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Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System für eine Messmaschine oder für eine Lithographieanlage, eine Messmaschine oder eine Lithographieanlage mit einem derartigen optischen System und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen optischen Systems.
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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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Derartige Lithographieanlagen umfassen Optiken, beispielsweise Spiegel und/oder Linsen. Auch bei optischen Messmaschinen, beispielsweise bei Interferometern, werden derartige Optiken eingesetzt.
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Eine derartige Optik kann in einer Fassung aufgenommen sein, die wiederum mit Hilfe mehrere Befestigungspunkte an einer tragenden Struktur, beispielsweise an einem Tragrahmen, der Lithographieanlage oder der Messmaschine aufgehängt sein kann. Oftmals werden die Optiken mit Hilfe von Klebeverbindungen mit der jeweiligen Fassung verbunden. Durch die Kraftwirkung des verwendeten Klebstoffs, beispielsweise aufgrund von chemischem Aushärteschrumpf oder aufgrund von Quellen durch Wasseraufnahme, direkt an der Optik können störende Deformationen an einer optisch wirksamen Fläche der Optik auftreten.
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Um diese unerwünschten Effekte beherrschen zu können, ist die Einstellung eines genauen Klebespalts erforderlich. Die Einstellung des Klebespalts kann beispielsweise mit Hilfe direkter fester Anschläge, insbesondere mit Hilfe temporärer oder verbleibender Spacer, oder durch Feinjustage erfolgen. Feste verbleibende Anschläge können jedoch dahingehend nachteilig sein, dass ihre seitliche Benetzung mit dem verwendeten Klebstoff zu einer zusätzlichen Querdehnungsbehinderung führt. Temporäre Spacer hingegen sind oftmals schwer lösbar ohne die Klebeverbindung mechanisch zu überlasten. Die Feinjustage erfordert zusätzliche Messtools und ist sehr zeitaufwändig.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes optisches System bereitzustellen.
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Demgemäß wird ein optisches System für eine Messmaschine oder eine Lithographieanlage vorgeschlagen. Das optische System umfasst ein optisches Element, ein Entkopplungselement zum mechanischen und/oder thermischen Entkoppeln des optischen Elements von einer festen Welt, eine Klebeverbindung, mit deren Hilfe das Entkopplungselement mit dem optischen Element wirkverbunden ist, und eine Kinematik, um welche das Entkopplungselement verlagerbar ist, um eine Klebespaltdicke der Klebeverbindung einzustellen und/oder um einer Volumenänderung der Klebeverbindung bei einem Aushärten derselben zu folgen, wobei die Kinematik nach dem Aushärten der Klebeverbindung arretierbar ist.
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Bei dem optischen System kann somit vor dem Arretieren der Kinematik vorteilhafterweise eine optimale Klebespaltdicke eingestellt werden. Aufgrund der Volumenänderung, insbesondere einer Volumenschrumpfung, der Klebeverbindung bei dem Aushärten derselben möglicherweise in das optische Element eingebrachte Spannungen werden aufgrund der Kinematik vermieden oder zumindest signifikant reduziert, da das Entkopplungselement der Volumenänderung folgen kann beziehungsweise diese ausgleichen kann.
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Unter einer „Kinematik” kann vorliegend beispielsweise ein Drehgelenk aber auch eine Parallelkinematik zu verstehen sein. Das heißt, die Kinematik kann auch als Drehgelenk oder Parallelkinematik bezeichnet werden. Ein Drehgelenk erlaubt eine Drehbewegung oder eine Rotationsbewegung, und eine Parallelkinematik erlaubt eine Linearbewegung. Demgemäß kann darunter, dass das Entkopplungselement „verlagerbar” ist, zu verstehen sein, dass das Entkopplungselement rotatorisch bewegbar ist, also verschwenkbar ist, oder dass das Entkopplungselement linear verschiebbar oder linear verlagerbar ist. Eine Parallelkinematik bezeichnet insbesondere eine Kinematik mit parallel geschalteten Bewegungsachsen.
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Unter einem „Drehgelenk” kann vorliegend insbesondere auch eine Rotationsachse oder eine Drehachse zu verstehen sein, um die das Entkopplungselement verschwenkbar ist. Das Drehgelenk kann daher auch als Rotationsachse oder Drehachse bezeichnet werden. Das Drehgelenk kann ferner beispielsweise ein Federelement sein oder ein Federelement umfassen, das ein Verschwenken des Entkopplungselements ermöglicht. In diesem Fall wird das Federelement zum Verschwenken des Entkopplungselements verformt, insbesondere elastisch verformt. Das Drehgelenk kann ferner auch einen Bolzen oder eine Welle umfassen, um den oder um die das Entkopplungselement verschwenkbar ist. In diesem Fall kann das Drehgelenk ein Bolzen oder eine Welle sein.
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Bevorzugt umfasst das optische System ein optisches Element, ein Entkopplungselement zum mechanischen und/oder thermischen Entkoppeln des optischen Elements von einer festen Welt, eine Klebeverbindung, mit deren Hilfe das Entkopplungselement mit dem optischen Element wirkverbunden ist, und ein Drehgelenk, um welches das Entkopplungselement verschwenkbar ist, um eine Klebespaltdicke der Klebeverbindung einzustellen und/oder um einer Volumenänderung der Klebeverbindung bei einem Aushärten derselben zu folgen, wobei das Drehgelenk nach dem Aushärten der Klebeverbindung arretierbar ist.
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Insbesondere kann das optische System eine Fassungseinrichtung aufweisen, die unter anderem das Entkopplungselement, die Klebeverbindung und die Kinematik aufweisen kann. Die Kinematik ermöglicht einen rotatorischen Freiheitsgrad des Entkopplungselements um eine Hochrichtung oder z-Richtung des optischen Systems. Nach dem Fixieren oder Arretieren desselben hat die Kinematik insbesondere keine Funktion mehr und erreicht die zur Fassung des optischen Elements erforderliche Steifigkeit. Bevorzugt ist die Kinematik von einem nicht arretierten oder unarretierten Zustand, in dem die Kinematik insbesondere frei beweglich ist und somit beispielsweise eine Drehgelenkfunktion erfüllt, in einen arretierten Zustand, in dem die Kinematik insbesondere unbeweglich ist und somit beispielsweise keine Drehgelenkfunktion erfüllt, verbringbar beziehungsweise kann von dem unarretierten Zustand in den arretierten Zustand verbracht werden. Die mechanische und thermische Entkopplung zwischen dem optischen Element und der festen Welt erfolgt dann nur noch mit Hilfe des Entkopplungselements. Das Entkopplungselement hat unter anderem die Aufgabe, keine parasitären Kräfte und Momente auf das optische Element zu übertragen. Das optische Element kann ein Spiegel, eine Linse, ein optisches Gitter oder dergleichen sein.
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Unter einer „mechanischen Entkopplung” ist vorliegend zu verstehen, dass das jeweilige Entkopplungselement 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 nur geringe Spannungen in das optische Element eingebracht werden. Unter einer „thermischen Entkopplung” ist vorliegend zu verstehen, dass über das Kopplungselement nur ein sehr geringer Wärmetransport von dem optischen Element auf die feste Welt und umgekehrt erfolgen kann. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Materialwahl und/oder Geometriewahl erfolgen.
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Die „feste Welt” kann beispielsweise ein Tragrahmen (Engl.: force frame) oder Teil eines Tragrahmens oder eine Fassung oder Teil einer Fassung sein. Der Begriff „feste Welt” kann daher auch durch die Begriffe „Fassung” oder „Tragrahmen” ersetzt werden. Die feste Welt kann Teil des optischen Systems sein. Die Volumenänderung kann eine Volumenverkleinerung, insbesondere eine Volumenschrumpfung, oder eine Volumenvergrößerung, insbesondere ein Aufquellen, sein. Beim Aushärten der Klebeverbindung, insbesondere eines Klebstoffs der Klebeverbindung, kann diese, je nach Art des verwendeten Klebstoffs, ihr Volumen ändern. In der Regel handelt es sich bei der Volumenänderung um eine Schrumpfung oder Volumenschrumpfung. Daher kann der Begriff „Volumenänderung” auch durch den Begriff „Volumenschrumpfung” ersetzt werden.
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Darunter, dass das Entkopplungselement der Volumenänderung „folgt” ist insbesondere zu verstehen, dass sich das Entkopplungselement, je nach dem, ob eine Volumenschrumpfung oder eine Volumenvergrößerung auftritt, aufgrund eines Verlagerns oder Verschwenkens um die Kinematik auf eine Außenkontur des optischen Elements hinzu oder von dieser weg bewegt. Insbesondere ist das Entkopplungselement nicht direkt mit Hilfe der Klebeverbindung mit dem optischen Element verbunden. Das heißt, zwischen der Klebeverbindung und dem Entkopplungselement können weitere Bauteile, beispielsweise ein später noch zu erläuterndes Befestigungselement, vorgesehen sein. Ferner können auch zwischen der Kinematik und dem Entkopplungselement weitere Bauteile, beispielsweise ein noch später zu erläuterndes bewegliches Element, vorgesehen sein.
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Gemäß einer Ausführungsform sind das Entkopplungselement und die Kinematik jeweils als Federelemente ausgebildet, wobei die Federsteifigkeit der Kinematik kleiner als die Federsteifigkeit des Entkopplungselements ist.
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Beispielsweise können das Entkopplungselement und die Kinematik als Blattfederelemente ausgebildet sein. Die Kinematik kann beispielsweise auch als Drehfederelement ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Federsteifigkeit der Kinematik ein Vielfaches kleiner als die Federsteifigkeit des Entkopplungselements. Die Federsteifigkeit gibt das Verhältnis der auf eine Feder wirkenden Kraft zur dadurch bewirkten Auslenkung der Feder an. Die SI-Einheit der Federsteifigkeit ist Nm–1. Insbesondere können das Entkopplungselement und/oder die Kinematik sogenannte Festkörpergelenke sein. Unter einem „Festkörpergelenk” ist vorliegend bevorzugt eine Federeinrichtung zu verstehen, welche eine Relativbewegung aufgrund von Biegung oder – allgemeiner – aufgrund von elastischer Verformung erlaubt. 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 erreicht. Die verminderte Biegesteifigkeit wird somit insbesondere durch eine lokale Querschnittsverringerung erzeugt. Alternativ kann die Kinematik jedoch auch eine Drehachse, beispielsweise in Form eines Bolzens, aufweisen, um die das Entkopplungselement verschwenkt werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Klebeverbindung einen Klebstoff und einen Abstandshalter zum Einstellen der Klebespaltdicke der Klebeverbindung auf.
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Beispielsweise kann der Abstandshalter in Form von Kugeln, insbesondere in Form sogenannter Spacerkugeln, in den Klebstoff eingemischt sein. Der Abstandshalter kann auch als Spacer bezeichnet werden. Anstelle von Kugeln können auch Fäden, insbesondere Nylonfäden, oder dergleichen als Abstandshalter vorgesehen sein. Der Klebstoff ist bevorzugt ein Epoxidharz.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das optische System ferner ein Fixierelement, wobei die Kinematik nach dem Aushärten der Klebeverbindung mit Hilfe des Fixierelements arretierbar ist.
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Das Fixierelement ist insbesondere Teil der zuvor erwähnten Fassungseinrichtung. Es können mehrere Fixierelemente vorgesehen sein. Insbesondere ist die Kinematik mit Hilfe des Fixierelements von dem unarretierten Zustand in den arretierten Zustand verbringbar beziehungsweise kann mit Hilfe des Fixierelements von dem unarretierten Zustand in den arretierten Zustand verbracht werden. Das kann insbesondere heißen, dass das Fixierelement dazu eingerichtet ist, die Kinematik zu arretieren beziehungsweise die Kinematik von dem unarretierten Zustand in den arretierten Zustand zu verbringen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das optische System ferner ein erstes Fixierelement und ein zweites Fixierelement, zwischen denen die Kinematik angeordnet ist.
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Hierdurch kann die Kinematik beidseitig fixiert werden. Dadurch kann insbesondere verhindert werden, dass das Entkopplungselement aufgrund einer unsymmetrischen Arretierung der Kinematik, beispielsweise mit einem bei Aushärtung schrumpfenden Klebstoff, mit einer Kraft beaufschlagt und/oder verformt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Fixierelement eine Klebeverbindung, eine Schraubverbindung und/oder eine Klemmverbindung.
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Vorzugsweise wird für das Fixierelement ein anderer Klebstoff verwandt als für die das Entkopplungselement mit dem optischen Element wirkverbindende Klebverbindung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das optische System ferner ein Befestigungselement, das mit Hilfe der Klebeverbindung mit dem optischen Element verklebt ist, wobei das Befestigungselement zwischen dem Entkopplungselement und der Klebeverbindung angeordnet ist.
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Das Befestigungselement kann auch als Klebepad bezeichnet werden. Das Entkopplungselement ist insbesondere über das Befestigungselement und die Klebeverbindung mit dem optischen Element wirkverbunden. Insbesondere ist das Befestigungselement mit der Außenkontur des optischen Elements verklebt. Eine Außenkontur des Befestigungselements kann an die Außenkontur des optischen Elements angepasst sein. Beispielsweise kann die Außenkontur des Befestigungselements kreisbogenförmig sein. Die Außenkontur des Befestigungselements kann jedoch auch eben sein. Das Befestigungselement kann einteilig, insbesondere materialeinstückig, mit dem Entkopplungselement verbunden sein. Das Befestigungselement kann Teil der Fassungseinrichtung sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das optische System ferner ein Basiselement und ein um die Kinematik relativ zu dem Basiselement verlagerbares bewegliches Element, wobei das bewegliche Element zwischen dem Entkopplungselement und der Kinematik angeordnet ist.
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Bevorzugt ist das bewegliche Element relativ zu dem Basiselement verschwenkbar. Insbesondere kann das bewegliche Element mit Hilfe des zuvor erwähnten Fixierelements an dem Basiselement festgelegt werden, so dass die Kinematik arretiert ist und keine Funktion mehr erfüllt. Das bewegliche Element kann einstückig, insbesondere materialeinstückig, mit dem Entkopplungselement ausgebildet sein. Das Entkopplungselement kann dann beispielsweise ein zwischen dem Befestigungselement und dem beweglichen Element angeordnetes Festkörpergelenk sein. Ferner können auch das bewegliche Element, die Kinematik und das Basiselement einteilig, insbesondere materialeinstückig, ausgebildet sein. In diesem Fall kann die Kinematik ein zwischen dem beweglichen Element und dem Basiselement positioniertes Festkörpergelenk sein. Das Basiselement ist bevorzugt fest mit der festen Welt verbunden. Beispielsweise kann das Basiselement auch einteilig mit der festen Welt ausgestaltet sein. Das Basiselement und das bewegliche Element können Teil der Fassungseinrichtung sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das optische System ferner eine Vielzahl an Entkopplungselementen, die gleichmäßig um eine Außenkontur des optischen Elements verteilt angeordnet sind.
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Bevorzugt sind mindestens drei Entkopplungselemente vorgesehen. Insbesondere sind mehrere Fassungseinrichtungen mit jeweils einem Entkopplungselement, einer Klebeverbindung, einer Kinematik, einem Befestigungselement, einem beweglichen Element, einem Basiselement und zumindest einem Fixierelement vorgesehen. Die Fassungseinrichtungen sind gleichmäßig um die Außenkontur des optischen Elements verteilt angeordnet.
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Ferner wird eine Messmaschine oder eine Lithographieanlage mit einem derartigen optischen System vorgeschlagen.
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Die Messmaschine kann beispielsweise ein Interferometer sein. 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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Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems für eine Messmaschine oder eine Lithographieanlage vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Bereitstellen eines optischen Elements, eines Entkopplungselements zum mechanischen und/oder thermischen Entkoppeln des optischen Elements von einer festen Welt, und einer Kinematik, um welche das Entkopplungselement verlagerbar ist, b) Einstellen eines Klebespalts einer herzustellenden Klebeverbindung, mit deren Hilfe das Entkopplungselement mit dem optischen Element wirkverbunden wird, indem das Entkopplungselement um die Kinematik verlagert wird, c) Einbringen eines Klebstoffs in den Klebespalt, um die Klebeverbindung herzustellen, d) Aushärten des Klebstoffs, und e) Arretieren der Kinematik.
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Dadurch, dass das Entkopplungselement um die Kinematik verlagerbar, insbesondere verschwenkbar, ist, ist eine optimale Einstellung des Klebespalts beziehungsweise einer Klebespaltdicke möglich. Das Einstellen des Klebespalts kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Entkopplungselement auf das optische Element hinzu verschwenkt wird, bis die optimale Klebschichtdicke eingestellt ist. Das Entkopplungselement selbst wird dabei bevorzugt aufgrund seiner im Vergleich zu der Kinematik höheren Federsteifigkeit nicht verformt. Ist der Klebespalt eingestellt, wird das Entkopplungselement in dieser Position fixiert und Klebstoff wird in den Klebespalt eingebracht. Das heißt, der Schritt b) kann auch ein Fixieren des Entkopplungselements umfassen. Bevorzugt wird der Klebstoff zwischen das Befestigungselement und die Außenkontur des optischen Elements eingebracht. Der Klebstoff kann ein Epoxidharz sein. Der Klebstoff kann auch ein UV-aushärtender Klebstoff sein.
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Bevorzugt umfasst das Verfahren die Schritte: a) Bereitstellen eines optischen Elements, eines Entkopplungselements zum mechanischen und/oder thermischen Entkoppeln des optischen Elements von einer festen Welt, und eines Drehgelenks, um welches das Entkopplungselement verschwenkbar ist, b) Einstellen eines Klebespalts einer herzustellenden Klebeverbindung, mit deren Hilfe das Entkopplungselement mit dem optischen Element wirkverbunden wird, indem das Entkopplungselement um das Drehgelenk verschwenkt wird, c) Einbringen eines Klebstoffs in den Klebespalt, um die Klebeverbindung herzustellen, d) Aushärten des Klebstoffs, und e) Arretieren des Drehgelenks.
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Gemäß einer Ausführungsform wird in dem Schritt d) das Entkopplungselement um die Kinematik verlagert, um einer Volumenänderung der Klebeverbindung bei dem Aushärten des Klebstoffs zu folgen.
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Insbesondere wird das Entkopplungselement um die Kinematik verschwenkt. Die Volumenänderung kann je nach verwendetem Klebstoff eine Schrumpfung oder eine Quellung sein. In der Regel handelt es sich bei der Volumenänderung jedoch um eine Schrumpfung, insbesondere um eine Volumenschrumpfung. In diesem Fall verschwenkt das Entkopplungselement beim Aushärten des Klebstoffs derart um die Kinematik, dass sich das Entkopplungselement auf die Außenkontur des optischen Elements hinzubewegt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Schritte b) und c) gleichzeitig durchgeführt.
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Dies vereinfacht und beschleunigt das Verfahren. Auch kann der Klebstoff eingebracht werden, bevor der Klebespalt eingestellt wird. Das heißt, zuerst wird der Klebstoff eingebracht und dann der Klebespalt eingestellt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in die Klebeverbindung ein Abstandshalter zum Einstellen des Klebespalts eingebracht.
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Der Abstandshalter kann Kugeln, beispielsweise Glaskugeln, oder Fäden, beispielsweise Nylonfäden, umfassen. Insbesondere können dem Klebstoff die Kugeln vor dem Applizieren desselben zugemischt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in dem Schritt e) die Kinematik mit Hilfe eines Fixierelements arretiert, insbesondere verklebt, verschraubt und/oder verklemmt.
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Es kann auch eine Kombination dieser Verbindungstechniken eingesetzt werden. Für den Fall, dass die Kinematik verklebt wird, wird hierfür bevorzugt ein anderer Klebstoff eingesetzt als für das Verkleben der Befestigungselemente mit dem optischen Element.
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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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Die für das optische System beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend und umgekehrt.
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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 einer Messmaschine;
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3 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems für die Lithographieanlage gemäß 1A oder 1B oder für die Messmaschine gemäß 2;
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4 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Fassungseinrichtung für das optische System gemäß 3; und
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5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen des optischen Systems gemäß 3.
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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 von optischen Elementen 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 Messmaschine 200. Die Messmaschine 200 kann beispielsweise ein Interferometer sein. Die Messmaschine 200 kann Teil der Lithographieanlage 100A, 100B sein. Die Messmaschine 200 kann jedoch auch eine von der Lithographieanlage 100A, 100B unabhängige Anlage sein. Die Messmaschine 200 umfasst ein optisches Element 202. Das optische Element 202 kann beispielsweise ein Spiegel, eine Linse, ein optisches Gitter oder dergleichen sein.
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3 zeigt eine schematische Ansicht eines optischen Systems 300. Das optische System 300 umfasst ein optisches Element 302. Das optische Element 302 kann beispielsweise ein Spiegel, eine Linse, ein optisches Gitter oder dergleichen sein. Das optische System 300 kann Teil der Lithographieanlage 100A, 100B sein. In diesem Fall kann das optische Element 302 einer der Spiegel 110, 112, 114, 116, 118, 122, 130, M1 bis M6 oder eine der Linsen 128 sein. Das optische System 300 kann ferner Teil der Messmaschine 200 sein. In diesem Fall kann das optische Element 302 dem optischen Element 202 der Messmaschine 200 entsprechen.
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Das optische Element 302 umfasst eine Außenkontur 304. Die Außenkontur 304 kann, wie in der 3 gezeigt, kreisrund sein. Alternativ kann die Außenkontur 304 auch vieleckig, beispielsweise rechteckig, oval oder elliptisch sein.
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Dem optischen System 300 ist eine feste Welt 306 zugeordnet. Die feste Welt 306 kann Teil einer Fassung und/oder eines sogenannten Tragrahmens (Engl.: force frame) der Messmaschine 200 oder der Lithographieanlage 100A, 100B sein. Das optische Element 302 ist mit Hilfe mehrerer Fassungseinrichtungen 308 mit der festen Welt 306 wirkverbunden. Beispielsweise sind drei derartige Fassungseinrichtungen 308 vorgesehen, die gleichmäßig um die Außenkontur 304 verteilt angeordnet sind. Die Fassungseinrichtungen 308 entkoppeln das optische Element 302 mechanisch und thermisch von der festen Welt 306.
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Unter einer „mechanischen Entkopplung” ist vorliegend zu verstehen, dass die jeweilige Fassungseinrichtung 308 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 nur geringe Spannungen in das optische Element 302 eingebracht werden. Unter einer „thermischen Entkopplung” ist vorliegend zu verstehen, dass über die Fassungseinrichtungen 308 nur ein sehr geringer Wärmetransport von dem optischen Element 302 auf die feste Welt 306 und umgekehrt erfolgen kann. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Materialwahl und/oder Geometriewahl erfolgen.
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Jede Fassungseinrichtung 308 umfasst ein Basiselement 310, das fest mit der festen Welt 306 verbunden ist. Beispielsweise ist das Basiselement 310 mit der festen Welt 306 verschraubt oder verklebt. Das Basiselement 310 kann auch einteilig, insbesondere materialeinstückig, mit der festen Welt 306 ausgebildet sein. Mit Hilfe einer Kinematik 312 ist das Basiselement 310 mit einem beweglichen Element 314 gekoppelt. Die Kinematik 312 ermöglicht ein Verkippen des beweglichen Elements 314 relativ zu dem Basiselement 310 um eine Hochrichtung oder z-Richtung z des optischen Systems 300. In der 3 sind noch eine x-Richtung x und eine y-Richtung y des optischen Systems 300 gezeigt.
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Unter einer „Kinematik” kann vorliegend beispielsweise ein Drehgelenk aber auch eine Parallelkinematik zu verstehen sein. Das heißt, die Kinematik 312 kann auch als Drehgelenk oder Parallelkinematik bezeichnet werden. Ein Drehgelenk erlaubt eine Drehbewegung oder eine Rotationsbewegung, und eine Parallelkinematik erlaubt eine Linearbewegung.
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Die Kinematik 312 kann beispielsweise eine Drehachse aufweisen, mit deren Hilfe das bewegliche Element 314 drehbar mit dem Basiselement 310 gekoppelt ist. Alternativ kann die Kinematik 312, wie in der 3 gezeigt, auch als biegeweiches Federelement, beispielsweise als Blattfederelement, ausgebildet sein. In diesem Fall weist die Kinematik 312 im Vergleich zu der zuvor erwähnten Ausführungsform mit einer Drehachse keine Reibung auf. Insbesondere können das bewegliche Element 314, die Kinematik 312 und das Basiselement 310 einteilig, insbesondere materialeinstückig, ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Kinematik 312 dann als ein das bewegliche Element 314 mit dem Basiselement 310 verbindendes Festkörpergelenk ausgebildet 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, das heißt, der Kinematik 312, kann also mit einer Relativbewegung des beweglichen Elements 314 relativ zu dem Basiselement 310 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 beweglichen Element 314 und dem Basiselement 310, erreicht. Die verminderte Biegesteifigkeit wird somit insbesondere durch eine lokale Querschnittsverringerung, insbesondere im Bereich der Kinematik 312, erzeugt.
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Für den Fall, dass die Kinematik 312 ein Federelement, insbesondere ein Festkörpergelenk ist, kann die Kinematik 312 eine Federsteifigkeit c312 aufweisen Die Federsteifigkeit gibt das Verhältnis der auf eine Feder wirkenden Kraft zur dadurch bewirkten Auslenkung der Feder an. Die SI-Einheit der Federsteifigkeit ist Nm–1.
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Die Fassungseinrichtung 308 umfasst weiterhin ein Befestigungselement 316, das mit Hilfe einer Klebeverbindung 318 mit dem optischen Element 302, insbesondere mit der Außenkontur 304, verklebt ist. Die Klebeverbindung 318 umfasst beispielsweise ein Epoxidharz. Das Befestigungselement 316 kann daher auch als Klebepad bezeichnet werden.
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Das Befestigungselement 316 ist mit Hilfe eines Entkopplungselements 320 mit dem beweglichen Element 314 wirkverbunden. Das Entkopplungselement 320 entkoppelt das optische Element 302 mechanisch und thermisch von der festen Welt 306. Das Entkopplungselement 320 kann ein Federelement, insbesondere ein Blattfederelement, sein. Insbesondere kann das Entkopplungselement 320 ein zwischen dem Befestigungselement 316 und dem beweglichen Element 314 positioniertes Festkörpergelenk sein. Das heißt, das Befestigungselement 316, das Entkopplungselement 320 und das bewegliche Element 314 können einteilig, insbesondere materialeinstückig, ausgebildet sein. Das Entkopplungselement 320 weist eine Federsteifigkeit c320 auf. Die Federsteifigkeit c320 ist dabei größer als die Federsteifigkeit c312 der Kinematik 312. Das Entkopplungselement 320 ist insbesondere tangential zu der Außenkontur 304 orientiert.
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4 zeigt eine stark vergrößerte Ansicht einer der Fassungseinrichtungen 308. Das Befestigungselement 316 umfasst eine der Außenkontur 304 des optischen Elements 302 zugewandte Außenkontur 322. Die Außenkontur 322 kann an die Außenkontur 304 angepasst sein und parallel zu dieser sein. Das heißt, die Außenkontur 322 kann beispielsweise kreisbogenförmig sein. Alternativ kann die Außenkontur 322, wie in der 4 gezeigt, auch eben sein. In diesem Fall weist das Befestigungselement 316 eine rechteckförmige Geometrie auf.
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Zwischen der Außenkontur 304 und der Außenkontur 322 ist die Klebeverbindung 318 vorgesehen, welche die Außenkonturen 304, 322 stoffschlüssig miteinander verbindet. Insbesondere ist die Klebeverbindung 318 in einem zwischen der Außenkontur 304 und der Außenkontur 322 vorgesehenen Klebespalt 324 angeordnet. Eine Klebespaltdicke D des Klebespalts 324 ist definiert als der kleinste Abstand zwischen den Außenkonturen 304, 322.
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Die Klebeverbindung 318 umfasst einen Klebstoff 326, beispielsweise ein Epoxidharz, und einen optionalen Abstandshalter 328. Der Abstandshalter 328 kann auch als Spacer bezeichnet werden. Beispielsweise kann der Abstandshalter 328 in dem Klebstoff 326 eingemischte Kugeln, insbesondere sogenannte Spacerkugeln, umfassen. Die Kugeln können Glaskugeln sein. Ferner kann der Abstandshalter 328 beispielsweise auch Fäden, insbesondere Nylonfäden, umfassen. Mit Hilfe des Abstandshalters 328 kann die Klebespaltdicke D eingestellt werden, beispielsweise derart, dass Spacerkugeln gewählt werden, deren Durchmesser der gewünschten Klebespaltdicke D entsprechen. Die Klebespaltdicke D kann aber auch mit Hilfe anderer Maßnahmen eingestellt werden.
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Die Funktionalität des optischen Systems 300 beziehungsweise der Fassungseinrichtungen 308 wird nachfolgend erläutert. Zunächst wird das optische Element 302 zu seiner Fassung beziehungsweise zu der festen Welt 306 ausgerichtet. Anschließend wird der gewünschte Klebespalt 324 beziehungsweise die gewünschte Klebespaltdicke D eingestellt und fixiert. Dabei wird insbesondere an jeder Fassungseinrichtung 308 die gleiche Klebespaltdicke D eingestellt. Das Einstellen des Klebespalts 324 beziehungsweise der Klebespaltdicke D kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Befestigungselemente 316 in Richtung auf die Außenkontur 304 zu bewegt werden, bis an allen Befestigungselementen 316 die gleiche Klebespaltdicke D eingestellt ist.
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Hierbei wird der Klebespalt 324 beziehungsweise die Klebespaltdicke D ausschließlich über die Kinematik 312 eingestellt. Das heißt, das Entkopplungselement 320 verformt sich bei der Einstellung des Klebespalts 324 beziehungsweise der Klebespaltdicke D nicht. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Kinematik 312 biegeweicher als das Entkopplungselement 320 ist. Beispielsweise kann hierzu die Federsteifigkeit c312 um ein Vielfaches geringer als die Federsteifigkeit c320 sein. Ist der Klebespalt 324 beziehungsweise die Klebespaltdicke D eingestellt, werden die Befestigungselemente 316 in ihrer Position fixiert und die Klebeverbindung 318 zwischen den Befestigungselementen 316 und dem optischen Element 302 wird hergestellt.
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Für den Fall, dass die Klebeverbindung 318 den zuvor erwähnten Abstandshalter 328 aufweist, wird der Klebespalt 324 beziehungsweise die Klebespaltdicke D eingestellt während oder nachdem der Klebstoff 326 mit dem Abstandshalter 328 appliziert wurde. Die Befestigungselemente 316 können dann in Richtung der Außenkontur 304 des optischen Elements 302 gedrückt werden, bis der Abstandshalter 328 sowohl die Außenkontur 304 des optischen Elements 302 als auch die Außenkontur 322 des jeweiligen Befestigungselements 316 kontaktiert. Eine separate Einstellung des Klebespalts 324 beziehungsweise der Klebespaltdicke D vor dem Applizieren des Klebstoffs 326 ist dann verzichtbar.
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In beiden Fällen erfolgt nach dem Applizieren des Klebstoffs 326 das Aushärten desselben beziehungsweise der Klebeverbindung 318. Beim Aushärten des Klebstoffs 326 kommt es zu einer Schrumpfung, insbesondere einer Volumenschrumpfung, der Klebeverbindung 318. Dies führt zu Spannungen in der Klebeverbindung 318 selbst und kann in dem optischen Element 302 radiale Spannungen induzieren. Diese Effekte werden jedoch durch die Kinematik 312 vermieden beziehungsweise zumindest signifikant reduziert. Beim Aushärten und Schrumpfen des Klebstoffs 326 entstehende Dehnungen führen nämlich durch die geringe Steifigkeit der Kinematik 312 nur zu sehr kleinen Spannungen in der Klebeverbindung 318 und folglich auch nur zu einem sehr geringen Spannungseintrag in das optische Element 302.
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Nach dem vollständigen Aushärten der Klebeverbindung 318 wird die der jeweiligen Klebeverbindung 318 zugeordnete Kinematik 312 fixiert. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein oder mehrere Fixierelemente 330, 332 vorgesehen werden, die das bewegliche Element 314 steif mit dem Basiselement 310 verbinden. Beispielsweise ist beidseits der Kinematik 312 jeweils ein derartiges Fixierelement 330, 332 vorgesehen. Es kann aber auch nur ein Fixierelement 330, 332 vorgesehen sein. Die Fixierelemente 330, 332 können beispielsweise als Klebeverbindungen, Schraubverbindungen, Klemmverbindungen oder dergleichen vorgesehen sein. Ferner können die Fixierelemente 330, 332 auch als Federelemente ausgebildet sein, die beidseits der Kinematik 312 angeordnet werden.
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Nach dem Fixieren desselben hat die Kinematik 312 keine Funktion mehr und erreicht die zur Fassung des optischen Elements 302 erforderliche Steifigkeit. Die mechanische und thermische Entkopplung zwischen dem optischen Element 302 und seiner Fassung beziehungsweise der festen Welt 306 erfolgt dann nur noch mit Hilfe der Entkopplungselemente 320. Diese haben unter anderem die Aufgabe, keine parasitären Kräfte und Momente auf das optische Element 302 zu übertragen. Bei dem optischen System 300 kann somit eine optimale Klebespaltdicke D eingestellt werden. Insbesondere kann an jedem Befestigungselement 316 die gleiche Klebespaltdicke D erreicht werden. Aufgrund der Volumenschrumpfung des Klebstoffs 326 bei dem Aushärten desselben möglicherweise in das optische Element 302 eingebrachte radiale Spannungen werden aufgrund der Kinematik 312 vermieden oder zumindest signifikant reduziert.
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5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen des optischen Systems 300. Bei dem Verfahren werden in einem Schritt S1 das optische Elements 302, das Entkopplungselement 320 zum mechanischen und/oder thermischen Entkoppeln des optischen Elements 302 von der festen Welt 306 und die Kinematik 312, um welche das Entkopplungselement 320 verlagerbar, insbesondere verschwenkbar, ist, bereitgestellt.
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In einem Schritt S2 wird der Klebespalt 324 eingestellt, indem das Entkopplungselement 320 um die Kinematik 312 verlagert, insbesondere verschwenkt, wird. In einem Schritt S3 wird der Klebstoff 326 in den Klebespalt 324 eingebracht, um die Klebeverbindung 318 herzustellen. Die Schritte S2 und S3 können gleichzeitig durchgeführt werden, beispielsweise dann, wenn in den Klebstoff 326 Abstandshalter 328 eingemischt sind.
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Anschließend wird in einem Schritt S4 der Klebstoff 326 ausgehärtet, wobei eine Volumenänderung, beispielsweise ein Volumenschrumpf, des Klebstoffs 326 dadurch ausgeglichen werden kann, dass das Entkopplungselement 320 weiter um die Kinematik 312 verlagert, insbesondere verschwenkt, wird. Abschließend wird in einem Schritt S5 die Kinematik 312 wie zuvor erläutert arretiert.
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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
- 200
- Messmaschine
- 202
- optisches Element
- 300
- optisches System
- 302
- optisches Element
- 304
- Außenkontur
- 306
- feste Welt
- 308
- Fassungseinrichtung
- 310
- Basiselement
- 312
- Kinematik
- 314
- bewegliches Element
- 316
- Befestigungselement
- 318
- Klebeverbindung
- 320
- Entkopplungselement
- 322
- Außenkontur
- 324
- Klebespalt
- 326
- Klebstoff
- 328
- Abstandshalter
- 330
- Fixierelement
- 332
- Fixierelement
- c312
- Federsteifigkeit
- c320
- Federsteifigkeit
- D
- Klebespaltdicke
- M1
- Spiegel
- M2
- Spiegel
- M3
- Spiegel
- M4
- Spiegel
- M5
- Spiegel
- S1
- Schritt
- S2
- Schritt
- S3
- Schritt
- S4
- Schritt
- S5
- Schritt
- x
- x-Richtung
- y
- y-Richtung
- z
- z-Richtung
