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Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System für eine Lithographieanlage und eine Lithographieanlage mit einem derartigen optischen System.
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Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter 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 (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen 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 nm bis 30 nm, 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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Ein wie zuvor erwähntes Projektionssystem kann ein Interferometer umfassen, das dazu eingerichtet ist, eine Lage der Optiken zu erfassen. Ein derartiges Interferometer kann ein optisches Element, beispielsweise einen Strahlteiler, umfassen, das mit Hilfe einer Klebeverbindung in eine Fassung eingeklebt ist. Um Spannungen in dem optischen Element, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien für das optische Element und die Fassung, zu verhindern, kann die Klebeverbindung einen Klebstoff mit einem geringen E-Modul, das heißt, einen flexiblen Klebstoff, umfassen. Die Klebeverbindung kann hierdurch unterschiedliche Thermalausdehnungen kompensieren.
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Derartige flexible Klebstoffe können jedoch flüchtige Bestandteile, beispielsweise Lösungsmittel, umfassen, die aus der Klebeverbindung, insbesondere unter Vakuum, ausgasen können. Insbesondere bei Projektionssystemen von EUV-Lithographieanlagen ist es jedoch erforderlich, hohe Reinheitsanforderungen zu erfüllen, um eine Verschmutzung der Optiken zu verhindern oder zumindest zu reduzieren.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes optisches System für eine Lithographieanlage bereitzustellen.
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Demgemäß wird ein optisches System, insbesondere ein Interferometer, zum Vermessen einer Optik einer Lithographieanlage vorgeschlagen. Das optische System umfasst ein optisches Element, eine Fassung für das optische Element, zumindest eine Klebeverbindung, die das optische Element mit der Fassung verbindet, und eine Einhausung, die die zumindest eine Klebeverbindung aufnimmt, um einen Kontakt flüchtiger Bestandteile der zumindest einen Klebeverbindung mit der Optik zu verhindern.
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Dadurch, dass die Einhausung vorgesehen ist, kann zuverlässig verhindert werden, dass die flüchtigen Bestandteile, beispielsweise Lösungsmittel, mit der Optik in Kontakt geraten. Hierdurch wird eine Verschmutzung der Optik vermieden oder zumindest reduziert. Dies ermöglicht die Verwendung eines Klebstoffs mit einem geringen E-Modul für die Klebeverbindung, wodurch eine Kompensation unterschiedlicher Thermalausdehnungen des optischen Elements und der Fassung in der Klebeverbindung möglich ist. Auch Erschütterungen, beispielsweise beim Transport des optischen Systems, können kompensiert werden. Hierdurch ist stets eine exakte Funktionsweise des optischen Systems gewährleistet.
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Die Optik kann auch als optisches Element bezeichnet werden. Die Optik kann ein Spiegel oder eine Linse sein oder einen Spiegel oder eine Linse umfassen. Das optische Element des optischen Systems kann insbesondere ein Strahlteiler eines Interferometers zur Abstands- oder Abstandsänderungsmessung der Optik oder zwischen mehreren Optiken sein. Insbesondere kann das optische Element ein Strahlteiler, insbesondere ein sogenannter Strahlteilerwürfel, sein. Das optische System kann Teil eines Projektionssystems der Lithographieanlage sein. Bevorzugt ist auch die Optik Teil des Projektionssystems. Insbesondere kann das optische System fest in dem Projektionssystem verbaut sein. Die Fassung trägt das optische Element und/oder nimmt dieses auf. Vorzugsweise sind mehrere, insbesondere zumindest drei, Klebeverbindungen vorgesehen. Die flüchtigen Bestandteile der Klebeverbindung können auch als ausgegaste Bestandteile bezeichnet werden.
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Bevorzugt verbindet die Klebeverbindung das optische Element stoffschlüssig mit der Fassung. Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lassen. Die Funktionsweise eines Interferometers besteht grundsätzlich darin, dass eine Lichtwelle in zwei Wellen aufgeteilt wird. Diese zwei Wellen durchlaufen dann unterschiedlich lange Strecken oder Medien, in denen die Laufzeit verschieden ist. Dadurch ergibt sich eine Phasenverschiebung zwischen den zwei Wellen. Werden diese dann wieder zusammengeführt, kommt es zur Interferenz.
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Insbesondere kann mit Hilfe des optischen Systems eine Lage der Optik vermessen oder bestimmt werden. Beispielsweise meint "Lage" eine Orientierung und/oder Position der Optik im Raum oder zu einer anderen Optik. Eine Orientierung meint beispielsweise eine Lagebeziehung, die durch zumindest einen rotatorischen Freiheitsgrad, insbesondere drei rotatorische Freiheitsgrade, beschrieben ist. Eine Position meint beispielsweise eine Lagebeziehung, die durch zumindest einen translatorischen Freiheitsgrad, insbesondere drei translatorische Freiheitsgrade, beschrieben ist. Die drei translatorischen Freiheitsgrade umfassen eine laterale Richtung oder x-Richtung, eine Hochrichtung oder y-Richtung und eine Breitenrichtung oder z-Richtung. Die drei rotatorischen Freiheitsgrade umfassen jeweils eine rotatorische Richtung um die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung.
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Gemäß einer Ausführungsform sind das optische Element, die Fassung und die zumindest eine Klebeverbindung innerhalb der Einhausung angeordnet.
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Das heißt, die Einhausung umgibt bevorzugt das optische Element, die Fassung und die zumindest eine Klebeverbindung. Aus dem für die Klebeverbindung verwendeten Klebstoff ausgegaste Bestandteile können sich in der Einhausung anreichern ohne dass diese in Kontakt mit der Optik geraten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Einhausung einen für einen Messstrahl des optischen Systems durchlässigen Bereich auf.
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Der Messstrahl ist ein Lichtstrahl, bevorzugt ein Laserstrahl. Der durchlässige Bereich kann beispielsweise ein für den Messstrahl durchlässiges Fenster oder ein Schlitz oder Spalt sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Einhausung eine Entlüftungsleitung zum Abführen der flüchtigen Bestandteile der zumindest einen Klebeverbindung auf.
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Ferner kann die Entlüftungsleitung an einen hinsichtlich der ausgegasten Bestandteile unkritischen Maschinenbereich, beispielsweise einen Maschinenraum, der Lithographieanlage angeschlossen werden, so dass die ausgegasten Bestandteile der Klebeverbindung aus der Einhausung abgeführt werden können. Dies verhindert, dass die flüchtigen Bestandteile aus der Einhausung austreten können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Einhausung eine Spüleinrichtung auf, die eine Belüftungsleitung und die Entlüftungsleitung umfasst, wobei die Spüleinrichtung dazu eingerichtet ist, in der Einhausung einen Spülstrom zu erzeugen.
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Hierdurch kann die Klebeverbindung oder die Klebeverbindungen mit einem Spülgas gespült werden. Das Spülgas kann beispielsweise Stickstoff sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine Klebeverbindung einen E-Modul von kleiner als 10 MPa auf.
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Bevorzugt weist die Klebeverbindung eine ausreichend große Klebefläche und/oder Klebeschichtdicke auf, die es ermöglicht, Thermalausdehnungen zu kompensieren, so dass keine Spannungen in das optische Element eingebracht werden.
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Ferner wird ein optisches System, insbesondere ein Interferometer, zum Vermessen einer Optik einer Lithographieanlage vorgeschlagen. Das optische System umfasst ein optisches Element, eine Fassung für das optische Element, zumindest ein Festkörpergelenk, das dazu eingerichtet ist, die Fassung mechanisch von dem optischen Element zu entkoppeln, und zumindest eine Klebeverbindung, die das optische Element mit dem zumindest einen Festkörpergelenk verbindet.
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Dadurch, dass das Festkörpergelenk vorgesehen ist, können beispielsweise aus unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der für das optische Element und die Fassung verwendeten Materialien resultierende unterschiedliche Ausdehnungen des optischen Element und der Fassung in dem Festkörpergelenk kompensiert werden. Hierdurch ist eine Kompensation dieser Thermalausdehnung im Festkörpergelenk und nicht in der Klebeverbindung möglich. Hierdurch kann ein, insbesondere harter, Klebstoff mit geringer Ausgasrate verwendet werden. Auch kann eine Klebefläche und eine Klebeschichtdicke der Klebeverbindung reduziert werden. Auch dies reduziert die Menge der flüchtigen Bestandteile der Klebeverbindung.
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Das optische System kann ferner auch noch die zuvor erwähnte Einhausung umfassen. Bevorzugt sind mehrere, insbesondere zumindest drei, Klebeverbindungen vorgesehen. Die Klebeverbindung kann das Festkörpergelenk aufweisen. Das heißt, das Festkörpergelenk kann Teil der Klebeverbindung sein.
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Unter einem „Festkörpergelenk“ ist vorliegend bevorzugt eine Federeinrichtung zu verstehen, welche eine Relativbewegung aufgrund von Biegung oder – allgemeiner – aufgrund von elastischer Verformung erlaubt. Die elastische Verformung des jeweiligen Festkörpergelenks kann also mit einer Relativbewegung des optischen Elements relativ zu der Fassung oder umgekehrt einhergehen. Die Funktion eines derartigen Festkörpergelenks wird insbesondere durch einen Bereich verminderter Biegesteifigkeit, beispielsweise einen federelastisch verformbaren Bereich mit reduzierter Materialstärke, relativ zu zwei angrenzenden Bereichen höherer Biegesteifigkeit, in diesem Fall dem optischen Element und der Fassung, erreicht. Die verminderte Biegesteifigkeit wird somit insbesondere durch eine lokale Querschnittsverringerung erzeugt. Jedes Festkörpergelenk lässt bevorzugt eine translatorische Bewegung entlang nur einer Raumrichtung zu. Bevorzugt ist eine Vielzahl an Festkörpergelenken vorgesehen. Die Festkörpergelenke sind bevorzugt einteilig, insbesondere materialeinstückig, mit der Fassung ausgebildet.
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Unter einer „mechanischen Entkopplung“ ist vorliegend zu verstehen, dass das Festkörpergelenk in zumindest einer Raumrichtung keine oder zumindest nur sehr geringe Kräfte übertragen kann. Somit können in dieser Raumrichtung keine Kräfte übertragen werden und somit auch keine Spannungen in das optische Element eingebracht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das zumindest eine Festkörpergelenk einen Klebeabschnitt, der mit Hilfe der zumindest einen Klebeverbindung mit dem optischen Element verbunden ist, und zumindest einen elastisch verformbaren Verformungsabschnitt auf, der den Klebeabschnitt einstückig mit einem Basisabschnitt der Fassung verbindet.
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Insbesondere sind der Basisabschnitt, der Verformungsabschnitt und der Klebeabschnitt einteilig ausgebildet. Bevorzugt ist der Verformungsabschnitt federelastisch verformbar. Das heißt, der Verformungsabschnitt verformt sich selbsttätig von einem verformten Zustand in einen unverformten Zustand zurück.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Vielzahl an Festkörpergelenken vorgesehen, wobei zumindest ein Teil der Festkörpergelenke schräg zu einer Flächennormalen einer optisch wirksamen Fläche des optischen Elements orientiert ist.
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Die Flächennormale ist insbesondere senkrecht zu der optisch wirksamen Fläche orientiert. Darunter, dass die Festkörpergelenke schräg oder geneigt zu der Flächennormalen orientiert angeordnet sind, ist zu verstehen, dass eine dem jeweiligen Festkörpergelenk zugeordnete translatorische Bewegungsrichtung schräg zu der Flächennormalen geneigt ist. Unter „schräg“ oder „geneigt“ ist vorliegend jede Orientierung außer einer senkrechten und einer parallelen Orientierung zu verstehen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zumindest ein Teil der Festkörpergelenke senkrecht oder parallel zu der Flächennormalen orientiert.
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Insbesondere sind zwei Festkörpergelenke senkrecht und ein Festkörpergelenk ist parallel zu der Flächennormalen orientiert. Die senkrecht orientierten Festkörpergelenke ermöglichen eine mechanische Entkopplung senkrecht zu der Flächennormalen und das parallel orientierte Festkörpergelenk ermöglicht eine mechanische Entkopplung parallel zu der Flächennormalen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Fassung einen ersten Basisabschnitt und einen zweiten Basisabschnitt auf, zwischen denen das optische Element angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist der erste Basisabschnitt mit einer ersten Seitenwand des optischen Elements und der zweite Basisabschnitt ist mit einer zweiten Seitenwand des optischen Elements verbunden. Jedem Basisabschnitt ist eine Vielzahl an Klebeverbindungen zugeordnet. Jeder Klebeverbindung ist ein Festkörpergelenk zugeordnet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen der erste Basisabschnitt und der zweite Basisabschnitt jeweils ein Verbindungselement, das mit dem optischen Element verbunden ist, und ein erstes Befestigungselement sowie ein zweites Befestigungselement auf, zwischen denen das Verbindungselement angeordnet ist, wobei das erste Befestigungselement und das zweite Befestigungselement jeweils in einem Winkel relativ zu dem Verbindungselement geneigt angeordnet sind.
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Das Verbindungselement ist dabei bevorzugt mit Hilfe mehrerer Klebeverbindungen mit dem optischen Element verbunden. Die Befestigungselemente können einteilig, insbesondere materialeinstückig, mit dem Verbindungselement ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das erste Befestigungselement und das zweite Befestigungselement jeweils mit Hilfe zumindest eines Festkörpergelenks von dem Verbindungselement mechanisch entkoppelt.
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Diese Festkörpergelenke ermöglichen eine mechanische Entkopplung in einer Querrichtung des optischen Elements.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine Klebeverbindung einen E-Modul von größer als 10 MPa auf.
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Bevorzugt weist die Klebeverbindung im Vergleich zu einer wie zuvor erläuterten Klebeverbindung mit einem E-Modul von kleiner als 10 MPa eine geringere Klebefläche und/oder eine geringere Klebeschichtdicke auf.
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Weiterhin wird eine Lithographieanlage mit einem derartigen optischen System vorgeschlagen.
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Die Lithographieanlage kann eine EUV-Lithographieanlage oder eine DUV-Lithographieanlage sein. EUV steht für "Extreme Ultraviolet" und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. DUV steht für "Deep Ultraviolet" und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm 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 verwirklich 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 Merkmalen 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 schematische Ansicht einer Ausführungsform einer EUV-Lithographieanlage;
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1B zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer DUV-Lithographieanlage;
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2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems für die Lithographieanlage gemäß 1A oder 1B;
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3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des optischen Systems gemäß 2;
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4 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems für die Lithographieanlage gemäß 1A oder 1B;
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5 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems für die Lithographieanlage gemäß 1A oder 1B; und
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6 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Festkörpergelenks für das optische System gemäß 4 oder 5.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. 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“ (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind jeweils in einem nicht gezeigten Vakuum-Gehäuse vorgesehen, wobei jedes Vakuum-Gehäuse mit Hilfe einer nicht dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren beziehungsweise 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 ein Synchrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV-Bereich (extrem ultravioletter Bereich), also beispielsweise im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm, aussendet. Im Strahlformungs- 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 Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind.
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Das in 1A dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf eine Photomaske (Engl.: reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 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 Photomaske 120 gelenkt werden. Die Photomaske 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 Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Spiegel M1 bis M6 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel M1 bis M6 der EUV-Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel M1 bis M6 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel M1 bis M6 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
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1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 können – wie bereits mit Bezug zu 1A beschrieben – in einem Vakuumgehäuse angeordnet und/oder von einem Maschinenraum mit entsprechenden Antriebsvorrichtungen umgeben sein.
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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 Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 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 weist mehrere Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128 und/oder Spiegel 130 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen 128 und Spiegel 130 der DUV-Lithographieanlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 128 und/oder Spiegel 130 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel 130 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 > 1 aufweist. Das flüssige Medium 132 kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Das Medium 132 kann auch als Immersionsflüssigkeit bezeichnet werden.
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2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems 200A. Das optische System 200A kann beispielsweise Teil der EUV-Lithographieanlage 100A, insbesondere des Projektionssystems 104 der EUV-Lithographieanlage 100A, gemäß 1A sein. Ferner kann das optische System 200A auch Teil der DUV-Lithographieanlage 100B gemäß 1B sein. Nachfolgend wird das optische System 200A jedoch nur in Bezug auf eine EUV-Lithographieanlage 100A erläutert.
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Das optische System 200A kann eine Vorrichtung, insbesondere ein Interferometer, zur Abstands- oder Abstandsänderungsmessungen von Optiken 202 oder zumindest ein Teil einer derartigen Vorrichtung sein. Die Optik 202 kann beispielsweise ein wie zuvor erwähnter Spiegel 110, 112, 114, 116, 118, 120, M1 bis M6, oder für den Fall, dass es sich um eine DUV-Lithographieanlage 100B handelt, einer der Spiegel 130 oder der Linsen 128 sein. Die Optik 202 kann auch als optisches Element bezeichnet werden. Mit Hilfe des optischen Systems 200A können auch Abstands- oder Abstandsänderungsmessungen zwischen mehreren Optiken 202 durchgeführt werden.
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Das optische System 200A umfasst ein optisches Element 204. Das optische Element 204 kann insbesondere ein Strahlteiler eines Interferometers zur Abstands- oder Abstandsänderungsmessung der Optik 202 sein. Insbesondere kann das optische Element 204 ein sogenannter Strahlteilerwürfel sein.
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Das optische Element 204 wird von einem steifen Rahmen oder einer Fassung 206 getragen. Das optische Element 204 ist mit Hilfe einer Klebeverbindung 208 mit der Fassung 206 verbunden. Die Klebeverbindung 208 kann einen geringen E-Modul aufweisen. Der E-Modul ist ein Materialkennwert, der den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers bei linear-elastischem Verhalten beschreibt. Die SI-Einheit des E-Moduls ist N/m2 (oder Pa). Beispielsweise beträgt der E-Modul eines für die Klebeverbindung 208 verwendeten Klebstoffs weniger als 10 MPa. Es kann eine Vielzahl an Klebeverbindungen 208 vorgesehen sein, die das optische Element 204 mit der Fassung 206 verbinden.
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Aufgrund der Weichheit der Klebeverbindung 208 verhindert dieser das Einbringen von Spannungen aus der Fassung 206 in das optische Element 204. Spannungen in dem optischen Element 204 sind zu vermeiden, da diese das Messergebnis negativ beeinflussen könnten. Ferner dämpft die weiche Klebeverbindung 208 das optische Element 204 bei Erschütterungen, beispielsweise beim Transport.
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Derartige weiche Klebeverbindungen 208 setzen jedoch flüchtige Bestandteile, beispielsweise Lösungsmittel, frei. Das heißt, die Klebeverbindung 208 kann ausgasen.
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Bei einem Einsatz des optischen Systems 200A in einer Umgebung mit hohen Reinheitsanforderungen, beispielsweise in einem wie zuvor erläuterten Projektionssystem 104, insbesondere in der Nähe der Spiegel M1 bis M6, kann dieses Ausgasen die optischen Eigenschaften der Spiegel M1 bis M6 negativ beeinflussen. Deshalb kann die zuvor erläuterte Fassungstechnik mit der Klebeverbindung 208 nicht ohne weiteres in einem derartigen Projektionssystem 104 eingesetzt werden.
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Eine Möglichkeit, die negativen Effekte des Ausgasens der Klebeverbindung 208 zu vermeiden oder zumindest abzuschwächen, ist, die Bereiche um die Fassung 206 von der Optik 202 räumlich zu trennen. Hierzu kann entweder das optische Element 204 mit der Fassung 206 und der Klebeverbindung 208 oder nur die Klebeverbindung 208 eingehaust werden, um zu verhindern, dass ausgegaste Bestandteile der Klebeverbindung 208 in Kontakt mit der Optik 202 gelangen.
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3 zeigt eine Ausführungsform einer Einhausung 210 für das optische System 200A, die dazu eingerichtet ist, das gesamte optische System 200A gemäß 2 aufzunehmen. Insbesondere kann die Einhausung 210 Teil des optischen Systems 200A sein. Ein Lichtstrahl oder Messstrahl 212 des optischen Systems 200A kann die Einhausung 210 durch einen für diesen hinreichend durchlässigen Bereich 213 verlassen. Der durchlässige Bereich 213 kann beispielsweise ein für den Messstrahl 212 durchlässiges Fenster oder ein Schlitz oder Spalt sein. Die Einhausung 210 verhindert, dass ausgegaste Bestandteile der Klebeverbindung 208 die Optik 202 verunreinigen. Die ausgegasten Bestandteile der Klebeverbindung 208 können sich in der Einhausung 210 anreichern.
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Für den Fall, dass die Konzentration der aus der Klebeverbindung 208 ausgegasten Bestandteile des verwendeten Klebstoffs über der Zeit zu groß wird und eine Beeinflussung der optischen Eigenschaften der Optik 202 zu erwarten ist, kann die Einhausung 210 entlüftet werden. Hierzu kann zumindest eine Entlüftungsleitung 214 an einen hinsichtlich der ausgegasten Bestandteile unkritischen Maschinenbereich, beispielsweise den zuvor schon erwähnten Maschinenraum, der Lithographieanlage 100A angeschlossen werden, so dass die ausgegasten Bestandteile der Klebeverbindung 208 aus der Einhausung 210 abgeführt werden können.
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Optional kann auch noch eine Belüftungsleitung 216 vorgesehen sein, mit deren Hilfe der Einhausung 210 ein Spülgas, beispielsweise Stickstoff, zugeführt werden kann. Die Entlüftungsleitung 214 und die Belüftungsleitung 216 können Teil einer Spüleinrichtung 218 des optischen Systems 200A sein. Mit Hilfe der Spüleinrichtung 218 kann ein Spülstrom 220 erzeugt werden, der dazu eingerichtet ist, die Einhausung 210 zu spülen und die ausgegasten Bestandteile der Klebeverbindung 208 gezielt abzuführen.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optischen Systems 200B. Diese Ausführungsform des optischen Systems 200B ist ebenfalls geeignet, eine Beeinträchtigung der Optik 202 durch ausgegaste Bestandteile eines Klebstoffs zu verhindern oder zumindest zu reduzieren. Bei dieser Ausführungsform des optischen Systems 200B wird für die Klebeverbindung 208 jedoch ein Klebstoff mit einem hohen E-Modul, insbesondere mit einem E-Modul von größer als 10 MPa, eingesetzt. Das heißt, das Einbringen von Spannungen von der Fassung 206 in das optische Element 204, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien für das optische Element 204 und die Fassung 206 oder aufgrund von Erschütterungen, kann alleine mit Hilfe der Klebeverbindung 208 nicht verhindert werden.
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Aus diesem Grund ist die Fassung 206 bei der Ausführungsform des optischen Systems 200B gemäß 4 im Bereich der Klebeverbindung 208 so ausgestaltet, dass diese nachgiebig ist. Somit können auch aus Erschütterungen resultierende Lasten, die im Bereich der Klebeverbindung 208 auftreten, reduziert werden. Ferner kann eine Abstandsänderungskompensation im Bereich der Klebeverbindung 208, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien des optischen Elements 204 und der Fassung 206, zumindest teilweise von der Fassung 206 übernommen werden. Hierdurch muss die Abstandsänderungskompensation nicht mit Hilfe der Klebeverbindung 208 erfolgen. Dadurch kann nicht nur die Art des für die Klebeverbindung 208 verwendeten Klebstoffs verändert werden, sondern es kann auch eine Größe einer Klebefläche der Klebeverbindung 208 sowie eine Klebeschichtdicke verkleinert werden. Auch dies reduziert die Ausgasrate der Klebeverbindung 208.
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Die zuvor beschriebene Nachgiebigkeit der Fassung 206 im Bereich der Klebeverbindung 208 kann mit Hilfe eines Festkörpergelenks 222 erreicht werden. Dabei ist jeder Klebeverbindung 208 ein eigenes Festkörpergelenk 222 zugeordnet. Das jeweilige Festkörpergelenk 222 kann Teil der diesem zugeordneten Klebeverbindung 208 sein.
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Unter einem „Festkörpergelenk“ ist vorliegend eine Federeinrichtung zu verstehen, welche eine Relativbewegung zwischen dem optischen Element 204 und einem rahmenförmigen Basisabschnitt 224 der Fassung 206 aufgrund von Biegung oder – allgemeiner – aufgrund von elastischer Verformung erlaubt. Die elastische Verformung des jeweiligen Festkörpergelenks 222 geht also mit einer Relativbewegung des optischen Elements 204 relativ zu dem Basisabschnitt 224 oder umgekehrt einher. Die Funktion eines derartigen Festkörpergelenks 222 wird insbesondere durch einen Bereich verminderter Biegesteifigkeit, beispielsweise einen Bereich mit reduzierter Materialstärke, relativ zu zwei angrenzenden Bereichen höherer Biegesteifigkeit, in diesem Fall dem optischen Element 204 und dem Basisabschnitt 224, erreicht. Die verminderte Biegesteifigkeit wird somit insbesondere durch eine lokale Querschnittsverringerung erzeugt. Jedes Festkörpergelenk 222 lässt eine translatorische Bewegung entlang nur einer Raumrichtung oder Richtung x, y, z zu. Hierbei ist eine laterale Richtung oder x-Richtung x, eine Querrichtung oder y-Richtung y und eine Hochrichtung oder z-Richtung z vorgesehen.
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Mit Hilfe der die Festkörpergelenke 222 aufweisenden Klebeverbindungen 208 kann ferner eine reduzierte Spannungseinleitung in das optische Element 204 und eine gezielte Steuerbarkeit des Verhaltens des optischen Systems 200B unter Thermallast erreicht werden. Zur Sicherstellung dieser Steuerbarkeit gibt es bevorzugt zumindest drei Klebeverbindungen 208 zwischen dem optischen Element 204 und der Fassung 206. Mit Hilfe einer Erhöhung der Anzahl der Klebeverbindungen 208 können bei einer geeigneten Ausgestaltung der Festkörpergelenke 222, insbesondere was deren Nachgiebigkeit angeht, die in das optische Element 204 eingebrachten Spannungen weiter reduziert werden. Ferner kann auch die Positionierung der Festkörpergelenke 222 an dem Basisabschnitt 224 und die Lage derselben modifiziert werden, um die in das optische Element 204 eingebrachten Spannungen weiter zu reduzieren.
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Unter "Lage" ist vorliegend eine Orientierung und/oder Position des jeweiligen Festkörpergelenks 222 im Raum zu verstehen. Eine Orientierung meint beispielsweise eine Lagebeziehung, die durch zumindest einen rotatorischen Freiheitsgrad, insbesondere drei rotatorische Freiheitsgrade, beschrieben ist. Eine Position meint beispielsweise eine Lagebeziehung, die durch zumindest einen translatorischen Freiheitsgrad, insbesondere drei translatorische Freiheitsgrade, beschrieben ist. Die drei translatorischen Freiheitsgrade umfassen die x-Richtung x, die y-Richtung y und die z-Richtung z. Die drei rotatorischen Freiheitsgrade umfassen jeweils eine rotatorische Richtung um die x-Richtung x, die y-Richtung y und die z-Richtung z.
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5 zeigt eine konkrete konstruktive Ausgestaltung des in 4 gezeigten optischen Systems 200B. Das optische Element 204 ist in diesem Fall ein quaderförmiger Strahlteilerwürfel. Das optische Element 204 umfasst eine optisch wirksame Fläche 226, die beispielsweise rechteckförmig sein kann. Die x-Richtung x stellt eine Flächennormale FN auf die optisch wirksame Fläche 226 dar. Das heißt, die Flächennormale FN stimmt mit der x-Richtung x überein oder ist parallel zu dieser orientiert. Ein Mittelpunkt 228 der optisch wirksamen Fläche 226 kann als Schnittpunkt zweier Diagonalen 230, 232 der optisch wirksamen Fläche 226 definiert sein. Das optische Element 204 umfasst ferner zwei parallel zueinander und beabstandet voneinander angeordnete Seitenwände 234, 236. Die Seitenwände 234, 236 sind senkrecht zu der optisch wirksamen Fläche 226 orientiert.
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Die Fassung 206 kann zwei Basisabschnitte 238, 240 umfassen, die identisch aufgebaut sein können und die in der y-Richtung y betrachtet so angeordnet sind, dass das optische Element 204 zwischen den beiden Basisabschnitten 238, 240 angeordnet ist. Der Basisabschnitt 238 ist mit der Seitenwand 234 und der Basisabschnitt 240 ist mit der Seitenwand 236 jeweils mit Hilfe einer Vielzahl nicht gezeigter Klebeverbindungen 208 gekoppelt. Da die Basisabschnitte 238, 240 identisch, insbesondere spiegelsymmetrisch, aufgebaut sein können, wird nachfolgend nur auf den Basisabschnitt 238 Bezug genommen.
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Der Basisabschnitt 238 umfasst ein plattenförmiges Verbindungselement 242, das mit der Seitenwand 234 verbunden ist, sowie zwei plattenförmige Befestigungselemente 244, 246, mit deren Hilfe das optische System 200B beispielsweise an geeigneter Stelle in dem Projektionssystem 104 montierbar ist. Die Befestigungselemente 244, 246 sind jeweils in einem Winkel α relativ zu dem Verbindungselement 242 geneigt.
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Es ist, wie zuvor erwähnt, eine Vielzahl an Klebeverbindungen 208 vorgesehen, die das Verbindungselement 242 mit dem optischen Element 204 koppeln. Jeder Klebeverbindung 208 ist ein Festkörpergelenk 222.1 bis 222.5 zugeordnet. Jedes Festkörpergelenk 222.1 bis 222.5 wiederum koppelt, wie in 6 anhand des Festkörpergelenks 222.3 gezeigt, einen rechteckförmigen Klebeabschnitt 248, der mit Hilfe einer Klebeverbindung 208 mit der Seitenwand 234 verklebt ist, mit dem Verbindungselement 242. Hierzu können zwei elastisch verformbare Verformungsabschnitte 250 vorgesehen sein, die den Klebeabschnitt 248 materialeinstückig mit dem Verbindungselement 242 verbinden. Das jeweilige Festkörpergelenk 222.1 bis 222.5 kann dabei jeweils den diesem zugeordneten Klebeabschnitt 248 umfassen. Das heißt, das jeweilige Festkörpergelenk 222.1 bis 222.5 ermöglicht eine Relativbewegung des diesem zugeordneten Klebeabschnitts 248 relativ zu dem Verbindungselement 242. Die Befestigungselemente 244, 246 sind ferner jeweils mit Hilfe eines oder mehrerer Festkörpergelenke 252, 254 mit dem Verbindungsabschnitt verbunden.
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Das in der 6 schematisch gezeigte Festkörpergelenk 222.3 ermöglicht eine Relativbewegung des optischen Elements 204 zu der Fassung 206 in der z-Richtung z. Wie die 5 zeigt, sind die Festkörpergelenke 222.1 bis 222.5 unterschiedlich im Raum orientiert, so dass eine Bewegung der optisch wirksamen Fläche 226 in der x-Richtung x minimiert wird.
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Hierzu sind beispielsweise die Festkörpergelenke 222.1, 222.2 zu der Flächennormalen FN verkippt oder geneigt. Darunter, dass die die Festkörpergelenke 222.1, 222.2 zu der Flächennormalen FN verkippt oder geneigt sind, ist zu verstehen, dass eine jeweilige translatorische Bewegungsrichtung T1, T2 zu der Flächennormalen FN geneigt, das heißt, weder parallel noch senkrecht, zu dieser ist. Die Bewegungsrichtungen T1, T2 geben an, in welcher Richtung der jeweilige Klebeabschnitt 248 sich relativ zu dem Verbindungselement 242 bewegen kann. Die Festkörpergelenke 222.3, 222.5 sind senkrecht zu der Flächennormalen FN orientiert, das heißt, deren translatorische Bewegungsrichtungen T3, T5 sind senkrecht zu der Flächennormalen FN positioniert. Das Festkörpergelenk 222.4 ist parallel zu der Flächennormalen FN orientiert, das heißt, deren translatorische Bewegungsrichtung T4 ist parallel zu der Flächennormalen FN orientiert.
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Im Betrieb des optischen Systems 200B ist zum Erhalten präziser Messergebnisse erforderlich, dass der Mittelpunkt 228 der optisch wirksamen Fläche 226 minimalen translatorischen Bewegungen, das heißt, Bewegungen in der x-Richtung x, unterworfen ist. Rotatorische Bewegungen des Mittelpunkts 228 hingegen beeinflussen die Messergebnisse nicht nachteilig. Das heißt, die Sensitivitäten, mit denen sich Positions- und/oder Winkeländerungen im Messergebnis niederschlagen unterscheiden sich zwischen den Freiheitsgraden des optischen Elements 204, das heißt, dessen Lage stark. Die Festkörpergelenke 222.1 bis 222.5, 252, 254 sind, wie zuvor erwähnt, so ausgerichtet, dass die Bewegung des optischen Elements 204, beispielsweise aufgrund von Thermalausdehnungen, Veränderungen im Material der Fassung 206 oder Veränderungen in den Klebeverbindungen 208, insbesondere wärmebedingte Volumenänderungen der Klebeverbindungen, in für das Messergebnis sensitive Richtungen, beispielsweise die x-Richtung x, minimiert wird.
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Wie die 5 zeigt sind die Festkörpergelenke 222.1 bis 222.5 so angerordnet, dass der Mittelpunkt 228 der optisch wirksamen Fläche 226 nur minimalen translatorischen Bewegungen in der x-Richtung x unterworfen ist. Homogene Volumenänderungen des optischen Elements 204 führen genauso wie Volumenänderungen in den Klebeverbindungen 208 nur zu minimalen Bewegungen des Mittelpunkts 228. Längenänderungen führen in den Festkörpergelenken 222.1 bis 222.5 zu Rotationen. Die Festkörpergelenke 252, 254 entkoppeln das optische Element 204 in der y-Richtung y von der Fassung 206. Translatorische Bewegungsrichtungen T6, T7 der Festkörpergelenke 252, 254 sind entsprechend geneigt zu der Flächennormalen FN orientiert.
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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
- 106A
- EUV-Lichtquelle
- 106B
- DUV-Lichtquelle
- 108A
- EUV-Strahlung
- 108B
- DUV-Strahlung
- 110
- Spiegel
- 112
- Spiegel
- 114
- Spiegel
- 116
- Spiegel
- 118
- Spiegel
- 120
- Photomaske
- 122
- Spiegel
- 124
- Wafer
- 126
- optische Achse
- 128
- Linse
- 130
- Spiegel
- 132
- Medium
- 200A
- optisches System
- 200B
- optisches System
- 202
- Optik
- 204
- optisches Element
- 206
- Fassung
- 208
- Klebeverbindung
- 210
- Einhausung
- 212
- Messstrahl
- 213
- Bereich
- 214
- Entlüftungsleitung
- 216
- Belüftungsleitung
- 218
- Spüleinrichtung
- 220
- Spülstrom
- 222
- Festkörpergelenk
- 222.1
- Festkörpergelenk
- 222.2
- Festkörpergelenk
- 222.3
- Festkörpergelenk
- 222.4
- Festkörpergelenk
- 222.5
- Festkörpergelenk
- 224
- Basisabschnitt
- 226
- optisch wirksame Fläche
- 228
- Mittelpunkt
- 230
- Diagonale
- 232
- Diagonale
- 234
- Seitenwand
- 236
- Seitenwand
- 238
- Basisabschnitt
- 240
- Basisabschnitt
- 242
- Verbindungselement
- 244
- Befestigungselement
- 246
- Befestigungselement
- 248
- Klebeabschnitt
- 250
- Verformungsabschnitt
- 252
- Festkörpergelenk
- 254
- Festkörpergelenk
- FN
- Flächennormale
- M1
- Spiegel
- M2
- Spiegel
- M3
- Spiegel
- M4
- Spiegel
- M5
- Spiegel
- M6
- Spiegel
- T1
- Bewegungsrichtung
- T2
- Bewegungsrichtung
- T3
- Bewegungsrichtung
- T4
- Bewegungsrichtung
- T5
- Bewegungsrichtung
- T6
- Bewegungsrichtung
- T7
- Bewegungsrichtung
- x
- x-Richtung
- y
- y-Richtung
- z
- z-Richtung
- α
- Winkel
