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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung und/oder Bestimmung der Kippposition mindestens eines verkippbar angeordneten Spiegels sowie ein entsprechendes Verfahren (Kippspiegel-Monitoring).
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STAND DER TECHNIK
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Projektionsbelichtungsanlagen werden im Stand der Technik für die mikrolithographische Herstellung von mikrostrukturierten und nanostrukturierten Bauteilen der Elektrotechnik und Mikrosystemtechnik verwendet, wobei die zu erzeugenden Strukturen der mikrostrukturierten und nanostrukturierten Bauteile von einem Retikel, welches die entsprechenden Strukturen aufweist, in verkleinernder Weise auf ein entsprechendes Bauteil, wie auf einen Wafer, abgebildet werden, um dort durch lithographische Prozesse die Strukturen zu erzeugen. Aufgrund der Anforderungen, immer kleiner dimensionierte Strukturen der mikrostrukturierten und nanostrukturierten Bauteile zu realisieren, sind Projektionsbelichtungsanlagen entwickelt worden, die mit Licht bzw. elektromagnetischer Strahlung mit immer kleiner werdenden Wellenlängen betrieben werden, um die erforderliche Auflösung der abzubildenden Strukturen zu ermöglichen. So ist es bereits bekannt Projektionsbelichtungsanlagen mit extrem ultraviolettem Licht, sogenannter EUV(extrem ultraviolett)-Strahlung zu betreiben, bei welcher die Wellenlänge des Arbeitslichts bzw. der verwendeten elektromagnetischen Strahlung im Bereich zwischen 10 nm und 20 nm liegt.
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Bei derartigen EUV-Projektionsbelichtungsanlagen können in den Beleuchtungssystemen, die das Licht einer EUV-Lichtquelle zur Beleuchtung des Retikels aufbereiten, sogenannte Mehrfachspiegelanordnungen (Multi Mirror Arrays MMA) oder Mikrospiegelanordnungen (Micro Mirror Arrays) angeordnet sein, die eine Vielzahl von verkippbaren Mikrospiegeln aufweisen können, um das Arbeitslicht der EUV-Projektionsbelichtungsanlage entsprechend zu formen.
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Ein derartiger Multi Mirror Array (MMA) kann mehrere hunderttausend Mikrospiegel mit einer Kantenlänge eines einzelnen Mikrospiegels im Bereich von 1 mm oder darunter aufweisen. Die Mikrospiegel sind hierbei üblicherweise um zwei senkrecht zueinander angeordnete Drehachsen verkippbar. Die Kippposition der Mikrospiegel um eine oder zwei Drehachsen muss möglichst exakt eingestellt werden, um die entsprechende Lichtformung zu ermöglichen.
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Die Verkippung der Mikrospiegel kann beispielsweise durch elektrostatische Ablenkung der Mikrospiegel erfolgen, wobei entsprechend sichergestellt werden muss, dass die gewünschten Kipppositionen erreicht und eingehalten werden.
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Aus diesem Grunde ist es aus dem Stand der Technik auch bereits bekannt, Überwachungseinrichtungen vorzusehen, mit denen die Kippposition entsprechender Spiegel überwacht und bestimmt werden kann, wie sie beispielsweise in den Dokumenten
WO 2008/095 695 A2 ,
WO 2010/008 993 A1 ,
DE 10 2009 009 372 A1 und
DE 10 2009 052 739 A1 beschrieben sind.
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Die in der Druckschrift
DE 10 2009 052 739 A1 beschriebene Vorrichtung verwendet einen Detektor, der Polarisationseigenschaften eines seitlich auf die Mikrospiegel eingestrahlten Messlichts nach der Reflexion des Messlichts durch die Mikrospiegel erfasst, wobei daraus die Kippposition der Spiegel ermittelt werden kann.
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Die in dem Dokument
DE 10 2009 009 372 A1 verwendete Vorrichtung stellt ein Muster mit räumlich und/oder zeitlich variablen Lichtquellen bereit, welches durch die zu überwachenden Spiegel auf eine Erfassungseinrichtung gespiegelt wird, sodass aus dem erfassten Spiegelbild die Positionierung und Orientierung der Spiegel ermittelt werden kann.
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Die aus der Schrift
WO 2010/008 903 A1 bekannte Vorrichtung verwendet ebenfalls ein Überwachungslicht, welches von dem oder den zu überwachenden Spiegeln reflektiert wird und über einen Shack-Hartmann-Sensor erfasst wird, um daraus die Position und Ausrichtung der Spiegel zu ermitteln.
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Die Erfassung von seitlich eingestrahltem Überwachungslicht, welches von dem oder den zu überwachenden Spiegeln reflektiert wird, ist auch in der Patentanmeldung
WO 2008/095 695 A2 beschrieben.
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Allerdings weisen diese bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur Überwachung und/oder Bestimmung der Position und/oder Ausrichtung von kippbaren Spiegeln Nachteile dahingehend auf, dass die Erfassung der Kipppositionen durch die baulichen Gegebenheiten der EUV-Projektionsbelichtungsanlage bzw. eines entsprechenden Beleuchtungssystems eingeschränkt sind, da die Überwachungseinrichtung den Strahlengang des Arbeitslichtes der Projektionsbelichtungsanlage und somit deren Aufbau und Struktur nicht beeinträchtigen soll. Entsprechend können die bekannten Vorrichtungen und Verfahren einen nicht unerheblichen Eingriff in den Aufbau der Projektionsbelichtungsanlage erfordern, was einerseits aufwändig ist und andererseits Ursache von Fehlerquellen sein kann. So werden üblicherweise EUV-Projektionsbelichtungsanlagen unter Vakuumbedingungen betrieben und die Anordnung von Überwachungseinrichtungen für die kippbaren Spiegel innerhalb des Vakuumraums kann zu entsprechenden Problemen bei der Erzeugung und Aufrechterhaltung des Vakuums führen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Überwachung und/oder Bestimmung der Position von kippbaren Spiegeln, insbesondere Mikrospiegeln einer Mehrfachspiegelanordnung (MMA) zu schaffen, bei denen ein möglichst geringer Eingriff in den Aufbau, die Struktur und die Betriebsweise der Projektionsbelichtungsanlagen, insbesondere einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, notwendig ist. Gleichzeitig sollen die Vorrichtung und das Verfahren eine zuverlässige Bestimmung der Kipppositionen von Spiegeln in einem möglichst großen Kippbereich ermöglichen, wobei die Überwachung und/oder Bestimmung der Kippposition der Spiegel während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage mit möglichst geringen Unterbrechungszeiten für den Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage möglich sein soll.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 sowie einer Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung schlägt eine Vorrichtung zur Überwachung und/oder Bestimmung der Kippposition für mindestens einen verkippbar angeordneten Spiegel vor, bei welcher in bekannter Weise mit einer Überwachungslichtquelle Überwachungslicht erzeugt wird, welches auf den oder die zu überwachenden Spiegel gelenkt wird, um dort reflektiert zu werden. Darüber hinaus ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenfalls ein Detektor vorgesehen, der Licht- oder allgemein ausgedrückt elektromagnetische Strahlung – erfassen kann. Eine derartige Vorrichtung kann ähnlich wie im Stand der Technik so aufgebaut sein, dass die Überwachungslichtquelle seitlich versetzt von der Mittelachse des Strahlengangs, in dem der zu überwachende Spiegel eingesetzt wird (Arbeitsstrahlengang), angeordnet ist, so dass der Strahlengang des Arbeitslichts, also des Lichts, das der oder die zu überwachenden Spiegel im Arbeitsstrahlengang primär reflektieren sollen, nicht gestört wird. Das Überwachungslicht wird von der Überwachungslichtquelle quer zur Ausbreitungsrichtung des Arbeitslichts im Strahlengang auf den oder die Spiegel eingestrahlt wird, sodass der Arbeitsstrahlengang möglichst nicht beeinträchtigt wird.
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Darüber hinaus schlägt die Erfindung vor, dass das reflektierte Überwachungslicht auf eine sogenannte Lichtwandelscheibe gelenkt wird, die zwischen dem oder den zu überwachenden Spiegeln und dem Detektor angeordnet ist. Die Lichtwandelscheibe stellt abhängig von dem auf die Lichtwandelscheibe eingestrahlten Licht, welches von dem oder den zu überwachenden Spiegeln reflektiert worden ist, ein modifiziertes Licht bereit, welches von dem Detektor erfasst wird. Dadurch ist es möglich lediglich die Lichtwandelscheibe in der Nähe des oder der zu überwachenden Spiegel anzuordnen, während der Detektor weiter entfernt angeordnet werden kann. Dies ermöglicht, auf die baulichen Gegebenheiten der Einrichtung Rücksicht zu nehmen, in der der oder die zu überwachenden Spiegel eingesetzt werden (Arbeitseinrichtung), und die Vorrichtung zur Überwachung und/oder Bestimmung der Kippposition ohne Eingriff in die Struktur und den Aufbau der Arbeitseinrichtung, wie z.B. einer Projektionsbelichtungsanlage, vorzusehen. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung einer Lichtwandelscheibe beispielsweise die Anordnung des Detektors außerhalb des Gehäuses einer Projektionsbelichtungsanlage und somit außerhalb eines Vakuumraums einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, sodass keine vakuumtauglichen Komponenten für den Detektor verwendet werden müssen und somit keine Gefahr besteht, dass durch den Detektor Kontaminationen in die EUV-Projektionsbelichtungsanlage eingebracht werden.
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In gleicher Weise kann die Überwachungslichtquelle außerhalb eines entsprechenden Gehäuses oder entfernt von dem oder den zu überwachenden Spiegel angeordnet werden.
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Die Lichtwandelscheibe fungiert in der Art einer Mattscheibe zur Darstellung des von dem oder den zu überwachenden Spiegeln reflektierten Überwachungslichts und kann entsprechend als Streuscheibe ausgebildet sein. Eine entsprechende Streuscheibe kann eine flächig homogene Streuwirkung über die gesamte Fläche der Streuscheibe beispielsweise durch Ausbildung einer rauen Oberfläche, vergleichbar zu einer Mattscheibe, bereitstellen. Die Rauheit der Oberfläche der Streuscheibe kann abhängig von der Wellenlänge des verwendeten Überwachungslichts und der erforderlichen Auflösung des auf die Streuscheibe auftreffenden Lichts gewählt werden. Die Streuung des auf die Streuscheibe auftreffenden Überwachungslichts kann als Vorwärtsstreuung oder als Rückwärtsstreuung erfolgen, sodass das von der Streuscheibe erzeugte bzw. manipulierte Licht transmittierend oder reflektierend zum Detektor weitergeleitet werden kann.
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Die Lichtwandelscheibe kann alternativ zur Ausbildung als flächig homogene Lichtwandelscheibe, die gleichmäßig verteilt über die gesamte Fläche der Lichtwandelscheibe eine Lichtmodifikation des auftreffenden Überwachungslichts entsprechend zur flächig homogenen Streuscheiben bewirkt, auch mit diskreten Lichtwandelzentren ausgebildet sein, die ebenfalls gleichmäßig verteilt über der Lichtwandelscheibe angeordnet sein können, aber deutlich beabstandet voneinander sind, wobei der Abstand so gewählt ist, dass bei der gewählten Überwachungslichtwellenlänge und/oder der Art der Lichtmodifikation durch das Lichtwandelzentrum die Lichtwandelzentren im nachgeschalteten Detektor als diskrete Lichtquellen erfassbar sind. Beispielsweise können die Lichtwandelzentren als Punkt- oder Scheibenstrukturen regelmäßig in Reihen und Spalten verteilt über der Lichtwandelscheibe angeordnet sein.
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Die Lichtwandelzentren können vergleichbar zur flächig homogenen Streuscheibe als Streuzentren ausgebildet sein, um durch Vorwärts oder Rückwärtsstreuung eine Modifikation des abgestrahlten Lichts zu bewirken. Die Streuzentren können ebenfalls sowohl punktförmig als auch scheibenförmig und somit flächig ausgebildet sein.
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Darüber hinaus können die Lichtwandelzentren auch durch transparente Bereiche oder Durchgangsöffnungen einer ansonsten intransparenten Scheibe ausgebildet sein, sodass die Lichtwandelscheibe als Absorptionsscheibe bezeichnet werden kann. An den transparenten Bereichen oder Durchgangsöffnung wird transmittierte Lichtintensität für den Detektor bereitgestellt, sofern von den zu überwachenden Spiegeln reflektiertes Überwachungslicht in den transparenten Bereich oder den Bereich einer Durchgangsöffnung der Absorptionsscheibe reflektiert wird.
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Die Lichtwandelzentren können auch durch lumineszierendes Material gebildet werden, welches beim Auftreffen von reflektiertem Überwachungslicht lumineszieren und Lumineszenz-Licht ausstrahlen, das von dem Detektor erfasst werden kann. Entsprechend kann die Lichtwandelscheibe ähnlich einer Streuscheibe flächig homogen Lumineszenz-Material umfassen, um entsprechend des auftreffenden, von den zu überwachenden Spiegeln reflektierten Lichts die Lichtabstrahlung in Richtung des Detektors zu bewirken.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, für den selbstständig und unabhängig von anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung Schutz begehrt wird, werden von dem Detektor lediglich in diskreten Überwachungsbereichen die Intensitäten des auftreffenden Lichts erfasst, wobei die diskreten Überwachungsbereiche insbesondere vorbestimmt und ortsfest sein können und somit einem fest vorgegebenen Überwachungsmuster entsprechen können. Damit kann auf eine Positionsbestimmung der Auftreffbereiche des Lichts auf dem Detektor bzw. einer dort vorgesehenen Detektionsfläche verzichtet werden, sondern es wird lediglich bestimmt, welche Lichtintensität an vorgegebenen Orten der Detektionsfläche vorliegt. Damit können einfach gestaltete Detektoren, wie Photodioden, eingesetzt werden und die Messung und Auswertung kann stark beschleunigt werden.
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Somit kann die Erfassung des von der Lichtwandelscheibe zum Detektor ausgesendeten Lichts so durchgeführt, dass lediglich in fest vorgegebenen Bereichen der Detektionsfläche des Detektors, die den Lichtwandelzentren der Lichtwandelscheibe entsprechen, Intensitäten des von der Lichtwandelscheibe ausgesandten Lichts von dem Detektor erfasst werden. Aus unterschiedlich erfassten Intensitäten des Lichts in den Überwachungsbereichen auf der Detektionsfläche des Detektors kann dann, insbesondere durch einen Vergleich mit zu verschiedenen Kipppositionen abgespeicherten Intensitäten, die Ausrichtung und Position des oder der zu überwachenden Spiegel ermittelt wird. Die Überwachung und/oder Bestimmung der Kippposition kann auch durch eine Nachverfolgung der Änderung der erfassten Lichtintensitäten erfolgen. Entsprechend wird vorgeschlagen, statt einer aufwändigen Positionsbestimmung des auf einen Detektor auftreffenden Lichts lediglich die Verteilung der an der Detektionsfläche des Detektors ermittelten Lichtintensität nach einem vorgegebenen Überwachungsmuster zu erfassen, sodass eine schnelle Messung möglich ist.
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Entsprechend können als Detektor CCD(Charge Coupled Device)-Kameras oder -Sensoren oder Photodioden Verwendung finden, wobei die Photodioden insbesondere als Liniendetektor in einer Reihe nebeneinander angeordnet sein können oder in Form eines Photodiodenfeldes in einer Anordnung aus nebeneinander und untereinander bzw. übereinander insbesondere in Reihen und Spalten angeordneten Photodioden vorgesehen sein können. Insbesondere bei der punktuellen Intensitätserfassung mit Photodioden kann eine besonders schnelle Messung und somit Überwachung von Kippspiegeln ermöglicht werden.
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Insbesondere um eine punktuelle Messung der Intensität des Lichts verteilt über der Detektionsfläche in Abhängigkeit des an den Spiegeln reflektierten Überwachungslichts zu ermöglichen, kann die Vorrichtung zur Überwachung und/oder Bestimmung der Kippposition eines oder mehrerer Kippspiegel eine Detektoroptik umfassen, mit der die Lichtwandelscheibe auf die Detektionsfläche des Detektors abgebildet werden kann, sodass die unterschiedlichen Kipppositionen der zu überwachenden Spiegel an der Detektionsfläche des Detektors unterschiedliche Intensitätsverteilungen des erfassten Lichts bewirken, wobei insbesondere an festen Punkten der Detektionsfläche unterschiedliche Intensitäten des erfassten Lichts feststellbar sind. Beispielsweise kann bei der Verwendung eines Photodiodenfeldes mit einer Vielzahl von in Reihen und Spalten angeordneten Photodioden an der Detektionsfläche festgestellt werden, dass abhängig von der Verkippung eines oder mehrerer Spiegel an den fixierten Stellen der Photodioden unterschiedliche Lichtintensitäten festzustellen sind. Bei einer entsprechenden Kalibrierung der Vorrichtung durch Verfahren der zu überwachenden Spiegel in verschiedene Kipppositionen können Intensitätsverteilung an der Detektionsfläche bestimmt und mit späteren Messungen verglichen werden, um die Kippposition einer oder mehrerer Spiegel feststellen zu können.
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Neben einer Detektoroptik, mit deren Hilfe die Lichtwandelscheibe auf die Detektionsfläche am Detektor abgebildet werden kann, kann die Vorrichtung weiterhin eine Lichtquellenoptik umfassen, mit der das Überwachungslicht von der Überwachungslichtquelle auf die zu überwachenden Spiegel gelenkt wird.
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Die Lichtquellenoptik kann so ausgebildet sein, dass das am Spiegel reflektierte Überwachungslicht auf die Lichtwandelscheibe fokussiert wird, sodass die Lichtquellenoptik insbesondere so ausgebildet sein kann, dass sie einen entsprechend konvergenten Lichteinfall des Überwachungslichts auf den oder die zu überwachenden Spiegel ermöglicht.
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Die Lichtquellenoptik kann weiterhin ein wellenfrontformendes Element, wie beispielsweise eine Linse oder ein diffraktives optisches Element, beispielsweise ausgeführt als computergesteuertes Hologramm CGH, aufweisen, um die reflektierten Überwachungslichtbündel so zu formen, dass das jeweils von einem Spiegel reflektierte Lichtbündel an der Lichtwandelscheibe zu einem sogenannten Array-Scheibchen geformt wird.
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Darüber hinaus können die Lichtquelle und/oder die Lichtquellenoptik so ausgebildet sein, dass das Überwachungslicht möglichst zeitlich und/oder räumlich inkohärent ist, um Interferenzerscheinungen zu vermeiden. Hierzu kann die Lichtquelle eine Weißlichtquelle, wie beispielsweise eine Quecksilberdampflampe sein, die Licht mit einem bestimmten Lichtwellenlängenspektrum erzeugt, welches mittels seines Spektralfilters auf eine bestimmte Bandbreite eingeschränkt sein kann.
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Weiterhin kann die Lichtquellenoptik eine oder mehrere Lochblenden bzw. ein Lochblendenraster mit mehreren nebeneinander angeordneten Lochblenden aufweisen. Mit einem Lochblendenraster kann eine räumlich inkohärente Raster-Lichtquelle verwirklicht werden, indem der Lochabstand des Lochblendenrasters deutlich größer als die laterale Kohärenzlänge gewählt wird.
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Die Vorrichtung kann eine Auswerteeinheit umfassen, mittels der die ermittelten, ortsaufgelösten Intensitäten in der Detektionsfläche des Detektors automatisiert ausgewertet werden, um die Kippposition aus den erfassten ortsaufgelösten Intensitäten in der Detektionsfläche zu bestimmten. Hierzu kann die ermittelte Intensitätsverteilung in der Detektionsfläche mit abgespeicherten Intensitätsverteilungen für bestimmte Kipppositionen verglichen werden, um festzustellen, ob eine Übereinstimmung der Intensitätsverteilungen vorliegt, die eine bestimmte Kippposition des oder der Spiegel anzeigt oder ob entsprechende Abweichungen vorhanden sind.
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Insbesondere kann bei der Überwachung und/oder Bestimmung der Kippposition einer oder mehrerer Spiegel der Verlauf der Intensitätsveränderung in der Detektionsfläche zur Auswertung herangezogen werden, um die Bestimmung der absoluten Position, die entsprechend aufwändig sein kann, zu vermeiden und lediglich eine Verfolgung der Veränderungen vorzunehmen. Damit lässt sich ebenfalls eine schnelle und einfache Überwachung realisieren.
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Die Auswerteeinheit kann mit einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung einer Projektionsbelichtungsanlage, die eine entsprechende Vorrichtung zur Überwachung und/oder Bestimmung der Kippposition von Spiegeln aufweist, zusammenarbeiten, sodass die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung auf Basis der Ergebnisse der Auswerteeinheit eine Einstellung der Kippposition des oder der zu überwachenden Spiegel vornehmen kann.
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Die Vorrichtung zur Überwachung und/oder Bestimmung der Kippposition eines oder mehrerer Spiegel kann bei einer Projektionsbelichtungsanlage für die Überwachung einer Mehrfach- oder Mikrospiegelanordnung mit einer Vielzahl von Spiegeln eingesetzt werden, die um ein oder mehrere Achsen verkippbar sind, wobei die Spiegel als Hohlspiegel oder Flachspiegel ausgeführt sein können.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
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1 eine Darstellung einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage,
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2 eine teilweise Schnittansicht des Beleuchtungssystems der EUV-Projektionsbelichtungsanlage aus 1,
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3 eine teilweise Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur Überwachung und/oder Bestimmung der Kipppositionen von Spiegeln einer Mehrfachspiegelanordnung,
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4 eine Darstellung der Lichtquellenoptik einer Vorrichtung zur Überwachung und/oder Bestimmung der Kippposition der Spiegel einer Mehrfachspiegelanordnung wie sie beispielsweise bei der Vorrichtung aus 3 Verwendung finden kann,
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5 in den Teilbildern a) bis e) eine Darstellung einer Lichtwandelscheibe mit verschiedenen Ausführungsformen von diskreten Lichtwandelzentren b) bis e),
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6 eine Darstellung der Lichtwandelscheibe aus 5 im Betrieb, und in
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7 eine Darstellung der Verteilung der Lichtintensität auf der Detektionsfläche eines Detektors einer Vorrichtung gemäß der 3 bei einer Beleuchtung der Lichtwandelscheibe gemäß 6.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele deutlich, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
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Die 1 zeigt eine rein schematische Darstellung einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1, bei der die Erfindung verwirklicht werden kann. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Lichtquelleneinheit 2 sowie eine Beleuchtungseinheit 3 und ein Projektionsobjektiv 4. Das Licht der Lichtquelleneinheit 2 wird in der Beleuchtungseinheit 3 aufbereitet, sodass ein Retikel 5 in definierter Weise beleuchtet wird. Die in dem Retikel 5 ausgebildeten Strukturen werden über das Projektionsobjektiv 4 in verkleinernder Weise auf den Wafer 6 abgebildet, um dort mittels mikrolithographischer Prozesse in dem Wafer 6 ausgebildet zu werden. Das in der Lichtquelleneinheit 2 erzeugte Licht im Wellenlängenspektrum des extrem ultravioletten Lichts wird in der Beleuchtungseinheit 3 sowie im Projektionsobjektiv 4 über reflektive Elemente, d. h. Spiegel, manipuliert, da refraktive Elemente für das genannte Wellenlängenspektrum nicht geeignet sind.
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Die 2 zeigt in einer teilweisen Schnittansicht einen Teil der Beleuchtungseinheit 3 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung und/oder Bestimmung der Kippposition von Spiegeln.
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Da für das EUV-Licht die Beleuchtungseinheit 3 unter Vakuumbedingungen betrieben wird, weist die Beleuchtungseinheit 3 ein Gehäuse 8 auf, in welchem die optischen Komponenten der Beleuchtungseinheit 3 angeordnet sind. Im gezeigten Teilausschnitt der Beleuchtungseinheit 3 der 2 ist eine Mehrfachspiegelanordnung 7 mit einer Vielzahl von verkippbar gelagerten Spiegeln, ein sogenannter Multi Mirror Array (MMA) dargestellt, über den einfallendes EUV-Licht 18 reflektiert wird, sodass sich durch die unterschiedliche Stellung der Mikrospiegel des Mikrospiegelfeldes 7 unterschiedlich reflektierte EUV-Lichtstrahlen 19 ergeben.
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Das Mikrospiegelfeld 7 kann mehrere hunderttausend, kippbar gelagerte Spiegel 20 aufweisen (siehe 3), die bei Kantenlängen unterhalb von 1 mm beispielsweise in einem Feld von 30 cm × 30 cm oder dergleichen angeordnet sein können. Beispielsweise können 250000 kippbar angeordnete Mikrospiegel in jeweils 500 Spalten und Reihen in dem Mikrospiegelfeld 7 vorgesehen sein. Die Verkippung der Mikrospiegel kann beispielsweise elektrostatisch oder magnetisch erfolgen, wobei durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung und/oder Bestimmung der Kippposition der Mikrospiegel sichergestellt wird, dass die Position der einzelnen Mikrospiegel der gewünschten Kippposition entspricht.
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Die Vorrichtung zur Überwachung und/oder Bestimmung der Kippposition der Mikrospiegel des Mikrospiegelfeldes 7 umfasst eine Überwachungslichtquelle 11, die über ein geeignet ausgebildetes Fenster 10 Überwachungslicht seitlich auch auf die Mikrospiegel des Mikrospiegelfeldes 7 einstrahlen kann. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung zur Überwachung und/oder Bestimmung der Kippposition der Mikrospiegel einen Detektor 14 sowie eine Detektoroptik 13, die Licht erfasst, welches durch ein ebenfalls im Gehäuse 8 in geeigneter Weise vorgesehenes Fenster 9 aus der Beleuchtungseinheit 3 austritt. Das vom Detektor 14 erfasste Licht wird von einer Lichtwandelscheibe 12 empfangen, auf die das von den Mikrospiegeln des Mikrospiegelfeldes 7 reflektierte Überwachungslicht der Überwachungslichtquelle 11 trifft. Die Lichtwandelscheibe 12 kann eine Streuscheibe, eine Lumineszenzscheibe oder eine Absorptionsscheibe sein, die über die Detektoroptik 13 auf die Detektionsfläche 31 des Detektors 14 abgebildet wird, sodass der Detektor 14 über der Detektionsfläche 31 die unterschiedlich von der Lichtwandelscheibe 12 bereitgestellten Lichtintensitäten erfassen kann. Eine Auswerteeinheit 16 erfasst die von dem Detektor 14 ortsaufgelösten Lichtintensitäten und bestimmt aus diesen die Kippposition der einzelnen Mikrospiegel oder stellt zumindest eine mögliche Abweichung von der eingestellten Kippposition fest, sodass nach Übermittelung der Auswertungsergebnisse über die Datenleitung 17 an eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 15 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 oder des Mikrospiegelfeldes 7 eine entsprechende Nachjustierung oder Neueinstellung der Kippposition der Mikrospiegel veranlasst wird.
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Die 3 zeigt in einem größeren Detail die Vorrichtung zur Überwachung und/oder Bestimmung der Kippposition von Mikrospiegeln 20 des Mikrospiegelfeldes 7 der Beleuchtungseinheit 3 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage. Auch in dieser Darstellung sind die Fenster 9 und 10 des Gehäuses 8 zu erkennen, die es ermöglichen, dass das Überwachungslicht auf das Mikrospiegelfeld 7 seitlich eingestrahlt werden kann, wobei das an den Mikrospiegeln 20 des Mikrospiegelfeldes 7 reflektierte Überwachungslicht 24 auf eine innerhalb des Gehäuses 8 der Beleuchtungseinheit 3 angeordneten Streuscheibe 12 fällt, die über die Detektoroptik 13 auf den Detektor 14 abgebildet wird, sodass dort die gestreuten Intensitäten des reflektierten Lichts ortsaufgelöst erfasst werden können, wobei zusätzlich eine Blende 28 dargestellt ist, mit der die Streuscheibe 12 transmittierende Strahlen ausgeblendet werden können.
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Wie die 3 weiter verdeutlicht, können die Mikrospiegel 20 um zwei senkrecht zueinander angeordnete Drehachsen 21 und 22 verkippt werden, um das einfallende EUV-Licht in unterschiedlich reflektierte Lichtbündel 19 umzuformen.
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Das seitlich einfallende Überwachungslicht 24, welches durch das Fenster 10 des Gehäuses in die Beleuchtungseinheit 3 eintritt und nach der Reflexion an den Mikrospiegeln 20 auf die seitlich angeordnete und im Abstand d von dem Mikrospiegelfeld 7 befindliche Streuscheibe 12 trifft, stört durch den seitlichen Einfall den EUV-Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage nicht. Das Überwachungslicht 24 kann beispielsweise Licht mit einer Wellenlänge von 600 nm sein.
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Das Überwachungslicht kann so auf die Mikrospiegel 20 des Mikrospiegelfelds 7 gelenkt werden, dass das an den Mikrospiegeln 20 reflektierte Überwachungslicht auf der Streuscheibe 12 fokussiert ist.
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Die Kippspiegel 20 können als Flachspiegel oder als Hohlspiegel mit einem Krümmungsradius von beispielsweise 1 m ausgebildet sein und können entsprechende Reflexionsschichten für die Reflexion von EUV-Licht aufweisen. Diese Reflexionsschichten bestehen üblicherweise aus mehrlagigen Schichten mit abwechselnden dünnen Schichten aus verschiedenen Materialien, wie Mo, Si, Ru oder MoP, sodass die entsprechenden Mikrospiegel auch für Überwachungslicht mit einer Wellenlänge im Bereich von 600 nm reflektiv sind.
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Um das einfallende Überwachungslicht 24 so zu formen, dass nach der Reflexion an den Mikrospiegeln 20 des Mikrospiegelfeldes 7 eine Fokussierung im Bereich der Streuscheibe 12 erfolgt, ist eine entsprechende Lichtquellenoptik 23 vorgesehen, die zum einen die entsprechenden optischen Elemente für die Fokussierung (nicht gezeigt) und zum anderen für die einzelnen Strahlenbündel wellenfrontformende Elemente 25 aufweisen kann. Als wellenformende Elemente können beispielsweise Linsen oder computergenerierte Hologramme (CGH) Verwendung finden, sodass auf der Streuscheibe 12 entsprechende Beugungsscheibchen (siehe 6) entstehen.
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Die 4 zeigt eine detaillierte Darstellung der Lichtquellenoptik 23 mit einer Überwachungslichtquelle 11, einem Lochblendenraster 26 mit einer Vielzahl von in Reihen und Spalten angeordneten Löchern 27 sowie den wellenformenden Elementen 25. Die Überwachungslichtquelle 11 kann eine Weißlichtquelle mit einer Bandbreite des Lichtwellenspektrums von einigen nm sein, sodass insbesondere bei einem geeignet gewählten Abstand der Löcher 27 ein zeitlich und räumlich inkohärentes Überwachungslicht 24 erzeugt wird, mit dem Interferenzen des Überwachungslichts 24 vermieden werden können.
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Die 5 zeigt im Teilbild a) eine Ausführungsform einer Lichtwandelscheibe 12 in Form einer Streu-, Absorptions- oder Lumineszenzscheibe mit diskreten Lichtwandelzentren 29, an denen das auftreffende, von den zu überwachenden Spiegeln reflektierte Licht manipuliert werden kann. Beispielsweise können die in einem gleichmäßigen Raster in Reihen und Spalten angeordneten Zentren als Löcher 35 ausgebildet sein (siehe 5b)), die in einer ansonsten für das Überwachungslicht intransparenten Lichtwandelscheibe 12 (Absorptionsscheibe) angeordnet sind. Entsprechend kann auf die Lichtwandelscheibe 12 auftreffendes, reflektiertes Überwachungslicht nur im Bereich der Lichtwandelzentren 29 die Lichtwandelscheibe 12 durchdringen und über die Detektoroptik 13 auf den Detektor 14 gelangen.
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Alternativ zu der Ausführungsform der Lichtwandelscheibe 12 als Absorptionsscheibe mit darin angeordneten transparenten Bereichen, insbesondere Löchern 35 in einer ansonsten intransparenten Absorptionsscheibe, kann die Lichtwandelscheibe 12 auch als Streuscheibe ausgebildet sein, bei der die Lichtwandelzentren 29 als Streuzentren vorgesehen sind. Beispielsweise kann ein Streuzentrum 36 durch eine Vertiefung in der Größenordnung der halben Lichtwellenlänge des Überwachungslichts gebildet werden (siehe 5c)). Durch die Streuung des auftreffenden, reflektierten Überwachungslichts ergeben sich am Streuzentrum 36 Intensitätsunterschiede des die Lichtscheibe 12 passierenden Lichts aufgrund der Streuung, sodass örtlich verteilt über die Lichtwandelscheibe 12 abhängig von den Streuzentren 35 unterschiedliche Streuintensitäten erzeugt werden, wobei es unerheblich ist, ob es sich hierbei im Durchstrahlungsmodus um Vorwärtsstreuung oder im Reflexionsmodus um Rückwärtsstreuung handelt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 ist die Lichtwandelscheibe 12 so angeordnet, dass sie im Durchstrahlungsmodus betrieben wird.
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Neben den Streuzentren 36, die eine örtlich begrenzte Streuung des auftreffenden Überwachungslichts bewirken, kann ein Lichtwandelzentrum 29 auch mit einer größeren, flächigen Ausdehnung, beispielsweise als lokales Streuplättchen 37 ausgebildet sein, sodass eine größere Intensität an gestreutem Überwachungslicht bereitgestellt werden kann. Dadurch kann das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert werden.
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Statt mit lokalen Streuplättchen 37, wie sie in der Ausführungsform der 5d) dargestellt sind, kann die Lichtwandelscheibe 12 auch als flächige Streuscheibe mit flächendeckend homogen verteilten Streuzentren ausgebildet sein (nicht gezeigt), wie beispielsweise bei einer Lichtwandelscheibe 12, die eine raue Oberfläche aufweist, deren Rauheit im Bereich der Lichtwellenlänge des Überwachungslichts liegen kann. Beispielsweise kann die mittlere Rauheit Ra im Bereich von 1 µm oder darunter liegen, wobei die mittlere Rauheit Ra den mittleren Abstand eines Messpunkts auf der Oberfläche zur Mittellinie des Oberflächenprofils angibt, wobei die Mittellinie so definiert ist, dass die Summe der Profilabweichungen bezogen auf die Mittellinie minimal wird.
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Damit lässt sich das von den Mikrospiegeln des Mikrospiegelfeldes 7 reflektierte Licht je nach Stellung der Mikrospiegel auf der Lichtwandelscheibe 12 sichtbar machen und entsprechend mit der Detektoroptik auch die Detektionsfläche des Detektors abbilden, um dort entsprechend der örtlichen Verteilung der Lichtintensität die Bestimmung der Kippposition der einzelnen Spiegel vornehmen zu können.
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Anstelle die Lichtwandelscheibe als Streuscheibe mit einer flächig homogenen Verteilung von Streuzentren oder einer diskreten Anordnung von punktförmigen oder flächigen Streuzentren 36 bzw. 37 auszubilden, kann die Lichtwandelscheibe 12 auch als Lumineszenzscheibe ausgebildet sein, wobei entweder einzelne Lichtwandelzentren 29 als diskrete Lumineszenzzentren 38 ausgebildet sind, wie in Teilbild e) der 5 dargestellt ist, oder flächig homogen Lumineszenzmaterial auf der Lichtwandelscheibe verteilt ist. Eine derartige Lumineszenzschicht kann entweder im Durchstrahlungsmodus oder im Reflexionsmodus Lumineszenz in Abhängigkeit des auftreffenden Lichts verursachen. Auch damit lässt sich die örtliche Verteilung des reflektierten Überwachungslichts auf der Lichtwandelscheibe darstellen, um von dort durch die Detektoroptik auf die Detektionsfläche des Detektors abgebildet zu werden. Bei der Verwendung eines Lumineszenzfarbstoffs kann die Körnigkeit des entsprechenden Farbstoffs ebenfalls im Bereich von 1 µm Korngröße oder kleiner gewählt werden, um entsprechend der gewählten Überwachungslichtwellenlänge eine gute Ortsauflösung zu erzielen.
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In den 6 und 7 ist dargestellt, wie das auf die Lichtwandelscheibe 12 auftreffende, reflektierte Überwachungslicht im Zusammenspiel mit den Lichtwandelzentren 29 die detektierte Intensität des auf den Detektor auftreffenden Lichts in den den Lichtwandelzentren 29 korrespondierenden Überwachungsbereichen der Detektionsfläche 31 bestimmt. Die 6 zeigt die Streuscheibe 12 mit den Lichtwandelzentren 29, beispielsweise in Form von diskreten Streu- oder Fluoreszenzzentren bzw. transparenten Punkten bzw. Öffnungen. In der 6 sind mehrere Beugungsscheiben 30 von reflektierten Überwachungslichtbündeln einzelner Mikrospiegel dargestellt, die abhängig von der Lage der Mikrospiegel 20 im Mikrospiegelfeld 7 und der entsprechenden Kippposition des Mikrospiegels verteilt über der Lichtwandelscheibe 12 vorliegen. Je nachdem ob die Beugungsscheibe 30 mit ihrer maximalen Intensität zentral an einem Lichtwandelzentrum 29 vorliegt oder die Beugungsscheibe 30 lediglich mit geringerer Intensität ein Lichtwandelzentrum 29 streift, ergibt sich auf der Detektionsfläche 31 des Detektors, wie in 7 dargestellt, ein Punkt mit maximaler Intensität 34 oder Punkte 32 und 33 mit schwacher bzw. mittlerer Intensität. Trifft beispielsweise das reflektierte Beugungsscheibchen 30 bei einer nicht verkippten Position des Mikrospiegels mittig auf ein Lichtwandelzentrum 29, so wird bei einer verkippten Position des Mikrospiegels das Beugungsscheibchen 30 des reflektierten Überwachungslichts abgelenkt und trifft nur noch seitlich versetzt von dem Lichtwandelzentrum 29 auf die Lichtwandelscheibe 12, sodass die Intensität des auf der Detektionsfläche 31 abgebildeten Lichtwandelzentrums 29 entsprechend geringer oder Null ist. Dadurch kann festgestellt werden, ob und welche Kippposition des Mikrospiegels vorliegt. Darüber hinaus kann je nach Größe des Kippwinkels und des Abstands der Lichtwandelzentren ein Beugungsscheibchen 30 während einer Verkippung des zugehörigen Mikrospiegels mehrere Lichtwandelzentren 29 überstreifen. Eine Separierung von Beugungsscheibchen 30 verschiedener, insbesondere benachbarter Mikrospiegel ist nicht unbedingt erforderlich, wenn die Kippposition des zugehörigen Mikrospiegels ungefähr bekannt ist und/oder die Identifizierung der aktuellen Kippposition des zugehörigen Mikrospiegels durch ein Nachverfolgen der Veränderung durch einzelnes Verkippen des zugehörigen Mikrospiegels möglich ist.
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Durch die Verwendung von diskreten Lichtwandelzentren 29 kann somit der Detektor aufgrund der Abbildung der Lichtwandelscheibe durch die Detektoroptik auf eine Detektionsfläche des Detektors auch diskrete Detektionszentren bzw. Überwachungsbereiche aufweisen, die beispielsweise durch Photodioden gebildet sind, da das abgebildete Muster der Lichtwandelscheibe entsprechend den Lichtwandelzentren 29 immer gleich bleibt und sich lediglich die Intensität des von dem Lichtwandelzentrum 29 abgestrahlten Lichts je nach Stellung der Mikrospiegel ändert.
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Die Bestimmung der Kippposition kann durch Vergleich mit Referenzdaten erfolgen, die durch Abscannen ermittelt werden können, indem der Kippwinkel des Mikrospiegels zunächst durch Verkippen um eine Drehachse schrittweise oder kontinuierlich verändert wird und die Intensität des von der Lichtwandelscheibe erhaltenen Lichts vom Detektor gemessen wird. Nach dem Verkippen in der einen Richtung, also um eine Kippachse, erfolgt das Abscannen durch das Verkippen um die zweite senkrechte Kippachse, wobei zusätzlich bei nicht symmetrischer Ausbildung des auf die Lichtwandelscheibe 12 fokussierten reflektierten Überwachungslichts das Abscannen, also das schrittweise oder kontinuierliche Verkippen um eine Drehachse bei unterschiedlichen Kipppositionen bezüglich der anderen Kippachse durchgeführt werden kann. Entsprechend kann bei einem Einsatz der Vorrichtung zur Überwachung und/oder Bestimmung der Kippposition eines oder mehrerer Spiegel die im Anwendungsfall erfasste Intensität mit den kalibrierten Intensitäten bzw. Referenzdaten, die beim Abscannen erfasst worden sind, verglichen werden, um die Kippposition um die beiden unabhängigen Kippachsen zu ermitteln.
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Bei der Verwendung einer Lichtwandelscheibe mit flächig homogenen Streuzentren oder Lumineszenzzentren in der Art einer Mattscheibe kann bei der Verwendung eines Detektors mit ortsauflösender Intensitätsmessung, wie beispielsweise einer CCD-Kamera, die Position des Lichtauftreffbereichs des auf die Lichtwandelscheibe auftreffenden Lichts, das an dem zu überwachenden Spiegel reflektiert wurde, bestimmt werden. Aus der Bestimmung der Position des Lichtauftreffbereichs in x- und y-Richtung auf der Lichtwandelscheibe kann wiederum die entsprechende Kippposition des Spiegels bestimmt werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die vorliegende Offenbarung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/095695 A2 [0006, 0010]
- WO 2010/008993 A1 [0006]
- DE 102009009372 A1 [0006, 0008]
- DE 102009052739 A1 [0006, 0007]
- WO 2010/008903 A1 [0009]