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Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System, eine optische Anordnung sowie eine Lithographieanlage.
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Die Mikrolithografie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierte Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Fotoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat (z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 bis 30 nm (Nanometer), insbesondere 13,5 nm, verwenden. Bei solchen EUV-Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellenlänge reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von – wie bisher – brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.
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Neben der Wellenlänge ist auch die numerische Apertur eine wichtige Kenngröße von Lithographieanlagen. Die numerische Apertur wird bei Lithographieanlagen mithilfe von Aperturblenden (auch als NA-Blenden bezeichnet) eingestellt. Daneben kommen Obskurationsblenden zum Einsatz, um eine Obskuration im Strahlengang abzuschatten.
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Um die Obskurationsblende innerhalb des Strahlengangs anordnen zu können, ist in der Regel eine Haltevorrichtung vorgesehen, die die Obskurationsblende beispielsweise an einem Gehäuse des optischen Systems abstützt. Die Obskurationsblende wird vor einem optischen Element, z.B. einem Spiegel, und in der Regel beabstandet zu dem optischen Element angeordnet. Ebenso ist es üblich eine Aperturblende vor einem optischen Element, insbesondere einem Spiegel, mit Hilfe einer Haltevorrichtung anzuordnen. Haltevorrichtungen haben oft den Nachteil, dass diese in den Strahlengeng hineinragen und somit ungewollte Abschattungs- und Reflexionseffekte mit sich bringen.
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Anordnungen mit einem ersten Spiegel und einem zweiten Spiegel, der einen Durchbruch aufweist, wobei Arbeitslicht durch den Durchbruch auf den ersten Spiegel fällt, von dem ersten Spiegel auf den zweiten Spiegel und von dem zweiten Spiegel zu einem Zielobjekt reflektiert wird, können auch als h-Design bezeichnet werden. Diese haben das Problem, dass ein Vorsehen einer Aperturblende, die genau um das vom ersten zum zweiten Spiegel reflektierte Arbeitslicht herum verläuft, teilweise ein Hindernis für das Arbeitslicht, das vom zweiten Spiegel zum dem Zielobjekt reflektiert wird, darstellt.
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Weiterhin sind Aperturblenden bekannt, die aus unterschiedlichen Segmenten (englisch: „split stop“) bestehen und in einer Pupillenebene oder in der Nähe der Pupillenebene angeordnet sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes optisches System, eine verbesserte optische Einrichtung und eine verbesserte Lithographieanlage bereitzustellen.
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Demgemäß wird ein optisches System für eine Lithographieanlage bereitgestellt, mit einem ersten Spiegel, einem zweiten Spiegel, der einen Strahlengang zusammen mit dem ersten Spiegel definiert und ferner einen Durchbruch aufweist, wobei das optische System dazu eingerichtet ist, dass Arbeitslicht durch den Durchbruch auf den ersten Spiegel fällt, wobei Arbeitslicht von dem ersten Spiegel auf den zweiten Spiegel und von dem zweiten Spiegel zu einem Zielobjekt reflektierbar ist, einer Obskurationsblende, welche innerhalb des Strahlengangs zwischen dem ersten Spiegel und dem zweiten Spiegel angeordnet ist, und einer Aperturblende, welche ein erstes Aperturblendensegment und ein zweites Aperturblendensegment aufweist, wobei das erste Aperturblendensegment dazu eingerichtet ist, teilumfänglich Arbeitslicht, das von dem ersten Spiegel zu dem zweiten Spiegel reflektierbar ist, und das zweite Aperturblendensegment dazu eingerichtet ist, teilumfänglich Arbeitslicht, das von dem zweiten Spiegel zu dem Zielobjekt reflektierbar ist, abzuschatten, wobei das erste Aperturblendensegment und das zweite Aperturblendensegment in Richtung von dem ersten Spiegel zu dem zweiten Spiegel beabstandet voneinander sind.
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Indem das erste und das zweite Aperturblendensegment beabstandet in Richtung von dem ersten Spiegel zu dem zweiten Spiegel angeordnet sind, können unterschiedliche Ebenen genutzt werden, um die Aperturblende in dem Strahlengang anzuordnen. Dies hat den Vorteil, dass unterschiedliche Blendenebenen ausgenutzt werden können. Weiterhin kann dadurch beispielsweise ein Bauraum flexibler genutzt werden und/oder ein Tragrahmen und/oder Aktuatoren zweckmäßiger in eine Lithographieanlage integriert werden. Außerdem kann durch das zusätzliche Vorsehen der Obskurationsblende eine feldabhängige Abschattung aufgrund des Durchbruchs in der Austrittspupille eliminiert werden.
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Unter „Arbeitslicht“ ist vorliegend Licht bzw. ein Lichtbündel zu verstehen, das zur Belichtung in dem optischen System genutzt wird, um eine Maskenstruktur auf eine lichtempfindliche Beschichtung des Substrats (insbesondere mikrostrukturiertes Bauelement) zu übertragen. Unter „Strahlengang“ wird der geometrische Verlauf von Lichtstrahlen (Arbeitslicht) hin zu einem Zielobjekt, beispielsweise einem zu belichtenden Wafer, verstanden.
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Unter „Durchbruch“ ist vorliegend ein Durchgangsloch, z.B. durch den zweiten Spiegel, zu verstehen.
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Der erste und zweite Spiegel umfassen beispielsweise jeweils ein Substrat und eine auf das Substrat aufgebrachte Reflexionsbeschichtung zum Reflektieren des Arbeitslichts, die auch als Mehrlagenbeschichtung ausgebildet sein kann. Vorzugsweise ist die Reflexionsbeschichtung des ersten Spiegels der Reflexionsbeschichtung des zweiten Spiegels zugewandt. Beispielsweise ist der erste und/oder zweite Spiegel jeweils mit Hilfe eines Spiegel-Aktuators zum Nachführen einer Position des Spiegels aktuierbar. Der Spiegel-Aktuator ist beispielsweise als Lorenz-Aktuator, Piezoaktuator oder Aktuator mit Schrittmotoren ausgebildet. Es versteht sich, dass der erste und zweite Spiegel an einer Tragstruktur, insbesondere einem Tragrahmen, gelagert sind. Eine derartige Lagerung ist vorzugsweise schwingungsentkoppelt.
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Das Zielobjekt ist beispielsweise eine Bildebene bzw. ein in der Bildebene angeordneter Wafer. Alternativ kann das Zielobjekt als ein optisches Element, wie beispielsweise ein weiterer Spiegel, eine Linse oder ein optisches Gitter, ausgebildet sein.
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Unter „Aperturblenden“ versteht man solche Blenden, welche von außen in ein Lichtbündel eingreifen und dadurch einen Teil desselben an seinem äußeren Umfang ausblenden bzw. abschatten. „Obskurationsblenden“ sind dagegen innerhalb des entsprechenden Lichtbündels angeordnet und blenden bzw. schatten somit einen inneren Teil des entsprechenden Lichtbündels aus bzw. ab. Unter „Abschatten“ ist eine Absorption und/oder ein gezieltes Herausreflektieren von Lichtstrahlen des Arbeitslichts heraus aus dem Strahlengang zu verstehen.
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Vorzugswiese fällt das Arbeitslicht jeweils in Form eines Lichtkegels auf den ersten Spiegel, zweiten Spiegel und auf das Zielobjekt. Unter „teilumfänglich“ ist vorliegend, entlang eines Umfangswinkels von weniger als 360° – um einen Lichtkegel(stumpf) des Strahlengangs herum – zu verstehen. Weiterhin ist die Aperturblende derart segmentiert, dass die Arbeitslicht abschattenden Flächen des ersten Aperturblendensegments mit den Arbeitslicht abschattenden Flächen des zweiten Aperturblendensegments unverbunden und versetzt voneinander sind. Insbesondere ist das erste Aperturblendensegment quer zu der Richtung von dem ersten Spiegel zu dem zweiten Spiegel beabstandet von dem zweiten Aperturblendensegment.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das optische System eine erste Obskurationsblende, die vor dem ersten Spiegel angeordnet und dazu eingerichtet ist, Arbeitslicht, das durch den Durchbruch in Richtung des ersten Spiegels fällt, abzuschatten, und eine zweite Obskurationsblende, die vor dem zweiten Spiegel angeordnet und dazu eingerichtet ist, Arbeitslicht, das von dem ersten Spiegel in Richtung des zweiten Spiegels fällt, abzuschatten.
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Die zuvor genannte Obskurationsblende ist beispielsweise die erste oder zweite Obskurationsblende. Das Vorsehen der ersten und/oder zweiten Obskurationsblende hat den Vorteil, dass eine feldabhängige Abschattung aufgrund des Durchbruchs in der Austrittspupille eliminiert werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Obskurationsblende als Absorptionsbeschichtung ausgebildet und auf dem ersten Spiegel und/oder die zweite Obskurationsblende als Absorptionsbeschichtung ausgebildet und auf dem zweiten Spiegel aufgebracht.
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Die Absorptionsbeschichtung ist vorliegend eine Beschichtung, die dazu eingerichtet ist, Arbeitslicht auf eine gleichgroße Fläche bezogen stärker zu absorbieren als die Reflexionsbeschichtung des Spiegels. Die Absorptionsbeschichtung hat den Vorteil, dass unerwünschte Schatten auf der Reflektionsbeschichtung, die von einer Haltevorrichtung einer Obskurationsblende erzeugt werden, vermieden werden. Ferner wird durch eine Absorptionsbeschichtung die Obskurationsblende platzsparend in den Spiegel integriert. Darüber hinaus ermöglicht das Anordnen der Absorptionsbeschichtung auf dem Spiegel eine zweckmäßige Materialauswahl und den Einsatz bestimmter Fertigungstechnologien, insbesondere Beschichtungsverfahren oder Oberflächenbehandlungen. Außerdem sind keine aufwendigen Justierschritte erforderlich, um die Obskurationsblende relativ zu dem Spiegel auszurichten. Alternativ kann die erste und/oder zweite Obskurationsblende als eine Folie oder als ein Blech, die/das mit dem Substrat oder der Reflektionsbeschichtung des Spiegels verbunden ist, ausgebildet sein. Weiterhin kann alternativ oder zusätzlich zu der Absorptionsbeschichtung eine Ablenkbeschichtung oder eine Ablenkelement, die/das einfallendes Arbeitslicht aus dem Strahlengang z.B. zu einer Lichtfalle oder dergleichen hin ablenkt, als erste und/oder zweite Obskurationsblende ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Obskurationsblende mit Hilfe einer Tragstruktur vor dem ersten Spiegel angeordnet und/oder die zweite Obskurationsblende mit Hilfe einer Tragstruktur vor dem zweiten Spiegel angeordnet.
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Vorzugsweise berührt dabei die Obskurationsblende den Spiegel nicht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erste Aperturblendensegment und/oder das zweite Aperturblendensegment eine teilweise kreisförmige, bogenförmige, C-förmige und/oder U-förmige lichtbestimmende Kontur auf.
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Damit kann zuverlässig ein teilumfänglicher Eingriff in den Strahlengang gewährleistet werden. Insbesondere schattet das erste Aperturblendensegment Arbeitslicht entlang eines Umfangswinkels zwischen 90 und 270°, 120 und 240°, 150 und 210° oder 170 und 190° ab. Insbesondere schattet das zweite Aperturblendensegment Arbeitslicht entlang eines Umfangswinkels zwischen 90 und 270°, 120 und 240°, 150 und 210° oder 170 und 190° ab. Eine lichtbestimmende Kontur, die von dem ersten Aperturblendensegment ausgebildet wird, ist mit einer lichtbestimmenden Kontur, die von dem zweiten Aperturblendensegment ausgebildet wird, diskontinuierlich und/oder unverbunden. Unter „lichtbestimmender Kontur“ ist vorliegend eine Kontur, insbesondere Kante des Aperturblendensegments, zu verstehen, die eine Lichtdurchtrittsfläche des Arbeitslichts an dem Aperturblendensegment begrenzt und die Lichtdurchtrittsfläche damit zumindest teilweise formt. Somit kann beispielsweise ein Lichtkegel durch die lichtbestimmende Kontur geformt werden. Das erste und zweite Aperturblendensegment formen damit unterschiedliche Lichtkegel.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Aperturblendensegment und/oder das zweite Aperturblendensegment als kreisförmiges, bogenförmiges, C-förmiges, U-förmiges und/oder sichel-förmiges Ringsegment ausgebildet.
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Damit kann gewährleistet werden, dass ausreichend Arbeitslicht mit Hilfe des Ringsegments abgeschattet wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das erste Aperturblendensegment und/oder das zweite Aperturblendensegment justierbar und/oder nachführbar ausgestaltet.
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Dabei ist unter „Justieren“ das Positionieren oder Ausrichten des ersten Aperturblendensegments relativ zu dem ersten Spiegel und/oder dem zweiten Spiegel für die Herstellung einer Betriebsbereitschaft, insbesondere vor einer Inbetriebnahme und/oder bei einem Endmontageschritt des optischen Systems und/oder zwischen regulären Betrieben des optischen Systems, zu verstehen. Analog kann das zweite Aperturblendensegment relativ zu dem zweiten Spiegel und/oder dem Zielobjekt positioniert oder ausgerichtet werden. Es versteht sich, dass dabei auch eine Ausrichtung zu einer Tragstruktur des entsprechenden Aperturblendensegments erfolgen kann.
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Unter „Nachführen“ ist vorliegend ein Positionieren oder Ausrichten des ersten Aperturblendensegments relativ zu dem ersten Spiegel und/oder dem zweiten Spiegel (oder einem anderen Spiegel der Lithographieanlage) während eines Belichtungsbetriebs des optischen Systems, d.h. während der Belichtung eines Wafers/Dies und/oder in den dazwischenliegenden Zeitintervallen, zu verstehen. Entsprechend kann das zweite Aperturblendensegment relativ zu dem ersten Spiegel und/oder dem zweiten Spiegel (oder einem anderen Spiegel der Lithographieanlage) während eines regulären Betriebs der optischen Einrichtung nachgeführt oder positioniert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die optische Einrichtung einen ersten Aktuator, der dazu eingerichtet ist, das erste Aperturblendensegment für das Justieren und/oder Nachführen zu aktuieren, und einen zweiten Aktuator, der dazu eingerichtet ist, das zweite Aperturblendensegment für das Justieren und/oder Nachführen zu aktuieren.
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Dies hat den Vorteil, dass trotz schlechter Zugänglichkeit eine Justierbarkeit und Nachführbarkeit gewährleistet werden kann. Ferner umfasst die optische Einrichtung beispielsweise einen Sensor, der dazu eingerichtet ist, eine Position des ersten Aperturblendensegments für das Justieren und/oder Nachführen zu erfassen, und einen zweiten Sensor, der dazu eingerichtet ist, eine Position des zweiten Aperturblendensegments für das Justieren und/oder Nachführen zu erfassen. Auf Basis der erfassten Positionen kann beispielsweise der erste und/oder der zweite Aktuator angesteuert werden. Beispielsweise kann das optische System einen Sensorrahmen umfassen, an dem der erste und zweite Sensor befestigt sind, sodass beispielsweise die entsprechenden Positionen der Aperturblendensegmente relativ zu dem Sensorrahmen erfasst werden. Der erste und/oder der zweite Aktuator ist beispielsweise als Lorenz-Aktuator, Piezoaktuator oder Aktuator mit Schrittmotoren ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erste und/oder zweite Aperturblendensegment einen ersten Teil, der in den Strahlengang für ein Ausbilden einer lichtbestimmenden Kontur hinein und aus dem Strahlengang heraus verlagerbar ist, und einen zweiten Teil auf, wobei bei einem Herausverlagern des ersten Teils aus dem Strahlengang der zweite Teil die lichtbestimmende Kontur ausbildet.
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Beispielsweise weist das Aperturblendensegment eine erste Schaltstellung auf, in der der erste Teil die lichtbestimmende Kontur ausbildet, und eine zweite Schaltstellung, in der der zweite Teil die lichtbestimmende Kontur ausbildet. Hierdurch kann beispielsweise zwischen verschiedenen numerischen Aperturen geschalten werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der erste Teil des ersten und/oder zweiten Aperturblendensegments mittels einer rotatorischen und/oder translatorischen Bewegung aus dem Strahlengang heraus verlagerbar.
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Beispielsweise kann der erste Teil des entsprechenden Aperturblendensegments weggeklappt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der erste Teil des entsprechenden Aperturblendensegments aus dem Strahlengang heraus geschoben werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zweite Teil des ersten Aperturblendensegments in Richtung von dem ersten Spiegel zu dem zweiten Spiegel vor oder hinter dem ersten Teil angeordnet und/oder der zweite Teil des zweiten Aperturblendensegments in Richtung von dem zweiten Spiegel zu dem Zielobjekt vor oder hinter dem ersten Teil angeordnet.
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Folglich sind der erste und der zweite Teil des jeweiligen Aperturblendensegments in Lichtrichtung des Arbeitslichts beabstandet angeordnet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System einen Basistragrahmen und einen von dem Basistragrahmen gehaltenen ersten Teilrahmen auf, wobei das erste Aperturblendensegment mit Hilfe des ersten Teilrahmens gehalten ist.
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„Teilrahmen“ meint vorliegend eine Tragstruktur, die z.B. als separater Körper ausgebildet oder materialeinstückig an den Basistragrahmen angeformt ist. Beispielsweise ist der erste Teilrahmen an den Basistragrahmen zumindest teilweise schwingungsentkoppelt befestigt. Vorzugsweise ist der erste Teilrahmen relativ zu dem Basistragrahmen justierbar. Beispielsweise ist lediglich das erste von zwei oder mehreren Aperturblendensegmenten von dem ersten Teilrahmen gehalten. Alternativ können zwei oder mehr Aperturblendensegmente von dem ersten Teilrahmen gehalten sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System einen zweiten Teilrahmen auf, der von dem Basistragrahmen gehalten ist, wobei das zweite Aperturblendensegment mit Hilfe des zweiten Teilrahmens gehalten ist.
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Beispielsweise ist der zweite Teilrahmen an den Basistragrahmen zumindest teilweise schwingungsentkoppelt befestigt. Vorzugsweise ist der zweite Teilrahmen relativ zu dem Basistragrahmen justierbar. Beispielsweise wird lediglich das zweite Aperturblendensegment von dem zweiten Teilrahmen gehalten. Es versteht sich, dass der erste Aktuator von dem ersten Teilrahmen und der zweite Aktuator von dem zweiten Teilrahmen gehalten sein können.
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Ferner wird eine optische Anordnung für eine Lithographieanlage vorgeschlagen. Die optische Anordnung umfasst ein optisches Element, welches einen Durchbruch aufweist, eine Blende, die vor dem optischen Element angeordnet ist, und eine Tragstruktur, die die Blende trägt, wobei die Tragstruktur in den Durchbruch hineinragt.
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Indem die Tragstruktur der Blende in den Durchbruch hineinragt, können unerwünschte Hindernisse für das Arbeitslicht, wie z.B. Haltestege vor dem Spiegel, die durch den Strahlengang verlaufen, vermieden werden. Die Blende ist vorzugsweise eine Obskurationsblende.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Tragstruktur innerhalb des Durchbruchs an den Spiegel angebunden, d.h. an diesem befestigt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich die Tragstruktur über eine gesamte Länge des Durchbruchs.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das optische Element als Spiegel ausgebildet, der eine Reflexionsseite und eine von der Reflexionsseite abgewandte Rückseite aufweist, wobei der Durchbruch von der Reflexionsseite bis zu der Rückseite verläuft, wobei die Blende an der Reflexionsseite angeordnet ist und wobei die Tragstruktur sich von der Reflexionsseite bis hinter die Rückseite erstreckt, diese hintergreift und mit dieser befestigt ist. Dadurch kann eine zuverlässige Anbindung der Blende an den Spiegel bereitgestellt werden.
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Außerdem wird eine Lithographieanlage mit einem optischen System, wie vorstehend beschrieben, und/oder einer optischen Anordnung, wie vorstehend beschrieben, vorgeschlagen.
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Bei der Lithographieanlage kann es sich insbesondere um eine EUV-Lithographieanlage handeln. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (englisch: extreme ultra violet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 und 30 nm. DUV steht für „tiefes Ultraviolett“ (englisch: deep ultra violet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 nm.
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„Ein“ ist vorliegend nicht zwangsweise als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine genaue Beschränkung auf genau die entsprechende Anzahl von Elementen verwirklicht sein muss. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
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1A zeigt eine Ansicht einer EUV-Lithographieanlage;
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1B zeigt eine Ansicht einer DUV-Lithographieanlage;
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2 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein optisches System gemäß einer ersten Ausführungsform;
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3 zeigt in einer schematischen Schnittansicht das optische System gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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4 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine optische Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform; und
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5 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine optische Anordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Soweit ein Bezugszeichen vorliegend mehrere Bezugslinien aufweist, heißt dies, dass das entsprechende Element mehrfach vorhanden ist. Bezugszeichenlinien, die auf verdeckte Details weisen, sind gestrichelt dargestellt. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
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1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (englisch: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 und 30 nm. Das Strahlungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind jeweils in einem nicht gezeigten Vakuum-Gehäuse vorgesehen, wobei das Vakuum-Gehäuse mithilfe einer nicht dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem die Antriebsvorrichtung zum mechanischen Verfahren bzw. Einstellen der optischen Elemente vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.
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Die EUV-Lithographieanlage 100A weist eine EUV-Lichtquelle 106A auf. Als EUV-Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle (oder Synchrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV-Bereich (extrem ultravioletter Bereich), also z. B. im Wellenlängenbereich von 5 bis 20 nm, aussendet. Im Strahlungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A gebündelt und die gewünschte Betriebswellenlänge aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV-Lichtquelle 106A erzeugte EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlungs- und Beleuchtungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind.
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Das in 1A dargestellte Strahlungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahlungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf die Fotomaske (englisch: reticle) 120 geleitet. Die Fotomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spiegels 122 auf die Fotomaske 120 gelenkt werden. Die Fotomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
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Das Projektionssystem 104 (auch als Projektionsobjektiv bezeichnet) weist sechs Spiegel M1 bis M6 zur Abbildung der Fotomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Spiegel M1 bis M6 des Projektionssystems 104 symmetrisch zur optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel der EUV-Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel vorgesehen sein. Beispielsweise kann das Projektionssystem 104 zehn Spiegel umfassen. Des Weiteren sind die Spiegel in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt. In einer anderen Ausführungsform kann das Projektionssystem 104 ohne optische Achse ausgeführt sein, wobei ein oder mehrere Spiegel M1 bis M6 als Freiformflächen ausgeführt sind.
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1B zeigt eine schematische Ansicht der DUV-Lithographieanlage 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (englisch: deep ultra violet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 nm.
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Die DUV-Lithographieanlage 100B weist eine DUV-Lichtquelle 106B auf. Als DUV-Lichtquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert.
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Das in 1B dargestellte Strahlungsformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Fotomaske 120. Die Fotomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Fotomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einem Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
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Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Fotomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128 und/oder Spiegel 130 des Projektionssystems 104 symmetrisch zur optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen und Spiegel der DUV-Anlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen und/oder Spiegel vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
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Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 128 und dem Wafer 124 kann durch ein flüssiges Medium 132 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex größer 1 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithografie bezeichnet und weist eine erhöhte fotolithografische Auflösung auf.
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2 zeigt einen schematischen Schnitt durch ein optisches System 200 für die Lithographieanlage 100A, 100B. Das optische System 200 umfasst einen ersten Spiegel 202, der einen Strahlengang 204 definiert, und einen zweiten Spiegel 206, der den Strahlengang 204 definiert und einen Durchbruch 208 aufweist, wobei Arbeitslicht 210 durch den Durchbruch 208 auf den ersten Spiegel 202 fällt, von dem ersten Spiegel 202 auf den zweiten Spiegel 206 und von dem zweiten Spiegel 206 zu einem Zielobjekt 212, insbesondere dem in einer Bildebene E3 angeordneten Wafer 124, reflektierbar ist. Der erste Spiegel 202 ist beispielsweise der Spiegel M5 aus 1A und der zweite Spiegel 206 ist beispielsweise der Spiegel M6 aus 1A. Bei einem Projektionsobjektiv mit zehn Spiegeln könnte der erste und der zweite Spiegel 202, 206 auch der neunte und zehnte Spiegel, also die im Strahlengang 204 an vorletzter und letzter Stelle vor dem Wafer 124 angeordneten Spiegel, sein.
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Der erste Spiegel 202 umfasst ein Substrat 214 und eine auf das Substrat 214 aufgebrachte Reflexionsbeschichtung 216. Weiterhin umfasst auch der zweite Spiegel 206 ein Substrat 218 und eine auf das Substrat 218 aufgebrachte Reflexionsbeschichtung 220. Außerdem umfasst das optische System 200 eine Obskurationsblende 222, welche zwischen dem ersten Spiegel 202 und dem zweiten Spiegel 206 angeordnet ist. Die Obskurationsblende 222 ist als Absorptions- und/oder Ablenkbeschichtung auf der Reflexionsbeschichtung 220 um den Durchbruch 208 herum aufgebracht. Die Absorptionsbeschichtung ist dazu eingerichtet, Arbeitslicht 210 auf eine gleiche Fläche bezogen stärker als die Reflexionsbeschichtung 220 zu absorbieren. Die Ablenkbeschichtung ist dazu eingerichtet, Arbeitslicht 210 aus dem Strahlengang 204 heraus zu reflektieren, sodass dieses nicht zu dem Zielobjekt 212 gelangt. Beispielsweise kann die Obskurationsblende 222 auch als entsprechendes Blech oder entsprechende Folie vorliegen, das/die auf die Reflexionsbeschichtung 220 aufgebracht ist.
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Weiterhin umfasst das optische System 200 eine Aperturblende 224, welche ein erstes Aperturblendensegment 226 und ein zweites Aperturblendensegment 228 aufweist, wobei das erste Aperturblendensegment 226 teilumfänglich Arbeitslicht 210, das von dem ersten Spiegel 202 zu dem zweiten Spiegel 206 reflektierbar ist, und das zweite Aperturblendensegment 228 teilumfänglich Arbeitslicht 210, das von dem zweiten Spiegel 206 zu dem Zielobjekt 212 reflektierbar ist, abschatten. Das erste Aperturblendensegment 226 und das zweite Aperturblendensegment 228 sind in Richtung R1 von dem ersten Spiegel 202 zu dem zweiten Spiegel 206 beabstandet voneinander. Das erste Aperturblendensegment 226 erstreckt sich entlang einer ersten Haupterstreckungsebene E1 und das zweite Aperturblendensegment 228 erstreckt sich entlang einer zweiten Haupterstreckungsebene E2. In Richtung R1 gesehen weisen die erste und zweite Haupterstreckungsebenen E1, E2 einen Abstand D voneinander auf. Der Abstand D beträgt beispielsweise zwischen 150 mm und 400 mm, 200 mm und 300 mm oder 230 mm und 270 mm.
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Aus der Richtung R1 betrachtet umgibt die Obskurationsblende 222 den Durchbruch 208 ringförmig, insbesondere kreisringförmig.
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Das erste Aperturblendensegment 226 bildet eine erste lichtbestimmende Kontur 230 und das zweite Aperturblendensegment 228 bildet eine zweite lichtbestimmende Kontur 232 aus. Die erste und zweite lichtbestimmende Kontur 230, 232 können eine kreissegmentförmige, bogenförmige, C-förmige, U-förmige oder sichel-förmige Geometrie aufweisen. Dabei können auch das erste Aperturblendensegment 226 und das zweite Aperturblendensegment 228 als kreisringförmiges, bogenförmiges, C-förmiges, U-förmiges oder sichel-förmiges Ringsegment ausgebildet sein.
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Das erste und zweite Aperturblendensegment 226, 228 können justierbar und/oder nachführbar ausgestaltet sein. Hierdurch ist es möglich die numerische Apertur einzustellen, um damit die Abbildung störender Strahlen höherer Ordnung oder Streulicht abzublenden.
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3 zeigt eine zweite Ausführungsform des optischen Systems 200. Im Unterschied zu 2 ist anstelle einer einzigen Obskurationsblende eine erste Obskurationsblende 300 vor dem ersten Spiegel 202, die Arbeitslicht 210, das durch den Durchbruch 208 in Richtung R2 des ersten Spiegels 202 fällt, abschattet, und eine zweite Obskurationsblende 302 vor dem zweiten Spiegel 206 angeordnet, die Arbeitslicht 210, das von dem ersten Spiegel 202 in Richtung R1 des zweiten Spiegels 206 fällt, abschattet. Die zweite Obskurationsblende 302 ist in Richtung R1 betrachtet ringförmig um den Durchbruch 208 gebildet. Beispielsweise kann auch lediglich eine von den beiden Obskurationsblenden 300, 302 vorhanden sein. Aus der Richtung R2 betrachtet weist die erste Obskurationsblende 300 beispielsweise eine ovale oder kreisförmige Außenkontur auf. Weiterhin kann die erste Obskurationsblende 300 beispielsweise eine Scheibenform aufweisen.
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Weiterhin ist ein Basistragrahmen 308 vorgesehen, an dem ein erster Teilrahmen 310 und ein zweiter Teilrahmen 312 gehalten sind (in 3 jeweils mit einer Verbindungslinie angedeutet). Das erste Aperturblendensegment 226 ist mit dem ersten Teilrahmen 310 verbunden und wird von diesem gehalten. Das zweite Aperturblendensegment 228 ist mit dem zweiten Teilrahmen 312 verbunden und wird von diesem gehalten. Ferner ist ein dritter Teilrahmen 314 mit dem Basistragrahmen 308 verbunden, wobei der erste, zweite und dritte Teilrahmen 310, 312, 314 einen Raum 316 (sogenanntes „Mini-Environment“) innerhalb eines vom Basisrahmen 308 umschlossenen Volumens 318 einschließen. In dem Raum 316 herrscht ein Überdruck relativ zum restlichen Volumen, das von dem Basistragrahmen 308 umschlossen ist. Der Überdruck erschwert es, Schmutzpartikeln in den Raum 316 einzudringen.
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Ferner umfasst das optische System 200 einen ersten Aktuator 304, der dazu eingerichtet ist, das erste Aperturblendensegment 226 für das Justieren und/oder Nachführen zu aktuieren, und einen zweiten Aktuator 306, der dazu eingerichtet ist, das zweite Aperturblendensegment 228 für das Justieren und/oder Nachführen zu aktuieren.
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Das erste Aperturblendensegment 226 umfasst einen ersten Teil 320, der mit Hilfe des ersten Aktuators 304 in den Strahlengang 204 für ein Ausbilden der ersten lichtbestimmenden Kontur 230 hinein und aus dem Strahlengang 204 heraus verlagerbar ist, und einen zweiten Teil 322, wobei bei einem Herausverlagern des ersten Teils 320 aus dem Strahlengang 204 der zweite Teil 322 die erste lichtbestimmende Kontur 230 ausbildet. Das zweite Aperturblendensegment 228 umfasst einen ersten Teil 324, der mit Hilfe des zweiten Aktuators 306 in den Strahlengang 204 für ein Ausbilden der zweiten lichtbestimmenden Kontur 232 hinein und aus dem Strahlengang 204 heraus verlagerbar ist, und einen zweiten Teil 326, wobei bei einem Herausverlagern des ersten Teils 324 aus dem Strahlengang 204 der zweite Teil 326 die zweite lichtbestimmende Kontur 232 ausbildet. Der zweite Teil 322 ist in Richtung R1 vor dem ersten Teil 320 angeordnet. Der zweite Teil 326 ist in Richtung von dem zweiten Spiegel 206 zu dem Zielobjekt 212 hinter dem ersten Teil 324 angeordnet.
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Der erste Teil 320, 324 ist mittels einer rotatorischen und/oder translatorischen Bewegung aus dem Strahlengang 304 heraus verlagerbar. Damit ist es möglich, die Aperturblendensegmente 226, 228 aktiv zu regeln, um z.B. gezielt die numerische Apertur zu variieren.
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Weiterhin kann auf dem ersten Spiegel 202 eine zweite Aperturblende 328 und/oder auf dem zweiten Spiegel 206 eine dritte Aperturblende 330 angeordnet sein, die als Reflexions- und/oder Ablenkbeschichtung vorliegen. Beispielsweise kann die zweite und dritte Aperturblende 328, 330 auch als entsprechendes Blech oder entsprechende Folie vorliegen. In der Richtung R1 gesehen schließt die dritte Aperturblende 330 ringförmig eine Reflexionsfläche 332 des zweiten Spiegels 206 ein. In der Richtung R2 gesehen schließt die zweite Aperturblende 328 ringförmig eine Reflexionsfläche 334 des ersten Spiegels 202 ein.
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4 zeigt eine erste Ausführungsform einer optischen Anordnung 400 für die Lithographieanlage 100A, 100B. Die optische Anordnung 400 umfasst ein optisches Element 402, welches einen Durchbruch 404 aufweist, eine Blende 406, die vor dem optischen Element 402 angeordnet ist, und eine Tragstruktur 408, die die Blende 406 trägt, wobei die Tragstruktur 408 in den Durchbruch 404 hineinragt. Die Tragstruktur 408 umfasst einen insbesondere rohrförmigen Abschnitt 410, der insbesondere materialeinstückig an die Blende 406 anschließt, und eine Auskragung 412, die an den rohrförmigen Abschnitt 410 anschließt und mit einer innerhalb des Durchbruchs 404 liegenden Fläche 414 des optischen Elements 402, insbesondere stoffschlüssig, verbunden ist. Vorzugsweise berührt der rohrförmige Abschnitt 410 die Fläche 414 nicht.
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Das optische Element 402 weist z.B. eine Reflexionsseite 418 und eine von der Reflexionsseite 418 abgewandte Rückseite 420 auf, wobei der Durchbruch 404 von der Reflexionsseite 418 bis zu der Rückseite 420 verläuft. Die Blende 406 ist dabei an der Reflexionsseite 418 angeordnet.
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Die Tragstruktur 408 endet innerhalb des Durchbruchs 404. Insbesondere umfasst die Blende 406 einen Durchbruch 416. Beispielsweise verläuft der Strahlengang 204 (siehe 2 und 3) durch den Durchbruch 416 und entsprechend auch durch den Durchbruch 404. Die Blende 406 ist beispielsweise ringförmig, insbesondere kreisringförmig. Die Blende 406 kann auch eine ovale Geometrie aufweisen. Beispielsweise ist die Blende 406 eine Obskurationsblende oder eine Aperturblende.
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Das optische Element 402, die Blende 406 und die Tragstruktur 408 können auch in dem optischen System 200 (siehe 2 und 3) anstelle des zweiten Spiegels 206 und der zweiten Obskurationsblende 302 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die optische Anordnung 400 auch anstelle von einem der Spiegel M1–M6 (siehe 1A), einem der Spiegel 130 oder einer der Linsen 128 (siehe 1B) vorgesehen sein.
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5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer optischen Anordnung 400. Im Unterschied zu 4 ist die Blende 406 mit einer Stirnfläche 500 des rohrförmigen Abschnitts 410, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Der Stoffschluss kann z.B. mittels Kleben, Schweißen oder Löten erfolgen. Weiterhin erstreckt sich der rohrförmige Abschnitt 408 über eine gesamte Länge des Durchbruchs 404, wobei die an den rohrförmigen Abschnitt 410 anschließende Auskragung 412 die Rückseite 420 hintergreift und an dieser, insbesondere stoffschlüssig, befestigt ist.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 100A
- EUV-Lithographieanlage
- 100B
- DUV-Lithographieanlage
- 102
- Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
- 104
- Projektionssystem, Projektionsobjektiv
- 106A
- EUV-Lichtquelle
- 106B
- DUV-Lichtquelle
- 108A
- EUV-Strahlung
- 108B
- DUV-Strahlung
- 110–118
- Spiegel
- 120
- Photomaske, Retikel
- 122
- Spiegel, Grazing-Incidence-Spiegel
- 124
- Wafer
- 126
- optische Achse
- 128
- Linse
- 130
- Spiegel
- 132
- Immersionsflüssigkeit
- 200
- optisches System
- 202
- Spiegel
- 204
- Strahlengang
- 206
- Spiegel
- 208
- Durchbruch
- 210
- Arbeitslicht
- 212
- Zielobjekt
- 214
- Substrat
- 216
- Reflexionsbeschichtung
- 218
- Substrat
- 220
- Reflexionsbeschichtung
- 222
- Obskurationsblende
- 224
- Aperturblende
- 226
- Aperturblendensegment
- 228
- Aperturblendensegment
- 230
- lichtbestimmende Kontur
- 232
- lichtbestimmende Kontur
- 300
- Obskurationsblende
- 302
- Obskurationsblende
- 304
- Aktuator
- 306
- Aktuator
- 308
- Basistragrahmen
- 310
- Teilrahmen
- 312
- Teilrahmen
- 314
- Teilrahmen
- 316
- Raum
- 318
- Volumen
- 320
- Teil
- 322
- Teil
- 324
- Teil
- 326
- Teil
- 328
- Aperturblende
- 330
- Aperturblende
- 332
- Reflexionsfläche
- 334
- Reflexionsfläche
- 400
- optische Anordnung
- 402
- optisches Element
- 404
- Durchbruch
- 406
- Blende
- 408
- Tragstruktur
- 410
- Abschnitt
- 412
- Auskragung
- 414
- Fläche
- 416
- Durchbruch
- 418
- Reflexionsseite
- 420
- Rückseite
- 500
- Stirnfläche
- E1
- Ebene
- E2
- Ebene
- E3
- Bildebene
- D
- Abstand
- R1
- Richtung
- R2
- Richtung
