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Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, insbesondere eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage. Derartige Anlagen werden zur Erzeugung feinster Strukturen, insbesondere auf Halbleiterbauelementen oder anderen mikrostrukturierten Bauteilen verwendet. Das Funktionsprinzip der genannten Anlagen beruht dabei darauf, mittels einer in der Regel verkleinernden Abbildung von Strukturen auf einer Maske, einem sogenannten Reticle, auf einem mit photosensitivem Material versehenen zu strukturierenden Element feinste Strukturen bis in den nm-Bereich zu erzeugen. Die minimalen Abmessungen der erzeugten Strukturen hängen dabei direkt von der Wellenlänge des verwendeten Lichtes ab. In jüngerer Zeit werden vermehrt Lichtquellen mit einer Emissionswellenlänge im Bereich weniger Nanometer, beispielsweise im Bereich zwischen 1 nm und 30 nm, insbesondere im Bereich von 13,5 nm verwendet. Der beschriebene Wellenlängenbereich wird auch als EUV-Bereich bezeichnet.
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Die zur Abbildung verwendeten optischen Komponenten für die oben beschriebene Anwendung müssen mit höchster Präzision positioniert werden, um eine ausreichende Abbildungsqualität gewährleisten zu können. Bei den genannten optischen Komponenten handelt es sich beispielsweise um Feldfacettenspiegel. Ein derartiger Feldfacettenspiegel ist beispielsweise aus der
WO 2007/ 128 407 A1 bekannt.
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Feldfacettenspiegel dienen zum Einsatz in einer Beleuchtungsoptik in einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie. Der Feldfacettenspiegel weist eine Mehrzahl von Feldfacetten mit Reflexionsflächen auf. Dabei können die Feldfacetten insbesondere aktuierbar, beispielsweise kippbar, ausgeführt sein. Zur Ansteuerung der hierzu erforderlichen Aktuatorik weist diese typischerweise an den den Reflexionsflächen der Facetten gegenüberliegenden Seiten Signalanschlüsse auf, deren Kontaktierung nach dem Stand der Technik mit konventionellen Leiterplatten als Anschlussplatten erfolgt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie in ihren Komponenten weiterzubilden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie umfasst eine optische Baugruppe, wobei die optische Baugruppe einen gewölbten Trägerkörper aufweist. Auf dem gewölbten Trägerkörper ist eine Mehrzahl einzelner optischer Elemente angeordnet, wobei die optischen Elemente auf der konvexen Seite des gewölbten Trägerkörpers mit Signalanschlüssen versehen sind und wobei mindestens zwei Signalanschlüsse mit einer gemeinsamen Anschlussplatte kontaktiert sind. Erfindungsgemäß verläuft die Ebene der Anschlussplatte in Normalenrichtung zu der Oberfläche der konvexen Seite des Trägerkörpers. Unter der Normalenrichtung zu der Oberfläche der konvexen Seite des Trägerkörpers wird vorliegend diejenige Richtung verstanden, die mit der Richtung des Normalenvektors auf der jeweiligen Tangentialebene an dem entsprechenden Punkt der Oberfläche übereinstimmt. Der Normalenvektor auf der jeweiligen Tangentialebene verläuft orthogonal zu der Tangentialebene. Im Falle einer Ausbildung der konvexen Seite als Kugelabschnitt verläuft der Normalenvektor damit in Richtung einer Geraden durch denjenigen Punkt, an welchem die Tangentialebene die Seite berührt und den gedachten Mittelpunkt der zugehörigen Kugel. In Analogie zu dem Verlauf von Längenkreisen auf einem Globus kann die angesprochene Ebene der Anschlussplatte auch als diejenige gedachte Ebene betrachtet werden, in welcher der Längenkreis verläuft.
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Erfindungsgemäß handelt es sich bei der optischen Baugruppe beispielsweise um einen aktuierbaren Feldfacettenspiegel. Mit Hilfe der Aktuatorik und einer geeigneten Sensorik können die einzelnen Facetten in zwei Achsen verkippt werden.
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Der gesamte Spiegel weist eine konkave Krümmung auf, bei dem die einzelnen Facetten auf einem Teilausschnitt einer Kugeloberfläche angeordnet sind. Folglich ist die Aktuatorik und Sensorik auch auf einer Kugeloberfläche verbaut. Auf der Rückseite, welche der Spiegeloberfläche gegenüberliegt, sind sämtliche elektronischen Bauteile zur Signalverarbeitung und Ansteuerung der Spiegelfacetten angeordnet. Diese Bauteile sollten bevorzugt an eine Kontur mit gekrümmter Geometrie angepasst werden.
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Hierzu ist eine Ebene der Elektronik als Anschlussplatten relativ zur Oberfläche der konvexen Seite des Trägerkörpers in die Senkrechte gedreht, wodurch jeweils ein flaches und insbesondere ebenes Board als Anschlussplatte verwendet werden kann. Die Kontaktanschlüsse befinden sich auf der ebenen Oberfläche der Anschlussplatte als Kontaktseite. Um alle Signalanschlüsse zu kontaktieren, werden üblicherweise mehrere Anschlussplatten benötigt. Die Kontakte können dabei auf der Anschlussplatte als Steckverbindungen mit einer analog zur Oberfläche der konvexen Seite des Trägerkörpers gekrümmten Geometrie angeordnet sein. Auch eine oder mehrere der Stirnseiten der Anschlussplatte können sich an dieser Krümmung orientieren. So können beispielsweise bei einer seitlichen Anordnung der Anschlussplatte neben den zugehörigen Signalanschlüssen auf dem Trägerkörper in einem Abstand von dem Trägerkörper, der dem montierten Abstand der Anschlussplatte entspricht, die Längsachsen der Kontaktelemente in der gleichen Richtung verlaufen wie die Längsachsen der entsprechenden Signalanschlüsse. Damit kommen in Normalenrichtung der Anschlussplatte gesehen, also in einer Richtung orthogonal zur Ebene der Anschlussplatte, die Kontaktelemente und die Signalanschlüsse zur Deckung. Da die Bewegung der Kontaktelemente und der Signalanschlüsse auf einander zu bei der Kontaktierung in dieser Richtung erfolgt, wird der Kontaktierungsvorgang durch diese Ausrichtung der Signalanschlüsse und der Kontaktelemente wesentlich erleichtert.
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Mit anderen Worten kann eine Anschlussplatte im Unterschied zum Stand der Technik seitlich angeordnet und beispielsweise durch Steckkontakte oder auch anderweitig fixiert werden. Bei der Montage kann die Anschlussplatte zunächst seitlich neben die zu kontaktierenden Kontakte der Sensor-Aktoreinheiten gebracht und anschließend mit diesen verbunden werden. Auf diese Weise können auch Kontakte zeitgleich kontaktiert werden, die in einem nicht parallelen Verlauf zueinander liegen. Es wird dadurch möglich, auch nicht parallele Verbindungselemente mit einem einzigen Steckvorgang zu kontaktieren. Hierbei können bei einer Anschlussplatte auch Kombinationen aus starren Bereichen mit flexiblen Baugruppen vorteilhaft sein, um den Steckvorgang bei der Montage zu begünstigen. Insbesondere ermöglicht diese Variante der Erfindung aufgrund des verringerten beziehungsweise vermiedenen Winkelversatzes der beteiligten Kontakte eine Verbindung der Anschlussplatten mit den Sensor-Aktoreinheiten mit deutlich reduzierten schädlichen Zwangskräften, die aus einem Winkelversatz herrühren könnten.
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Zwischen benachbart zueinander angeordneten Anschlussplatten sind schlitzförmige bzw. kanalartige freie Bereiche vorhanden. Derartige Kanäle können zur Kühlung der gesamten Baueinheit mittels eines hindurchströmenden Kühlmediums verwendet werden. Hierbei kann die Oberfläche einer Anschlussplatte auch zusätzliche Strukturen oder Einrichtungen aufweisen, welche die Wärmeableitung begünstigen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die der konvexen Seite des Trägerkörpers zugewandte erste Stirnseite der Anschlussplatte eine konkave Ausnehmung aufweisen. Hierdurch folgt die stirnseitige Geometrie der Anschlussplatte dem Krümmungsverlauf des Trägerkörpers. Die Anschlussplatte selbst kann als Platine dabei eben ausgeführt und kantenseitig entsprechend auf die gewünschte Krümmung bearbeitet, insbesondere ausgefräst sein. Durch eine geeignete Kontur können eine Vielzahl in einer Richtung aufeinanderfolgender Signalanschlüsse der Facetten auf einer Anschlussplatte kontaktiert werden. Auf diese Weise entstehen benachbart aufeinanderfolgende fächerartige Anordnungen von Anschlussplatten.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die konkave Ausnehmung in einem konstanten Abstand von dem Außenradius der konvexen Seite des Trägerkörpers verlaufen. Hierdurch hat diese erste Stirnseite der Anschlussplatte im montierten Zustand entweder unmittelbar Kontakt mit dem Trägerkörper oder einen konstanten Abstand zu diesem, wodurch sich ein gleichförmig zwischen Trägerkörper und Anschlusspatte verlaufender Schlitz ausbildet.
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In einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung können Kontaktelemente zur Kontaktierung der Signalanschlüsse auf einer Fläche der Anschlussplatte angeordnet sein. Hierdurch können eine Vielzahl in einer Richtung aufeinanderfolgende Signalanschlüsse auf einer Anschlussplatte gemeinsam kontaktiert und verschaltet werden.
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Vorteilhafterweise können die Kontaktelemente auf flexibel positionierbaren Abschnitten der Anschlussplatte angeordnet sein. Beispielsweise ist eine Variante angedacht, bei welcher Steckelemente einer Anschlussplatte als umgebogene Fortsätze angeordnet sind. Durch die umgebogenen Fortsätze wird eine gewisse Flexibilität bzw. ein Toleranzausgleich erzielt, der zu einer mechanischen Entlastung der beteiligten Komponenten beim Steckvorgang führt. Darüber hinaus ermöglicht es eine flexible Variante, einzelne Steckverbindungen nacheinander bei der Montage auszuführen. Bei einer flexiblen Variante können die Kontakte mit geringer Steckkraft nacheinander gesteckt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können die Kontaktelemente auf U-förmig gebogenen Abschnitten der Anschlussplatte angeordnet sein. Durch die U-Form eines Fortsatzes wird der zur Verfügung stehende Bauraum besonders effizient ausgenutzt.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung kann die der konvexen Seite des Trägerkörpers abgewandte zweite Stirnseite der Anschlussplatte gerade ausgeführt sein. Auf diese Weise können die zweiten Stirnseiten aller Anschlussplatten so ausgebildet sein, dass diese miteinander fluchten und eine ebene Kontur ausbilden. Auf diese ebene Kontur können weitere und insbesondere in der Kontaktfläche ebene Elektronikkomponenten angeordnet werden. Hierdurch wird eine auf der Spiegelfläche gekrümmte Geometrie auf der Spiegelrückseite in eine ebene Geometrie überführt.
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Vorteilhafterweise kann auf der Anschlussplatte zumindest ein Aufsteckelement angeordnet sein, welches in Signalverbindung mit der Anschlussplatte steht und elektronische Bauelemente enthält. Hiermit kann die Steuerelektronik als ein Aufsteckelement positioniert werden, wodurch der Freiraum zwischen den Anschlussplatten optimal genutzt wird.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann zur Wärmeabfuhr aus der Anschlussplatte in den Trägerkörper zwischen der Anschlussplatte und dem Trägerkörper mindestens ein Wärmeleitelement verlaufen. Hierbei kann auf der den Kontaktelementen gegenüberliegenden Rückseite der Anschlussplatte ein Kühlblech mit einem geringen Wärmeübergangswiderstand angeordnet sein. Gerade durch die ebene Geometrie der Anschlussplatten können die weiteren Kühleinrichtungen ebenfalls eben und somit besonders einfach ausgeführt werden. Bevorzugte Materialien für Wärmeleitelement sind dabei Kupfer, Kupferlegierungen, Aluminium sowie Aluminiumlegierungen.
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In weiterer ergänzender Ausführungsform können die Wärmeleitelemente als Wärmeleitbleche ausgebildet sein. Zwischen benachbart zueinander angeordneten Anschlussplatten sind in den dazwischen liegenden Kanälen die Wärmeleitbleche für ein hindurchströmendes Kühlmedium positioniert. Hierdurch wird eine besonders effiziente Kühlung in den Bereichen vorgenommen, an denen lokal besonders viel Wärme entsteht.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Wärmeleitelement als aktiv gekühltes Element ausgebildet werden, beispielsweise unter Verwendung von fluiddurchströmten Kühlkanälen.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
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1 exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die Erfindung Anwendung finden kann,
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2 schematisch einen Querschnitt eines Feldfacettenspiegels,
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3 schematisch einen Querschnitt eines Feldfacettenspiegels des Standes der Technik mit Anschlussplatten,
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4 schematisch einen Querschnitt eines Feldfacettenspiegels gemäß der erfinderischen Lösung, und
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5 schematisch eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Anschlussplatte.
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1 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie, in welcher die Erfindung Anwendung finden kann. Ein Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage 1 weist neben einer Lichtquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6 auf. Eine mittels der Lichtquelle 3 erzeugte EUV-Strahlung 14 als optische Nutzstrahlung wird mittels eines in der Lichtquelle 3 integrierten Kollektors derart ausgerichtet, dass sie im Bereich einer Zwischenfokusebene 15 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 2 trifft. Nach dem Feldfacettenspiegel 2 wird die EUV-Strahlung 14 von einem Pupillenfacettenspiegel 16 reflektiert. Unter Zuhilfenahme des Pupillenfacettenspiegels 16 und einer optischen Baugruppe 17 mit Spiegeln 18, 19 und 20 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 2 in das Objektfeld 5 abgebildet.
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Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Reticle 7, das von einem schematisch dargestellten Reticlehalter 8 gehalten ist. Eine lediglich schematisch dargestellte Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in eine Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Reticle 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 13 gehalten ist. Die Lichtquelle 3 kann Nutzstrahlung insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 30 nm emittieren.
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2 zeigt schematisch einen Querschnitt eines Feldfacettenspiegels 2 als optische Baugruppe des Standes der Technik. Auf dem Trägerkörper 21 sind eine Vielzahl von optischen Elementen 22 sphärisch auf der konvexen Seite 23 des Trägerkörpers 21 angeordnet. Jeder Feldfacettenspiegel 2 benötigt eine Vielzahl an elektrischen Kontakten für die der Übersichtlichkeit halber nicht in 2 dargestellten Aktuatoren und Sensoren. Aufgrund der gewölbten Anordnung der optischen Elemente 22 können die Rückseiten nicht in einer Ebene kontaktiert werden. Eine bisher übliche Kontaktierungsmöglichkeit ist in 3 dargestellt.
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3 zeigt schematisch einen Querschnitt eines Feldfacettenspiegels 2 des Standes der Technik mit Anschlussplatten 25. Die Anschlussplatten 25 liegen flach über den optischen Elementen 22. Bei dieser Realisierung wird der Trägerkörper 21 ebenfalls abschnittsweise gerade ausgeführt, damit er parallel zu den Anschlussplatten 25 ist. Durch diese Art der Kontaktierung werden die optischen Elemente 22 in ebenen Gruppen zusammengefasst. Dies hat zur Folge, dass kleine Teilebenen geschaffen werden, durch die sich die geometrischen Verhältnisse von Sensor zu Sensor und von Aktor zu Aktor jeweils ein wenig ändern. Dies muss durch eine entsprechende Mechanik ausgeglichen werden. Durch die Signalanschlüsse 24 wird dadurch der geringe Bauraum auf der Rückseite 23 des Trägerkörpers 21 nicht optimal genutzt.
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4 zeigt schematisch einen Querschnitt eines Feldfacettenspiegels 2 gemäß der erfinderischen Lösung. Auf dem gewölbten Trägerkörper 21 ist eine Mehrzahl einzelner optischer Elemente 22 angeordnet. Die optischen Elemente 22 sind auf der konvexen Seite 23 des gewölbten Trägerkörpers 21 mit Signalanschlüssen 24 versehen, welche auf gemeinsamen Anschlussplatten 25 kontaktiert sind. Die Ebene der jeweiligen Anschlussplatten 25 verläuft in Normalenrichtung zu der Oberfläche der konvexen Seite 23 des Trägerkörpers 21.
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Hierbei weist die der konvexen Seite 23 des Trägerkörpers 21 zugewandte erste Stirnseite 26 der Anschlussplatte 25 eine konkave Ausnehmung auf, wodurch die erste Stirnseite 26 zur gekrümmten Oberfläche des Trägerkörpers 21 parallel verläuft.
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Durch diesen Verlauf können eine Vielzahl in einer Richtung aufeinanderfolgender Signalanschlüsse 24 auf einer Anschlussplatte 25 kontaktiert und auf geringem Raum verschaltet werden. Im Parallelabstand folgen weitere Anschlussplatten 25 vor und hinter der dargestellten Bildebene der 4. Prinzipiell können in einer Reihe verlaufende Signalanschlüsse 24 durch eine einzige sichelartige Anschlussplatte 25 verschaltet werden. Aus praktischen Gründen werden jedoch gemäß 4 mehrere aufeinander folgende Anschlussplatten 25 in einer Anschlussebene entlang der Facettenanordnung verwendet. Jede der Anschlussplatten 25 folgt dabei der Kontur des gewölbten Trägerkörpers 21.
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In der 4 sind aufgrund der seitlichen Ansicht und aufgrund ihres Verlaufes auf den Anschlussplatten 25 die Kontaktelemente von den Signalanschlüssen 24 verdeckt und daher in der Figur nicht gesondert bezeichnet.
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Die der konvexen Seite 23 des Trägerkörpers 21 abgewandte zweite Stirnseite 27 der Anschlussplatte 25 ist im gezeigten Beispiel gerade ausgeführt. Auf diese Weise entstehen Bereiche, welche miteinander fluchten und eine abschnittsweise ebene Kontur ausbilden. Auf diese ebene Kontur können weitere Elektronikkomponenten angeordnet werden. 5 zeigt schematisch eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Anschlussplatte 25. Die Kontaktelemente 28 zur Kontaktierung der Signalanschlüsse sind auf einer ebenen Fläche der Anschlussplatte 25 angeordnet. Hierdurch können eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Signalanschlüssen auf der Anschlussplatte 25 gemeinsam kontaktiert und verschaltet werden. In der in 5 dargestellten Ausführungsform sind die Kontaktelemente 28 federnd ausgeführt. In diesem Fall handelt es sich um Steckelemente der Anschlussplatte 25 mit U-förmig gebogenen Abschnitten 29. Bei dieser flexiblen Variante können die Kontakte mit geringer Steckkraft auch nacheinander gesteckt werden.
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Zudem ist auf der Anschlussplatte 25 ein Aufsteckelement 30 angeordnet, welches in Signalverbindung mit der Anschlussplatte steht und elektronische Bauelemente enthalten kann. Auf einer Anschlussplatte 25 können auch weitere Steuerelektronikelemente positioniert werden, wodurch der Freiraum zwischen den Anschlussplatten optimal genutzt wird.
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Zur besseren Wärmeabfuhr ist auf der den Kontaktelementen 28 gegenüberliegenden Rückseite der Anschlussplatte ein Blech als Wärmeleitelement 31 angeordnet. Gerade durch die ebene Geometrie der Anschlussplatten 25 sind diese Kühleinrichtungen ebenfalls eben und somit besonders einfach ausgeführt. Zur besseren Wärmeabfuhr ist es auch vorteilhaft, über eine Anschlussplatte 25 mit einem Wärmeleitelement 31 mit dem Trägerkörper einen guten Wärmekontakt herzustellen. Zwischen benachbart zueinander angeordneten Anschlussplatten 25 entstehen Kanäle, in denen die Wärmeleitelemente 31 mit einem hindurchströmenden Kühlmedium in Kontakt treten. Hierdurch wird eine besonders effiziente Kühlung in den Bereichen vorgenommen, an denen lokal besonders viel Wärme entsteht.
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Es ist bei einer entsprechend dicken Realisierung des Wärmeleitelementes 31 ebenfalls denkbar, das Wärmeleitelement 31 als aktiv gekühltes Element auszubilden. Hierzu kann das Wärmeleitelement 31 mit (in der Figur gestrichelt dargestellten) Kühlkanälen 32 versehen werden, welche von einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmedium, beispielsweise Wasser oder Luft, durchströmt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Projektionsbelichtungsanlage
- 2
- optische Baugruppe; Feldfacettenspiegel
- 3
- Lichtquelle
- 4
- Beleuchtungsoptik
- 5
- Objektfeld
- 6
- Objektebene
- 7
- Reticle
- 8
- Reticlehalter
- 9
- Projektionsoptik
- 10
- Bildfeld
- 11
- Bildebene
- 12
- Wafer
- 13
- Waferhalter
- 14
- EUV-Strahlung
- 15
- Zwischenfokusebene
- 16
- Pupillenfacettenspiegel
- 17
- Optische Baugruppe
- 18
- Spiegel
- 19
- Spiegel
- 20
- Spiegel
- 21
- Trägerkörper
- 22
- optische Elemente
- 23
- konvexe Seite des Trägerkörpers
- 24
- Signalanschlüsse
- 25
- Anschlussplatte
- 26
- erste Stirnseite der Anschlussplatte
- 27
- zweite Stirnseite der Anschlussplatte
- 28
- Kontaktelemente
- 29
- U-förmig gebogene Abschnitte
- 30
- Aufsteckelement
- 31
- Wärmeleitelement
- 32
- Kühlkanäle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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