscheinrichtung 153 in einer perspektivischen Darstellung schematisch gezeigt. Wie in 8A zu sehen, weist die Wärmeaustauscheinrichtung 153 eine Kapillare 76 als Medieneinlass und eine Absaugvorrichtung 154 als Medienauslass auf, wobei die Absaugvorrichtung 154 rohrförmig und in einer Längsrichtung der Kapillare 76 diese umschließend angeordnet, so dass die Kapillare 76 in einem Rohrinnenraum der Absaugvorrichtung 154 gelagert ist. Die Wärmeaustauscheinrichtung 153 ist aus Übersichtlichkeitsgründen hier nicht vollständig gezeigt. Durch die Kapillare 76 kann ein Teilchenstrahl aus Wärmeaustauschteilchen fließen, wobei hier ein Wärmeaustauschteilchen 39 illustrativ gezeigt ist. 8B zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Wärmeaustauscheinrichtung 153 durch eine Schnittebene E3 in 8A.In 8th is an exemplary heat exchange device 153 shown schematically in a perspective view. As in 8A to see has the heat exchange device 153 a capillary 76 as a media inlet and a suction device 154 as a media outlet, wherein the suction device 154 tubular and in a longitudinal direction of the capillary 76 arranged around this, so that the capillary 76 in a tube interior of the suction device 154 is stored. The heat exchange device 153 is not fully shown here for clarity. Through the capillary 76 For example, a particle beam may flow from heat exchange particles, here a heat exchange particle 39 is shown illustratively. 8B shows a schematic sectional view of the heat exchange device 153 through a sectional plane E3 in 8A ,
Die Wärmeaustauscheinrichtung 153 ist einer Innenseite 158 einer optischen Komponente 156 zugewandt angeordnet, so dass die Wärmeaustauschteilchen 39 auf die Innenseite 158 gerichtet aus der Kapillare 76 austreten und auf die Innenseite 158 auftreffen können. Danach werden die Wärmeaustauschteilchen 39 von der Absaugvorrichtung 154 wieder aufgefangen und durch eine an die Absaugvorrichtung 154 angeschlossene Vakuumpumpe (hier nicht gezeigt) abgepumpt.The heat exchange device 153 is an inside 158 an optical component 156 arranged facing so that the heat exchange particles 39 on the inside 158 directed from the capillary 76 leak out and on the inside 158 can hit. Thereafter, the heat exchange particles 39 from the suction device 154 collected again and by a to the suction device 154 connected vacuum pump (not shown here) pumped out.
In 9 ist eine weitere Wärmeaustauscheinrichtung 153' schematisch gezeigt, die analog zur in 8 gezeigten Wärmeaustauscheinrichtung 153 ausgebildet ist, wobei nicht nur eine einzige Kapillare 76, sondern eine Mehrzahl an Kapillaren 76 entlang der Längsrichtung im Rohrinnenraum gelagert sind. 9B zeigt eine Schnittdarstellung der Wärmeaustauscheinrichtung 153' durch eine Schnittebene E4 in 9A.In 9 is another heat exchange device 153 ' shown schematically, analogous to in 8th shown heat exchange device 153 is formed, not just a single capillary 76 but a plurality of capillaries 76 are stored along the longitudinal direction in the tube interior. 9B shows a sectional view of the heat exchange device 153 ' through a sectional plane E4 in 9A ,
In 10 ist eine Schnittdarstellung einer weiteren Wärmeaustauscheinrichtung 153" quer zur Längsrichtung (senkrecht zur Zeichenebene) der Kapillare 76a, b schematisch gezeigt. Die Wärmeaustauscheinrichtung 153" weist ein Array aus einer Mehrzahl an Absaugelementen 154a, b auf, wobei jedem Absaugelement 154a, b genau eine Kapillare 76 zugeordnet ist. Somit ist auch ein Array aus Kapillare-Absaugelement-Paaren ausgebildet. Jedes Kapillare-Absaugelement-Paar ist analog zur Wärmeaustauscheinrichtung 153 in 8B ausgebildet. Das Array weist ferner mehrere Arraysegmente 155, 157 mit mehreren Absaugelementen 154a, b auf. In 10 is a sectional view of another heat exchange device 153 ' transverse to the longitudinal direction (perpendicular to the plane of the drawing) of the capillary 76a , b shown schematically. The heat exchange device 153 ' has an array of a plurality of suction elements 154a , b on, with each suction element 154a , b exactly one capillary 76 assigned. Thus, an array of capillary-Absaugelement pairs is formed. Each capillary-suction element pair is analogous to the heat exchange device 153 in 8B educated. The array also has multiple array segments 155 . 157 with several suction elements 154a , b on.
11 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen Grundkörper 159' analog zum in 11 gezeigten Grundkörper 159. Im Grundkörper 159' ist eine Wärmeaustauscheinrichtung 153"' gelagert, die analog zu in 10 gezeigten Wärmeaustauscheinrichtung 153" als Array ausgebildet ist. Auf der Oberseite 161 des Grundkörpers 159' sind mehrere Heizquellen 162 zum Beaufschlagen der Innenseite 158 mit einem Heizstrahl angeordnet, wobei jede Heizquelle 162 einem oder mehreren Arraysegmenten zugeordnet ist. 11 shows a schematic sectional view of a base body 159 ' analogous to in 11 shown basic body 159 , In the main body 159 ' is a heat exchange device 153 '' stored analogously to in 10 shown heat exchange device 153 ' is designed as an array. On the top 161 of the basic body 159 ' are several sources of heat 162 for applying the inside 158 arranged with a heating jet, each heating source 162 associated with one or more array segments.
Vorzugsweise sind die Heizquellen 162 als Infrarot-Dioden zur Erzeugung von Infrarot-Heizstrahlung ausgebildet. Die Infrarot-Dioden können fokussiert auf die Innenseite 158 des Spiegels 156 gerichtet sein, so dass der Strahldurchmesser der gebündelten Infrarot-Heizstrahlen aus den Infrarot-Dioden ein vorbestimmtes Maximum nicht überschreitet. Somit kann der Infrarot-Heizstrahl auf eine relativ kleine Fläche der Innenseite 158 fokussiert werden. Alternativ können die Infrarot-Dioden defokussiert auf die Innenseite gerichtet sein, so dass der Strahldurchmesser der gebündelten Infrarot-Heizstrahlen aus den Infrarot-Dioden ein vorbestimmtes Minimum nicht unterschreitet oder die Infrarot-Heizstrahlen nicht gebündelt sind. Die Innenseite 158 des Spiegels 156 kann für die Wellenlänge des Infrarot-Heizstrahls absorbierend gestaltet sein. Alternativ kann die Innenseite 158 und/oder das Material für den Körper des Spiegels 156 zwischen der Innenseite 158 und der Spiegelseite 160 für die Wellenlänge des Infrarot-Heizstrahls durchlässig gestaltet sein. Vorteilhafterweise kann der Infrarot-Heizstrahl somit den Spiegel 156 von der Innenseite 158 durchtreten und den gesamten Spiegel 156 heizen. Preferably, the heat sources 162 designed as infrared diodes for generating infrared heating radiation. The infrared diodes can be focused on the inside 158 of the mirror 156 be directed so that the beam diameter of the focused infrared heating rays from the infrared diode does not exceed a predetermined maximum. Thus, the infrared heating beam on a relatively small area of the inside 158 be focused. Alternatively, the infrared diodes may be focused defocused on the inside so that the beam diameter of the focused infrared radiant beams from the infrared diodes does not fall below a predetermined minimum or the infrared radiant beams are not bundled. The inside 158 of the mirror 156 may be designed to be absorbent for the wavelength of the infrared heating beam. Alternatively, the inside 158 and / or the material for the body of the mirror 156 between the inside 158 and the mirror side 160 be designed to be permeable to the wavelength of the infrared heating beam. Advantageously, the infrared heating beam thus the mirror 156 from the inside 158 pass through and the entire mirror 156 heat.
In 12 ist eine schematische Darstellung eines weiteren optischen Wellenfrontmanipulators aus einer beispielhaft als Spiegel gebildeten optischen Komponente 156 und der Wärmeaustauscheinrichtung 153 aus 8 gezeigt. Die Wärmeaustauscheinrichtung 153 ist in einem Grundkörper 159 gelagert ausgebildet, wobei der Grundkörper 159 vom Spiegel 156 beabstandet angeordnet ist. Die Kapillare 76 und die Absaugvorrichtung 154 erstrecken sich von einer Oberseite 161 bis zu einer Unterseite 163 des Grundkörpers 159 und sind derart auf die Innenseite 158 des Spiegels 156 gerichtet angeordnet, dass die Innenseite 158 mit den Wärmeaustauschteilchen 39 beaufschlagbar ist. Der Spiegel 156 weist eine von der Innenseite abgewandte, insbesondere konkave Spiegelseite 160 auf. Alternativ kann die Wärmeaustauscheinrichtung 153' aus 9 oder die Wärmeaustauscheinrichtung 153" mit einem Array aus Kapillare-Absaugelement-Paaren (10) hierfür eingesetzt werden.In 12 is a schematic representation of another optical wavefront manipulator of an exemplified as a mirror optical component 156 and the heat exchange device 153 out 8th shown. The heat exchange device 153 is in a body 159 formed, wherein the main body 159 from the mirror 156 spaced apart. The capillary 76 and the suction device 154 extend from a top 161 up to a bottom 163 of the basic body 159 and are so on the inside 158 of the mirror 156 arranged arranged that the inside 158 with the heat exchange particles 39 can be acted upon. The mirror 156 has a side facing away from the inside, in particular concave mirror side 160 on. Alternatively, the heat exchange device 153 ' out 9 or the heat exchange device 153 ' with an array of capillary suction element pairs ( 10 ) are used for this purpose.
Mit Hilfe von 13 wird das Wirkprinzip der Wärmeaustauscheinrichtung 153, 153', 153" erläutert, wobei hier beispielhaft nur die Wärmeaustauscheinrichtung 153 aus 8 schematisch gezeigt ist. Hier ist ein optischer Wellenfrontmanipulator analog zu 11 gezeigt, wobei der Spiegel 156 und der Grundkörper 159 hier aus Übersichtlichkeitsgründen unvollständig dargestellt sind. Durch Beaufschlagen der Innenseite 158 mit den Wärmeaustauschteilchen 39 wird der Spiegel 156 gekühlt. Die Temperaturverteilung im Spiegel 156 kann somit verändert werden. With the help of 13 becomes the working principle of the heat exchange device 153 . 153 ' . 153 ' explained, with only the heat exchange device as an example 153 out 8th is shown schematically. Here is an optical wavefront manipulator analogous to 11 shown, the mirror 156 and the main body 159 here for reasons of clarity are shown incomplete. By applying the inside 158 with the heat exchange particles 39 becomes the mirror 156 cooled. The temperature distribution in the mirror 156 can thus be changed.
Zusätzlich kann eine Temperaturregeleinrichtung zur Temperaturregelung der Absaugvorrichtung 153 bzw. zumindest eines Arraysegmentes 155, 157 (10) vorgesehen werden. Die Temperaturregeleinrichtung kann zur Temperaturreglung des Teilchenstrahls 38 bzw. der Wärmeaustauschteilchen 39, Teilchenanzahlregelung des Teilchenstrahls 38 und/oder Pumpleistungsreglung einer an die Absaugvorrichtung 154 angeschlossenen Pumpe 64 (7) ausgelegt sein.In addition, a temperature control device for temperature control of the suction device 153 or at least one array segment 155 . 157 ( 10 ). The temperature control device can be used to control the temperature of the particle beam 38 or the heat exchange particles 39 , Particle number control of the particle beam 38 and / or pump power regulation to the suction device 154 connected pump 64 ( 7 ) be designed.
Es kann auch eine Temperaturvorhersageeinheit vorgesehen sein, die zum Vorhersagen eines Temperaturverlaufs auf der Innenseite 158 und zum Übersetzen des vorhergesagten Temperaturverlaufs in Steuerbefehle zur Steuerung der Arraysegmente 155, 157 dient. Beispielsweise kann die Temperaturvorhersageeinheit auf der Innenseite 158 des Spiegels 156 angeordnet sein. Die auf diese Weise generierten Steuerbefehle werden an Steuereinheiten weiter übermittelt und von den Steuereinheiten zur Steuerung der Heizquellen 162 und/oder der Wärmeaustauscheinrichtung 153, 153', 153", 153" umgesetzt.There may also be provided a temperature prediction unit for predicting a temperature history on the inside 158 and for translating the predicted temperature profile into control commands for controlling the array segments 155 . 157 serves. For example, the temperature prediction unit may be on the inside 158 of the mirror 156 be arranged. The control commands generated in this way are transmitted to control units and from the control units for controlling the heat sources 162 and / or the heat exchange device 153 . 153 ' . 153 ' . 153 ' implemented.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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WO 2013/156041 A1 [0003] WO 2013/156041 A1 [0003]
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US 6781668 B2 [0008] US 6781668 B2 [0008]
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WO 2013/156041 [0009] WO 2013/156041 [0009]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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Molecular Beam Formation by Long Parallel Tubes, Giordmaine et al., Journal of Applied Physics, 31, 463–471 (1960) [0108] Molecular Beam Formation by Long Parallel Tubes, Giordmaine et al., Journal of Applied Physics, 31, 463-471 (1960) [0108]
