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Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage, welche ein Projektionsobjektiv aufweist, welches eine optische Einrichtung, umfassend ein optisches Element mit einer optisch wirksamen Oberfläche und wenigstens einen elektrostriktiven Aktor, welcher durch das Anlegen einer Steuerspannung verformbar ist, und einen Temperatursensor, der direkt an der optischen Einrichtung oder in großer Nähe zu der optischen Einrichtung angeordnet ist.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren, um eine Projektionsbelichtungsanlage zu steuern, durch Beeinflussung der Oberflächenform einer optisch wirksamen Oberfläche eines optischen Elements, wobei das optische Element Teil eines Projektionsobjektives und das Projektionsobjektiv Teil der Projektionsbelichtungsanlage ist, wonach das optische Element funktionell mit einem elektrostriktiven Aktor verbunden wird.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie mit einem Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens eine optische Einrichtung aufweist.
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Aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung von Halbleiterschaltungen erhöhen sich die Anforderung an Auflösung und Genauigkeit von Projektionsbelichtungsanlagen gleichermaßen. Entsprechend hohe Anforderungen werden auch an die optischen Elemente, die u. a. den Strahlengang innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage beeinflussen, gestellt.
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Um eine hohe Auflösung speziell von Lithographieoptiken zu erreichen, wird ergänzend zu VUV-Wellenlängen und DUV-Wellenlängen von 248 nm bzw. 193 nm auch EUV-Licht mit einer Wellenlänge von 13,5 nm genutzt.
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Bei EUV-Projektionsbelichtungsanlagen werden Spiegelsysteme eingesetzt, die entweder in nahezu senkrechtem Einfall oder streifend arbeiten, während Spiegel in VUV-Systemen und DUV-Systemen in senkrechtem Einfall arbeiten. Die erreichbaren Auflösungen werden beständig gesteigert, wodurch sich entsprechend höhere Anforderungen an die Korrektur der Wellenfront ergeben. Immer kleinere Effekte erlangen Bedeutung, woraus ein wachsender Bedarf an passiven, vor allem aber auch an aktiven Korrekturmitteln resultiert.
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Für den Betrieb von EUV-Projektionsbelichtungsanlagen sind lokal deformierbare Spiegel bekannt. Die lokale Deformation wird hierbei durch piezoelektrische Elemente erzielt, welche als Aktoren in Form dünner Platten, Filme oder Schichten ausgebildet sind. Hierzu wird beispielsweise auf die
US 2002 004 890 6 verwiesen.
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Eine lokale Deformation von Spiegeln durch elektrostriktives Material, piezoelektrisches Material, piezorestriktives Material, pyroresistives Material, magnetorestriktives Material ist aus der
US 7 492 077 bekannt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Korrektur von Abbildungsfehlern eines Projektionsobjektivs einer Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, bei der die Abbildungsfehler mit hoher Einstellgenauigkeit korrigierbar sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beeinflussung der Oberflächenform einer optisch wirksamen Oberfläche eines optischen Elements bereitzustellen, mit dem die optisch wirksame Oberfläche mit hoher Einstellgenauigkeit beeinflusst werden kann, wobei das optische Element Teil eines Projektionsobjektives ist, welches Teil einer Projektionsbelichtungsanlage ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie bereitzustellen, welche ein Projektionsobjektiv aufweist, wobei das Projektionsobjektiv wenigstens eine optische Einrichtung aufweist, welche ein optisches Element aufweist, um Abbildungsfehler mit hoher Einstellgenauigkeit zu korrigieren.
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Die Aufgabe wird für die Projektionsbelichtungsanlage durch die in Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Die Aufgabe wird für das Verfahren zur Beeinflussung der Oberflächenform einer optisch wirksamen Oberfläche eines optischen Elements, welches in der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet ist, durch die Merkmale des Anspruchs 21 gelöst.
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Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
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Die optische Einrichtung umfasst ein optisches Element mit einer optisch wirksamen Oberfläche und wenigstens einen elektrostriktiven Aktor, welcher durch das Anlegen einer Steuerspannung verformbar ist. Der elektrostriktive Aktor ist mit dem optischen Element funktionell verbunden, um die Oberflächenform der optisch wirksamen Oberfläche zu beeinflussen. Vorgesehen ist eine Steuereinrichtung, um den elektrostriktiven Aktor mit der Steuerspannung zu versorgen.
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In diesem Rahmen ist unter einem optischen Element vorzugsweise ein deformierbares optisches Element, insbesondere ein adaptives optisches Element zu verstehen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem optischen Element um eine Linse, und besonders bevorzugt um einen Spiegel, insbesondere einen lokal deformierbaren Spiegel.
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Das optische Element, insbesondere ein Linsenelement oder ein Spiegelelement, ist ein optisches Element eines Projektionsobjektives, wobei das Projektionsobjektiv Teil einer Projektionsbelichtungsanlage ist.
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Bei der optischen Einrichtung der Projektionsbelichtungsanlage ist eine Messeinrichtung vorgesehen, welche eingerichtet ist, um zumindest zeitweise, während der elektrostriktive Aktor die optisch wirksame Oberfläche des optischen Elements beeinflusst, die Temperatur und/oder eine Temperaturänderung des elektrostriktiven Aktors und/oder dessen Umgebung direkt zu messen und/oder indirekt zu bestimmen, um einen temperaturabhängigen Einfluss bei einer Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors durch die Steuereinrichtung zu berücksichtigen.
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Dadurch, dass erfindungsgemäß die Temperatur und/oder eine Temperaturänderung des elektrostriktiven Aktors und/oder dessen Umgebung direkt gemessen und/oder indirekt bestimmt wird, ist es möglich einen temperaturabhängigen Einfluss bei der Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors zu berücksichtigen.
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Aus den Daten der Messeinrichtung kann ein parasitärer Effekt auf die Oberfläche (z. B. ein Bimetalleffekt) und/oder eine Änderung der Brechzahl des optischen Elements bestimmt werden.
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Mit den Daten der Messeinrichtung ist es möglich, den elektrostriktiven Aktor mit hoher Genauigkeit anzusteuern. Anhand der gewünschten Oberflächenform kann eine präzise Anforderung an die angelegte elektrische Steuerspannung bzw. die elektrische Feldstärke abgeleitet werden.
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Die Messeinrichtung ermöglicht es eine Temperaturverteilung in dem elektrostriktiven Aktor selbst und/oder in der Umgebung des elektrostriktiven Aktors zu messen.
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Unter der Umgebung des elektrostriktiven Aktors ist ein Bereich zu verstehen, der dem elektrostriktiven Aktor derart angenähert ist, dass aus dessen Temperatur eine Temperatur des elektrostriktiven Aktors und/oder eine Temperaturänderung des elektrostriktiven Aktors abgeleitet werden kann.
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Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Temperatur und/oder die Temperaturänderung gemessen wird. Im Rahmen der Erfindung ist es nicht zwingend notwendig eine absolute Temperatur zu messen, es kann ausreichend sein eine Temperaturänderung zu messen um temperaturabhängige Einflüsse bei einer Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors berücksichtigen zu können.
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Die optische Einrichtung der Projektionsbelichtungsanlage ermöglicht es einen temperaturabhängigen Einfluss, insbesondere einen Einfluss durch die Bestrahlung des optischen Elements oder resultierend aus der Wärme, die der elektrostriktive Aktor während des Betriebs verursacht, zu reduzieren.
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Es kann im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung ausreichend sein, Bereiche bzw. Abschnitte der optisch wirksamen Oberfläche durch den wenigstens einen elektrostriktiven Aktor zu beeinflussen.
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Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung kann es ausreichend sein, wenn der elektrostriktive Aktor mit dem optischen Element funktionell derart verbunden ist, dass die Oberflächenform der optisch wirksamen Oberfläche wenigstens in einem definierten Bereich beeinflussbar ist.
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Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass der elektrostriktive Aktor durch das Anlegen einer Steuerspannung verformbar, insbesondere ausdehnbar und/oder schrumpfbar ist.
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Die Steuereinrichtung ist eingerichtet um unter Berücksichtigung der Daten der Messeinrichtung eine gewünschte Deformation der optisch wirksamen Oberfläche des optischen Elements einzustellen und hierzu den elektrostriktiven Aktor entsprechend anzusteuern.
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Dehnungskonstanten von elektrostriktivem Material können relativ stark temperaturabhängig sein. Durch die Messung der Temperatur bzw. der Temperaturänderung bzw. der Temperaturverteilung des elektrostriktiven Aktors kann die Reaktion des Aktuatormaterials auf die Temperaturänderung mit in die Steuerung des Aktuators einbezogen werden.
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Alle im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Messverfahren können als Alternativen oder aber in beliebiger Kombination eingesetzt werden. Es ist somit auch möglich, mehr als zwei Messverfahren miteinander zu kombinieren.
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Die im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung ermittelte Temperatur und/oder die Temperaturänderung kann verwendet werden, um die Temperaturverteilung in der Umgebung des elektrostriktiven Aktors und/oder in dem elektrostriktiven Aktor zu erfassen bzw. zu bestimmen, um einen temperaturabhängigen Einfluss bei einer Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors gezielt zu berücksichtigen.
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Von Vorteil ist es, wenn die Messeinrichtung wenigstens eine der nachfolgenden Größen misst,
- - die Temperatur und/oder die Temperaturänderung des elektrostriktiven Aktors und/oder
- - die Temperatur und/oder die Temperaturänderung in der Umgebung des elektrostriktiven Aktors und/oder
- - temperaturabhängige Eigenschaften des elektrostriktiven Aktors, und/oder
- - die Änderung der Oberflächenform wenigstens einer der Oberflächen des optischen Elements bei einer spezifischen an den elektrostriktiven Aktor angelegten Steuerspannung.
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Aus den Daten der Messeinrichtung, insbesondere der ermittelten Temperatur und/oder der Temperaturänderung kann beispielsweise mittels Simulation und/oder mittels vorher berechneter Tabellen und/oder mittels Kalibrierung auf die Deformation der optisch wirksamen Oberfläche geschlossen werden. Die Simulation kann im Besonderen eine Finite-Elemente-Analyse (FE-Rechnung) auf Basis eines Materialmodells und der konkreten Auslegung der Gesamtkomponenten, insbesondere der Haltestrukturen, des Klebers oder der Lötverbindung, etwaiger Komponenten zur Positionsmessung und dergleichen enthalten.
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Die Änderungen der optisch wirksamen Oberfläche können in Aberrationen des Projektionsobjektivs umgerechnet werden.
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Von Vorteil ist es, wenn der elektrostriktive Aktor derart ausgebildet ist, dass das Anlegen der Steuerspannung zu einer lateralen Verformung des elektrostriktiven Aktors in der Ebene des elektrostriktiven Aktors führt.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um anhand der von der Messeinrichtung ermittelten Daten einen Wert für einen den elektrostriktiven Transversaleffekt charakterisierenden m31- oder d31-Koeffizienten zur Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors anzupassen, um den temperaturabhängigen Einfluss zu berücksichtigen.
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Es hat sich als besonders geeignet herausgestellt, wenn auf Basis der ermittelten Messgrößen ein aktueller Wert für den m31- oder d31-Koeffizienten des piezoelektrischen Tensors ermittelt und bei der Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors berücksichtigt wird.
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Von Vorteil ist es, wenn die Messeinrichtung fortlaufend während des Betriebs des elektrostriktiven Aktors misst.
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Grundsätzlich ist es möglich, dass die Messeinrichtung nur zeitweise während des Betriebs des elektrostriktiven Aktors misst, es hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Messeinrichtung fortlaufend während des Betriebs des elektrostriktiven Aktors misst, so dass im Betrieb zeit- und ortsaufgelöst gemessen werden kann.
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Bevorzugt können Messungen in Betriebspausen der Projektionsbelichtungsanlage, wie sie z. B. beim Wechseln des Halbleitersubstrats oder der Maske fertigungsbedingt oder beim Wechseln der Einstellung des Beleuchtungssystems der Projektionsbelichtungsanlage regelmäßig auftreten, durchgeführt werden.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um thermische Änderungen von Materialparametern innerhalb des elektrostriktiven Aktors und/oder von Bauteilen in der Umgebung des elektrostriktiven Aktors zu berücksichtigen.
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Dadurch, dass die Steuereinrichtung thermische Änderungen von Materialparametern innerhalb des elektrostriktiven Aktors und/oder von Bauteilen in der Umgebung des elektrostriktiven Aktors berücksichtigt, lassen sich temperaturabhängige Einflüsse bei der Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors umfassend berücksichtigen. Der elektrostriktive Aktor kann somit mit einer besonders hohen Einstellgenauigkeit angesteuert werden.
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Es wurde erkannt, dass es von Vorteil ist, wenn die thermische Änderung der Steifigkeit und/oder die Wärmeausdehnung des Klebers oder der Lötverbindung bei der Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors berücksichtigt wird. Temperaturabhängige Einflüsse auch des Klebers oder der Lötverbindung lassen sich somit in besonders vorteilhafter Weise bei der Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors berücksichtigen. Es zusätzlich möglich, falls angezeigt, die thermisch bedingten Veränderungen in der Steifigkeit und/der Ausdehnung weiterer beteiligter Komponenten, wie beispielsweise auch des Substrates des optischen Elements, zu berücksichtigen.
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Grundsätzlich kann der elektrostriktive Aktor auch anderweitig an dem optischen Element befestigt werden, auch in diesem Fall kann dann eine temperaturabhängige Änderung des Befestigungsmaterials und/oder dessen Wärmeausdehnung berücksichtigt werden.
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Eine Anordnung des elektrostriktiven Aktors an einer von der optisch wirksamen Oberfläche abgewandten Rückseite des optischen Elements hat sich als besonders geeignet herausgestellt, um die optisch wirksame Oberfläche zu beeinflussen, falls es sich bei dem optischen Element um einen Spiegel eines Projektionsobjektivs, welches Teil einer Projektionsbelichtungsanlage ist, handelt.
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Es kann im vorgenannten Rahmen eines optischen Elements, welches Teil eines Projektionsobjektiv ist, wobei das Projektionsobjektiv Teil einer Projektionsbelichtungsanlage ist, ausreichend sein, wenn der elektrostriktive Aktor in einem Bereich der Rückseite des optischen Elements angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass der elektrostriktive Aktor auf der optisch wirksamen Oberfläche des optischen Elements außerhalb eines Lichtbereichs oder auf einer Seitenfläche des optischen Elements angeordnet ist.
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Die Anordnung des elektrostriktiven Aktors auf der optisch wirksamen Oberfläche des optischen Elements außerhalb eines Lichtbereichs kann sich alternativ oder ergänzend zu einer Anordnung auf der Rückseite des optischen Elements eignen. Insbesondere wenn der elektrostriktive Aktor bei Linsen verwendet wird, kann die Anordnung auf der optisch wirksamen Oberfläche des optischen Elements außerhalb eines Lichtbereichs von Vorteil sein. Grundsätzlich ist es jedoch auch bei Linsen möglich, den elektrostriktiven Aktor an einer von der optisch wirksamen Oberfläche abgewandten Rückseite, insbesondere außerhalb eines Lichtbereichs, anzuordnen. Ergänzend oder alternativ dazu ist es auch möglich den elektrostriktiven Aktor auf einer Seitenfläche des optischen Elements anzuordnen.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der elektrostriktive Aktor eine Mehrzahl von elektrostriktiven Komponenten aufweist.
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Die Ausbildung des elektrostriktiven Aktors mit einer Mehrzahl von elektrostriktiven Komponenten hat sich als besonders geeignet herausgestellt um die optisch wirksame Oberfläche in geeigneter Weise zu beeinflussen, beispielsweise auch lokal zu beeinflussen, insbesondere zu verformen.
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Durch die Ausbildung des elektrostriktiven Aktors mit einer Mehrzahl von elektrostriktiven Komponenten lässt sich besonders vorteilhaft eine Temperaturverteilung bestimmen, indem die Temperatur der einzelnen elektrostriktiven Elemente oder von Gruppen von elektrostriktiven Komponenten gemessen bzw. bestimmt wird. Es kann dabei eine Temperatur und/oder eine Temperaturänderung gemessen bzw. bestimmt werden.
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Der elektrostriktive Aktor kann vorzugsweise als elektrostriktive Matte ausgebildet sein.
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Der elektrostriktive Aktor bzw. die elektrostriktive Matte kann aus einem geeigneten Material, beispielsweise Blei-, Magnesium-Niobate (PMN) ausgebildet sein bzw. dieses Material aufweisen.
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Der elektrostriktive Aktor weist vorzuweise in einem regelmäßigen Muster angeordnete elektrostriktive Komponenten auf.
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Der elektrostriktive Aktor bzw. die elektrostriktiven Komponenten des elektrostriktiven Aktors können vorzugsweise jeweils einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung eine Kapazität und/oder einen elektrischen Widerstand und/oder eine frequenzabhängige Impedanz des elektrostriktiven Aktors misst.
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Es wurde erkannt, dass es besonders vorteilhaft sein kann temperaturabhängige Eigenschaften des elektrostriktiven Aktors bzw. der einzelnen elektrostriktiven Komponenten zu messen. Anhand der gemessenen Größen kann dann die Temperatur bzw. die Temperaturänderung des elektrostriktiven Aktors bestimmt bzw. zurückgerechnet werden. Anhand des Zusammenhangs zwischen der Temperaturänderung und des m31- oder d31-Koeffizienten kann ein entsprechend geeigneter Wert für den m31- oder d31-Koeffizienten zur Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors bestimmt werden.
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Es ist im Rahmen der Erfindung nicht notwendig, direkt eine Temperatur und/oder eine Temperaturänderung zu bestimmen. Die Temperatur und/oder die Temperaturänderung des elektrostriktiven Aktors kann auch indirekt dadurch bestimmt werden, dass temperaturabhängige Eigenschaften gemessen werden. Es hat sich hierzu als besonders geeignet herausgestellt, die lokale Kapazität, den lokalen elektrischen Widerstand und/oder die lokale frequenzabhängige Impedanz des elektrostriktiven Aktors bzw. der einzelnen elektrostriktiven Komponenten oder einer Gruppe von elektrostriktiven Komponenten des elektrostriktiven Aktors zu messen. Es können auch andere temperaturabhängige Eigenschaften gemessen werden.
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Die Messung temperaturabhängiger Eigenschaften, insbesondere der Kapazität hat den Vorteil, dass keine oder nur wenige Temperatursensoren notwendig sind. Zudem erfolgt die Messung direkt in dem elektrostriktiven Aktor selbst, so dass die Messung entsprechend genau ist.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung eine Infrarotkamera zur Temperaturerfassung und/oder eine elektrische Brückenschaltung zur Messung von temperaturabhängigen Eigenschaften des elektrostriktiven Aktors aufweist.
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Die Temperaturmessung bzw. eine Messung einer Temperaturänderung kann z. B. durch eine Infrarotkamera erfolgen, welche die gesamte Fläche oder Teilbereiche des optischen Elements erfasst, auf welche der elektrostriktive Aktor einwirkt. Die Messung kann dabei vorzugsweise kontinuierlich während des Betriebs durchgeführt werden.
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Alternativ oder ergänzend kann wenigstens eine elektrische Brückenschaltung eingesetzt werden. Die Brückenschaltung kann vorzugsweise mit einer Wechselspannung variabler Frequenz betrieben werden.
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Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung Temperatursensoren umfasst, die die Temperatur und/oder die Temperaturänderung des elektrostriktiven Aktors und/oder dessen Umgebung messen.
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Insofern nachfolgend und in den Ansprüchen von Temperatursensoren (plural) gesprochen wird, handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Grundsätzlich kann anstelle von mehreren Temperatursensoren jeweils auch nur ein einzelner Temperatursensor vorgesehen sein.
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Eine Messung der Temperatur und/oder der Temperaturänderung des elektrostriktiven Aktors hat sich als besonders geeignet herausgestellt um im Betrieb ein zeit- und ortsaufgelöstes Messergebnis zu erhalten.
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Aus den gemessenen Daten kann eine Temperaturverteilung des elektrostriktiven Aktors und/oder dessen Umgebung bestimmt werden.
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Aus den gemessenen Daten kann vorzugsweise mittels Simulation, mittels vorher berechneter Tabellen oder mittels Kalibrierung auf die Deformation der optisch wirksamen Oberfläche geschlossen werden.
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Die Temperaturmessung kann anhand eines zuvor bestimmten Zusammenhangs zwischen Temperatur und m31- oder d31-Koeffizient dazu genutzt werden, einen aktuellen temperaturabhängigen Wert für den m31- oder d31-Koeffizienten zeit- und ortsaufgelöst zu ermitteln.
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Durch die Temperatursensoren ist es möglich, ein lokal und zeitlich variierendes Temperaturfeld zu messen, um auf Basis dieser Messgrößen einen aktuellen Wert für den d31-Koeffizienten des piezoelektrischen Tensors zu ermitteln, der bei der Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors bzw. der einzelnen elektrostriktiven Komponenten des elektrostriktiven Aktors berücksichtigt werden kann.
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Es ist es auch möglich, Gruppen von elektrostriktiven Komponenten zu messen.
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Von Vorteil ist es, wenn die Temperatursensoren an der von dem optischen Element abgewandten Rückseite des elektrostriktiven Aktors angeordnet sind.
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Alternativ oder ergänzend kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Temperatursensoren an einer Seite, vorzugsweise einer dem elektrostriktiven Aktor zugewandten Seite (besonders bevorzugt der Rückseite), des optischen Elements zwischen elektrostriktiven Komponenten des elektrostriktiven Aktors angeordnet sind.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Temperatursensoren lokal zwischen der Rückseite des optischen Elements und den elektrostriktiven Komponenten des elektrostriktiven Aktors und/oder an der Rückseite des elektrostriktiven Aktors bzw. der elektrostriktiven Komponenten angeordnet sind. Es ist im Rahmen der Erfindung nicht notwendig, dass jeder elektrostriktiven Komponente ein Temperatursensor zugeordnet ist. Es kann ausreichend sein, wenn in vorzugsweise regelmäßigen Abständen Temperatursensoren vorgesehen sind bzw. wenn Gruppen von elektrostriktiven Komponenten jeweils ein Temperatursensor zugeordnet ist. Der Temperatursensor kann dabei vorzugsweise zwischen zwei elektrostriktiven Komponenten und/oder an der Rückseite einer der elektrostriktiven Komponenten angeordnet sein.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Temperatursensoren eingerichtet sind, um eine widerstandsbasierte Messung zu ermöglichen derart, dass die Temperatursensoren ein Material aufweisen, dessen Widerstand messbar mit der Temperatur variiert.
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Von Vorteil ist es, wenn die Temperatursensoren eingerichtet sind, um eine Temperaturänderung von 0,1 K und größer, bevorzugt von 0,03 K und größer, weiter bevorzugt von 0,01 K und größer, zu messen.
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Die vorgenannte Ausgestaltung der Temperatursensoren hat sich als besonders geeignet herausgestellt um Werte zu ermitteln, die eine geeignete Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors bzw. der einzelnen elektrostriktiven Komponenten des elektrostriktiven Aktors ermöglichen.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass Versorgungsleitungen, um den elektrostriktiven Aktor mit der Steuerspannung zu versorgen und Versorgungsleitungen, um die Temperatursensoren mit einer Betriebsspannung zu versorgen, wenigstens teilweise gemeinsam geführt sind und/oder funktionell und/oder physisch zu einer einheitlichen Leitungsbahn zusammengefasst sind und/oder identisch sind.
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Insbesondere in Kombination mit einer angepassten Steuereinrichtung kann es von Vorteil sein, als Zuleitungen für die Temperatursensoren im Wesentlichen diejenigen Verbindungen zu nutzen, welche auch die elektrostriktiven Komponenten mit der Steuerspannung versorgen.
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Die Erfinder haben erkannt, dass es von Vorteil ist, wenn die elektrischen Versorgungsleitungen der elektrostriktiven Komponenten sowie die elektrischen Leitungen für das Messsignal der Temperatursensoren zumindest über Teilstrecken gemeinsam geführt werden, im Besonderen, dass sie funktionell und/oder physisch zu einer einheitlichen Leiterbahn zusammengefasst werden.
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Insofern ergänzend oder alternativ zu den Temperatursensoren andere Sensoren bzw. andere Messstellen vorgesehen sind, können diese gegebenenfalls auf vergleichbare Weise mit elektrischer Spannung versorgt werden.
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Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung bei einer Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt wird, und beim Wechsel des Halbleitersubstrats (Wafer) ein Messsystem eingefahren wird, welches das Bild misst. Auf der Basis der Messung können dann entsprechende Korrekturen bei der Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors vorgenommen werden.
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Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass während des Wechselns des Halbleitersubstrats (Wafer) einmal der Ist-Zustand gemessen wird und dann eine definierte Spannung an den elektrostriktiven Aktor angelegt wird. Anschließend wird die Änderung gemessen, wodurch es möglich ist die Änderung auf die Deformation der optisch wirksamen Oberfläche des optischen Elements, insbesondere eines Spiegels, zurückzuführen. Aus dem Messergebnis kann somit zurückgeschlossen werden, wie stark sich die optisch wirksame Oberfläche deformiert hat. Hieraus kann dann auch bestimmt werden, welche Temperatur vorliegt, da die Abweichungen zu dem erwarteten Ergebnis aus der Temperaturänderung resultieren. Die Differenz zwischen dem erwarteten Messergebnis und dem gemessenen Messergebnis kann auf die Temperatur zurückgeführt werden, weshalb es möglich ist, auch auf diesem Weg die Temperatur bzw. eine Temperaturänderung zu bestimmen und den elektrostriktiven Aktor dann entsprechend anzusteuern, so dass die Temperaturänderung kompensiert und die Einstellgenauigkeit somit verbessert werden kann.
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Von Vorteil ist es, wenn die Steuereinrichtung auf Basis der Daten der Messeinrichtung eine erwartete Wellenfrontwirkung durch die Änderung der Oberflächenform und/oder eine Brechzahländerung ermittelt, und die Wellenfrontwirkung bei der Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors und/oder wenigstens eines Kompensationsmittels berücksichtigt.
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Die Erfinder haben erkannt, dass es von Vorteil ist, wenn auf Basis der Messinformationen eine ortsabhängige Temperaturverteilung des optischen Elements aktualisiert wird, daraus eine erwartete Wellenfrontwirkung durch Oberflächendeformation und/oder Änderung der Brechzahl ermittelt wird und diese Wellenfrontänderung bei der Ansteuerung von wenigstens einem Kompensationsmittel für niedrige Aberrationen berücksichtigt wird. Bei diesem Kompensationsmittel kann es sich neben dem elektrostriktiven Aktor auch oder alternativ um sonstige Aktoren der optischen Einrichtung bzw. eines optischen Systems handeln.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Kompensationsmittel als in Lichtrichtung oder senkrecht dazu verschiebbare Elemente und/oder als um die Lichtrichtung oder um senkrecht dazu stehende Achsen drehbare Elemente und/oder als deformierbare Elemente und/oder als lokal beheizbare Elemente und/oder als lokal kühlbare Elemente und/oder als gegeneinander verschiebbare Elemente, vorzugsweise als asphärisierte Platten, und/oder als austauschbare Elemente ausgebildet sind.
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Die vorgenannten Kompensationsmittel haben sich als besonders geeignet herausgestellt.
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Die im Rahmen der Erfindung genannten Messverfahren können alternativ oder ergänzend eingesetzt werden. Dies gilt insbesondere auch für Kombinationen aus Verfahren um direkt eine Temperatur, eine Temperaturänderung oder eine Temperaturverteilung zu messen und Verfahren, bei denen temperaturabhängige Eigenschaften des elektrostriktiven Aktors bzw. der einzelnen elektrostriktiven Komponenten gemessen und dann aus den gemessenen Werten eine Temperatur, eine Temperaturänderung oder eine Temperaturverteilung bestimmt wird.
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Auch das vorgenannte Verfahren, bei dem die Änderung der Oberflächenform bei einer spezifischen an den elektrostriktiven Aktor angelegten Spannung gemessen wird, kann in Kombination mit den anderen vorgenannten Messverfahren eingesetzt werden.
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Von Vorteil ist es, wenn das optische Element ein Spiegel, insbesondere ein lokal deformierbarer Spiegel, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage ist.
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Die erfindungsgemäße optische Einrichtung eignet sich hierfür in besonderer Weise.
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Hinsichtlich der vorteilhaften Ausgestaltungen und Weiterbildungen einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage wird auf die vorgenannten und auch die nachfolgenden Ausführungen entsprechend verwiesen.
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Das optische Element ist als Linse oder Spiegel eines Projektionsobjektivs ausgebildet, wobei das Projektionsobjektiv ein Teil einer Projektionsbelichtungsanlage ist.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Beeinflussung der Oberflächenform einer optisch wirksamen Oberfläche eines optischen Elements, wonach das optische Element funktionell mit einem elektrostriktiven Aktor verbunden wird, wonach der elektrostriktive Aktor, wenn dieser mit einer Steuerspannung versorgt wird, geeignet ist, die Oberflächenform der optisch wirksamen Oberfläche zu beeinflussen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest zeitweise, während der elektrostriktive Aktor die optisch wirksame Oberfläche des optischen Elements beeinflusst, die Temperatur und/oder eine Temperaturänderung des elektrostriktiven Aktors und/oder dessen Umgebung direkt gemessen und/oder indirekt bestimmt wird, um einen temperaturabhängigen Einfluss bei der Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors zu berücksichtigen. Hierbei ist das optische Element Teil eines Projektionsobjektivs, welches Teil einer Projektionsbelichtungsanlage ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es in besonders vorteilhafter Weise, die Temperatur und/oder eine Temperaturänderung des elektrostriktiven Aktors bzw. der einzelnen elektrostriktiven Komponenten des elektrostriktiven Aktors bei der Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors zu berücksichtigen und hieraus auch eine Temperaturverteilung zu bestimmen. Die Oberflächenform der optisch wirksamen Oberfläche lässt sich somit besonders exakt beeinflussen. Der elektrostriktive Aktor ist hierbei mit einem optischen Element verbunden, welches Teil eines Projektionsobjektivs ist, wobei das Projektionsobjektiv Teil einer Projektionsbelichtungsanlage ist.
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Hinsichtlich weiterer Merkmale, Ausgestaltungen und der Vorteile wird auf die vorstehenden und auch nachfolgenden Ausführungen zu der optischen Einrichtung analog verwiesen.
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Von Vorteil ist es, wenn aus den gemessenen Daten ein parasitärer Effekt auf die Oberflächenform der optisch wirksamen Oberfläche und/oder eine Änderung der Brechzahl des optischen Elements bestimmt wird.
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Bei einem Verfahren kann vorgesehen sein, dass das Anlegen einer elektrischen Spannung zu einer lateralen Verformung des elektrostriktiven Aktors in der Ebene des elektrostriktiven Aktors führt, und die gemessenen Daten dazu verwendet werden, einen Wert für einen den elektrostriktiven Transversaleffekt charakterisierenden m31- oder d31-Koeffizienten für die Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors derart anzupassen, dass temperaturabhängige Einflüsse berücksichtigt werden.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Änderung der Oberflächenform wenigstens einer der Oberflächen des optischen Elements, insbesondere der optisch wirksamen Oberfläche, bei einer spezifischen an den elektrostriktiven Aktor angelegten Spannung, insbesondere durch messbare Aberrationen, ermittelt und hieraus der m31- oder d31-Koeffizient bestimmt wird.
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Alternativ oder ergänzend kann es von Vorteil sein, wenn wenigstens eine temperaturabhängige Größe des elektrostriktiven Aktors, insbesondere eine Kapazität und/oder ein elektrischer Widerstand und/oder eine frequenzabhängige Impedanz bestimmt und hieraus der m31- oder d31-Koeffizient des elektrostriktiven Aktors bestimmt wird.
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Aus den gemessenen oder bestimmten Temperaturdaten bzw. den Daten zur Temperaturänderung lässt sich in einfacher Weise eine Temperaturverteilung des elektrostriktiven Aktors bzw. die Temperaturen und/oder der Temperaturänderungen der einzelnen elektrostriktiven Komponenten des elektrostriktiven Aktors bestimmen und deren Einflüsse entsprechend berücksichtigen.
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Aus der Temperaturverteilung kann, wie bereits ausgeführt, vorzugsweise mittels Simulation, mittels vorher berechneter Lookup-Tabellen oder mittels Kalibrierung auf die Deformation der optisch wirksamen Oberfläche geschlossen werden. Die Simulation kann im Besonderen mit den Methoden der Finite-Elemente-Analyse (FE-Rechnung) auf Basis eines Materialmodells durchgeführt werden. Die Änderungen der optisch wirksamen Oberfläche können in Aberrationen umgerechnet werden, was anhand vorher berechneter Sensivitäten erfolgen kann.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, das erfindungsgemäße Verfahren zur Korrektur von Abbildungsfehlern einer Projektionsbelichtungsanlage zu verwenden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in besonderer Weise zur Korrektur von Abbildungsfehlern einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, insbesondere einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie.
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Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie mit einem Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens eine optische Einrichtung mit einem optischen Element zur Korrektur von Abbildungsfehlern nach einem der Ansprüche 1 bis 20 aufweist. Die optische Einrichtung kann dabei gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen ausgebildet sein.
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Die Erfindung eignet sich besonders zur Verwendung mit mikrolithographischen DUV („Deep Ultra Violet“) - und EUV („Extreme-Ultra-Violet“) - Projektionsbelichtungsanlagen.
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Eine vorteilhafte Verwendung der Erfindung betrifft auch die Immersionslithographie, wobei Abbildungsfehler vorteilhaft korrigierbar sind.
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Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
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Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen schematisch:
- 1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage;
- 2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
- 3 eine immersionslithographische Projektionsbelichtungsanlage;
- 4 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße optische Einrichtung mit einem optischen Element und einem elektrostriktiven Aktor;
- 5 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit V der 4;
- 6 eine Darstellung nach 5 mit einer zu 5 alternativen Anordnung eines Temperatursensors;
- 7 eine prinzipmäßige Darstellung eines Querschnitts durch ein optisches Element und einen elektrostriktiven Aktor;
- 8 eine prinzipmäßige Darstellung einer elektrostriktiven Komponente eines elektrostriktiven Aktors zur Verdeutlichung einer lateralen Verformung der elektrostriktiven Komponente bzw. des elektrostriktiven Aktors;
- 9 eine exemplarische Darstellung eines elektrostriktiven Aktors mit einer Mehrzahl von elektrostriktiven Komponenten; und
- 10 eine prinzipmäßige Darstellung einer optischen Einrichtung aufweisend ein optisches Element, einen elektrostriktiven Aktor, Temperatursensoren, eine Messeinrichtung, eine Steuereinrichtung und ein Kompensationsmittel.
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1 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 400 für die Halbleiterlithographie, für die die Erfindung Anwendung finden kann. Ein Beleuchtungssystem 401 der Projektionsbelichtungsanlage 400 weist neben einer Strahlungsquelle 402 eine Optik 403 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 404 in einer Objektebene 405 auf. Beleuchtet wird ein im Objektfeld 404 angeordnetes Retikel 406, das von einem schematisch dargestellten Retikelhalter 407 gehalten ist. Ein lediglich schematisch dargestelltes Projektionsobjektiv 408 dient zur Abbildung des Objektfeldes 404 in ein Bildfeld 409 in einer Bildebene 410. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 406 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 409 in der Bildebene 410 angeordneten Wafers 411, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 412 gehalten ist. Die Strahlungsquelle 402 kann EUV-Strahlung 413, insbesondere im Bereich zwischen 5 Nanometer und 30 Nanometer, emittieren. Zur Steuerung des Strahlungswegs der EUV-Strahlung 413 werden optisch verschieden ausgebildete und mechanisch verstellbare optische Elemente 415, 416, 418, 419, 420 eingesetzt. Die optischen Elemente sind bei der in 1 dargestellten EUV-Projektionsbelichtungsanlage 400 als verstellbare Spiegel in geeigneten und nachfolgend nur beispielhaft erwähnten Ausführungsformen ausgebildet.
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Die mit der Strahlungsquelle 402 erzeugte EUV-Strahlung 413 wird mittels eines in der Strahlungsquelle 402 integrierten Kollektors derart ausgerichtet, dass die EUV-Strahlung 413 im Bereich einer Zwischenfokusebene 414 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor die EUV-Strahlung 413 auf einen Feldfacettenspiegel 415 trifft. Nach dem Feldfacettenspiegel 415 wird die EUV-Strahlung 413 von einem Pupillenfacettenspiegel 416 reflektiert. Unter Zuhilfenahme des Pupillenfacettenspiegels 416 und einer optischen Baugruppe 417 mit Spiegeln 418, 419, 420 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 415 in das Objektfeld 404 abgebildet.
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In 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 dargestellt. Die Projektionsbelichtungsanlage 100 weist ein Beleuchtungssystem 103, eine Retikelstage 104 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 105, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 102 bestimmt werden, einen Waferhalter 106 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 102 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich ein Projektionsobjektiv 107, mit mehreren optischen Elementen 108, die über Fassungen 109 in einem Objektivgehäuse 140 des Projektionsobjektivs 107 gehalten sind, auf.
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Die optischen Elemente 108 können als einzelne refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente 108, wie z. B. Linsen, Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen ausgebildet sein.
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Das grundsätzliche Funktionsprinzip der Projektionsbelichtungsanlage 100 sieht vor, dass die in das Retikel 105 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 102 abgebildet werden.
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Das Beleuchtungssystem 103 stellt einen für die Abbildung des Retikels 105 auf den Wafer 102 benötigten Projektionsstrahl 111 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 103 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 111 beim Auftreffen auf das Retikel 105 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
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Mittels des Projektionsstrahls 111 wird ein Bild des Retikels 105 erzeugt und von dem Projektionsobjektiv 107 entsprechend verkleinert auf den Wafer 102 übertragen. Dabei können das Retikel 105 und der Wafer 102 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 105 auf entsprechende Bereiche des Wafers 102 abgebildet werden.
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In
3 ist ein drittes Projektionsobjektiv 200 in Ausbildung als immersionslithographische DUV-Projektionsbelichtungsanlage dargestellt. Zum weiteren Hintergrund eines derartigen Projektionsobjektivs 200 wird beispielsweise auf die
WO 2005/069055 A2 verwiesen, deren entsprechender Inhalt durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung integriert sei; auf die genaue Funktionsweise wird an dieser Stelle deshalb nicht im Detail eingegangen.
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Erkennbar ist, vergleichbar mit der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 gemäß 2, eine Retikelstage 104, durch welche die späteren Strukturen auf dem Wafer 102, der auf dem Waferhalter 106 bzw. Wafertisch angeordnet ist, bestimmt werden. Das Projektionsobjektiv 200 der 3 weist hierzu ebenfalls mehrere optische Elemente, insbesondere Linsen 108 und Spiegel 201, auf.
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Im Rahmen der Erfindung können allerdings auch das Retikel 105, 406 die Retikelstage 104 bzw. der Retikelhalter 407, der Wafer 102, 411, der Waferhalter 106, 412 oder weitere Elemente im Bereich des Strahlengangs der Projektionsbelichtungsanlage 100, 400 oder des Projektionsobjektivs 200 als optische Elemente bezeichnet werden.
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Zur Korrektur von Abbildungsfehlern einer Projektionsbelichtungsanlage, beispielsweise der Projektionsbelichtungsanlagen 100, 400 oder des Projektionsobjektivs 200, kann sich eine gezielte Deformation deren optischer Elemente 108, 201, 415, 416, 418, 419, 420 eignen. Besonders effizient lassen sich Abbildungsfehler einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 400 dadurch korrigieren, dass einer oder mehrere Spiegel des Projektionsobjektivs 408 gezielt verformt werden.
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Innerhalb des Strahlengangs des Projektionsobjektivs 200 sind zwei Spiegel 201 vorgesehen, zwischen denen sich eine Zwischenfokusebene 414 befindet.
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Obwohl sich die Erfindung zur Korrektur der Abbildungsfehler grundsätzlich für die Deformation beliebiger optischer Elemente beliebiger Projektionsobjektive eignet, kann die Erfindung insbesondere zur Deformation optischer Elemente 201, 415, die an eine Zwischenfokusebene 414 angrenzen, vorteilhaft verwendet werden. Demnach können insbesondere die Spiegel 201 des immersionslithographischen Projektionsobjektivs der 3 erfindungsgemäß deformierbar ausgebildet sein.
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Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen 100, 400 oder in einem Projektionsobjektiv 200, insbesondere auch nicht mit dem beschriebenen Aufbau, beschränkt.
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Die Erfindung sowie das nachfolgende Ausführungsbeispiel sind ferner nicht auf eine spezifische Bauform beschränkt zu verstehen. Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar.
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Die 4 bis 7 und die 10 zeigen eine optische Einrichtung 1 mit einem optischen Element 2 und einem elektrostriktiven Aktor 3. Die optische Einrichtung 1 kann Teil einer Projektionsbelichtungsanlage 100, 400 oder eines Projektionsobjektivs 200 für die Halbleiterlithographie, insbesondere Teil einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 400 oder einer immersionslithographischen DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 sein.
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Bei dem optischen Element 2 kann es sich insbesondere um eine Linse oder einen Spiegel handeln. Vorzugsweise handelt es sich bei dem optischen Element 2 um ein adaptives optisches Element, insbesondere eine deformierbare Linse oder einen deformierbaren Spiegel, insbesondere von Projektionsbelichtungsanlagen 100, 400 oder eines Projektionsobjektivs 200 , vorzugsweise einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 400 oder eines immersionslithographischen DUV-Projektionsobjektivs 200. Besonders bevorzugt ist das optische Element 2 als Spiegel 201 des immersionslithographischen DUV-Projektionsobjektivs 200 oder als Spiegel 415, 416, 418, 419, 420 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 400 ausgebildet. Ganz besonders bevorzugt ist das optische Element 2 zwischen dem Retikel 105, 406 und dem Wafer 102, 411 angeordnet. Ganz besonders bevorzugt ist das optische Element 2 als einer der Spiegel des Projektionsobjektivs 408 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 400, als Linse 108 der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 oder als Linse 201 des immersionslithographischen DUV-Projektionsobjektivs 200 ausgebildet.
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Das erfindungsgemäße optische Element 2 kann auch als Linse 108 einer DUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 bzw. eines immersionslithographischen DUV-Projektionsobjektivs 200 ausgebildet sein.
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Die optische Einrichtung 1 ist vorzugsweise Teil einer Vorrichtung zur Korrektur von Abbildungsfehlern einer Projektionsbelichtungsanlage 100, 400 oder eine Projektionsobjektivs 200 und das optische Element 1 hierzu als Linse oder Spiegel der Projektionsbelichtungsanlage 100, 400 oder des Projektionsobjektivs 200 ausgebildet.
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Die optische Einrichtung 1 mit dem optischen Element 2 wird in den Ausführungsbeispielen zwar anhand einer Linse, insbesondere eines Spiegels, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage näher dargestellt, ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Es kann sich bei der optischen Einrichtung um eine beliebige optische Einrichtung 1 mit einem beliebigen optischen Element 2 handeln. Die Ausführungsbeispiele sind entsprechend zu verstehen.
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Der elektrostriktive Aktor 3 ist derart gestaltet, dass dieser durch das Anlegen einer Steuerspannung verformbar ist. Der elektrostriktive Aktor 3 ist mit dem optischen Element 2 funktionell verbunden, um die Oberflächenform einer optisch wirksamen Oberfläche 2a des optischen Elementes 2 zu beeinflussen.
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Vorgesehen ist eine Steuereinrichtung 4, um den elektrostriktiven Aktor 3 mit der Steuerspannung zu versorgen. Die Steuereinrichtung 4 ist in 10 schematisch dargestellt.
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Eine Messeinrichtung 5 ist vorgesehen, welche eingerichtet ist, um zumindest zeitweise, während der elektrostriktive Aktor 3 die optisch wirksame Oberfläche 2a des optischen Elements 2 beeinflusst, die Temperatur und/oder eine Temperaturänderung des elektrostriktiven Aktors und/oder dessen Umgebung direkt zu messen und/oder indirekt zu bestimmen. Anhand der Daten bzw. der Messgrößen kann dann ein temperaturabhängiger Einfluss bei einer Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors 3 berücksichtigt werden.
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Die Steuereinrichtung 4 ist eingerichtet, um unter Berücksichtigung der Daten der Messeinrichtung 5 eine gewünschte Deformation der optisch wirksamen Oberfläche 2a einzustellen und hierzu den elektrostriktiven Aktor entsprechend anzusteuern.
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Die Messeinrichtung 5 ist schematisch in der 10 dargestellt.
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In den Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Messeinrichtung 5 wenigstens eine der nachfolgenden Größen misst,
- - die Temperatur und/oder die Temperaturänderung des elektrostriktiven Aktors 3 und/oder
- - die Temperatur und/oder die Temperaturänderung in der Umgebung des elektrostriktiven Aktors 3 und/oder
- - temperaturabhängige Eigenschaften des elektrostriktiven Aktors, und/oder
- - die Änderung der Oberflächenform wenigstens einer der Oberflächen 2a des optischen Elements 2 bei einer spezifischen an den elektrostriktiven Aktor 3 angelegten elektrischen Spannung, um über die Messung der Oberflächenform eine Sensorabweichung der Temperatursensoren durch einen Vergleich mit bekannten Sollwerten (beispielsweise aus einer Lookup-Tabelle etc.) zu erfassen und ggf. zu korrigieren.
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Unter der Messung der Temperatur und/oder der Temperaturänderung in der Umgebung des elektrostriktiven Aktors ist zu verstehen, dass derart benachbart zu dem elektrostriktiven Aktor gemessen wird, dass die gemessene Temperatur oder Temperaturänderung noch Rückschlüsse auf eine Temperatur bzw. eine Temperaturänderung des elektrostriktiven Aktors beispielsweise durch Simulationen oder vorher berechneter Tabellen ermöglicht.
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Vorzugsweise ist die Messeinrichtung 5 derart eingerichtet, dass diese fortlaufend während des Betriebs des elektrostriktiven Aktors 3 misst. Die Messung kann dabei auch während Betriebspausen der Projektionsbelichtungsanlage 100, 400 oder des Projektionsobjektives 200 erfolgen, wie z. B. beim Wechseln des Halbleitersubstrats, insbesondere des Wafers 411, 102 oder der Maske der Projektionsbelichtungsanlage 100, 400.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung 5 nur zeitweise, während der elektrostriktive Aktor 3 die optisch wirksame Oberfläche 2a des optischen Elements 2 beeinflusst, misst.
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In den Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Messeinrichtung 5 eine Temperaturverteilung des elektrostriktiven Aktors 3 misst bzw. bestimmt, wozu die Messeinrichtung 5 entsprechend eingerichtet ist und eine entsprechende Anzahl an Messpunkten vorgesehen sind.
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Der elektrostriktive Aktor 3 ist in den Ausführungsbeispielen derart ausgebildet, dass das Anlegen einer elektrischen Spannung zu einer lateralen Verformung des elektrostriktiven Aktors 3 in der Ebene des elektrostriktiven Aktors 3 führt.
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Die Steuereinrichtung 4 ist eingerichtet, um anhand der von der Messeinrichtung 5 ermittelten Daten einen Wert für einen den elektrostriktiven Transversaleffekt charakterisierenden m31- oder d31-Koeffizienten zur Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors 3 anzupassen, um den temperaturabhängigen Einfluss zu berücksichtigen.
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Der m31- oder d31-Koeffizient bzw. dessen Auswirkung (laterale Verformung) auf den elektrostriktiven Aktor ist prinzipmäßig in den 7 und 8 dargestellt. In der 7 ist dabei auch noch ein m33- oder d33-Koeffizient dargestellt, dies jedoch nur der Vollständigkeit halber. In den Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass nicht der m33- oder d33-Koeffizient, sondern der m31- oder d31-Koeffizient berücksichtigt wird.
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Die Steuereinrichtung 5 ist eingerichtet, um thermische Änderungen von Materialparametern innerhalb des elektrostriktiven Aktors 3 und/oder von Bauteilen in der Umgebung des elektrostriktiven Aktors 3 zu berücksichtigen.
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Wie in den 4 bis 7 und der 10 dargestellt ist, kann der elektrostriktive Aktor 3 vorzugsweise mittels eines Klebers 6 an dem optischen Element 2 befestigt sein. Möglich sind hier auch andere Befestigungsvarianten, insbesondere ein Lötverbindung, die Befestigung mittels eines Klebers 6 bzw. einer Kleberschicht hat sich jedoch als besonders geeignet herausgestellt. Das optische Element ist hierbei Teil eines Projektionsobjektivs, welches Teil einer Projektionsbelichtungsanlage ist.
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Der elektrostriktive Aktor 3 ist in den Ausführungsbeispielen an einer von der optisch wirksamen Oberfläche 2a abgewandten Rückseite 2b des optischen Elements 2 angeordnet.
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Alternativ und/oder ergänzend kann der elektrostriktive Aktor 3 auch auf der optisch wirksamen Oberfläche 2a des optischen Elements außerhalb eines Lichtbereichs oder auf einer Seitenfläche des optischen Elements 2 angeordnet sein (beides ist nicht dargestellt).
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Der elektrostriktive Aktor 3 kann sich über einen Abschnitt bzw. einen Teilbereich der Rückseite 2b des optischen Elements 2 oder auch über die vollständige Rückseite 2b des optischen Elements 2 erstrecken. Vorgesehen sein kann auch die Verwendung von mehreren elektrostriktiven Aktoren 3, die jeweils über einen Teilbereich, vorzugsweise einen Teilbereich der Rückseite 2b des optischen Elements 2, verteilt sind.
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Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung kann auch vorgesehen sein, dass der elektrostriktive Aktor 3 jeweils nur einen Abschnitt der optisch wirksamen Oberfläche 2a des optischen Elements 2 beeinflusst.
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In den Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 4 eingerichtet ist, um die thermische Änderung der Steifigkeit und die thermische Dehnung des Klebers 6 bei der Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors 3 zu berücksichtigen. Die Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors 3 kann somit unter Berücksichtigung der Auswirkung von Temperaturänderungen des Klebers 6 erfolgen, so dass bei der Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors 3 berücksichtigt wird, welche Auswirkungen Temperaturänderungen des Klebers 6 auf die optisch wirksame Oberfläche 2a des optischen Elements 2 haben. Entsprechend kann auch eine thermisch bedingte Änderung der Dehnung oder Steifigkeit einer Lötverbindung und/oder des Substrates des optischen Elements berücksichtigt werden.
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Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der elektrostriktive Aktor 3 eine Mehrzahl von elektrostriktiven Komponenten 7 aufweist. Dies ist exemplarisch in den 4 bis 7, der 10 und insbesondere der 9 dargestellt. Der elektrostriktive Aktor 3 kann vorzugsweise als elektrostriktive Matte ausgebildet sein. Es können einer oder mehrere Aktoren 3 unter dem Spiegelsubstrat angebracht sein. Dabei können die Aktoren 3 auch in einer oder mehreren Einheiten zusammengefasst sein. Die Verteilung der elektrostriktiven Komponenten 7 des elektrostriktiven Aktors 3, insbesondere in einer Ausführungsform als Matte, ist vorzugsweise regelmäßig, wobei die Darstellung in der 9 hierfür beispielhaft, nicht jedoch beschränkend ist.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung 5 temperaturabhängige Eigenschaften des elektrostriktiven Aktors 3, insbesondere eine Kapazität und/oder einen elektrischen Widerstand und/oder eine frequenzabhängige Impedanz des elektrostriktiven Aktors misst.
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Im Ausführungsbeispiel kann auch vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung 5 eine Infrarotkamera zur Temperaturerfassung und/oder eine elektrische Brückenschaltung zur Messung von temperaturabhängigen Eigenschaften des elektrostriktiven Aktors 3 aufweist. Die vorgenannten Varianten sind in den Ausführungsbeispielen zwar nicht dargestellt, jedoch für den Fachmann umsetzbar. Die vorgenannten Messverfahren können alternativ oder ergänzend eingesetzt werden.
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Im Ausführungsbeispiel ist, wie in den 4 bis 7 und in der 10 dargestellt, vorgesehen, dass die Messeinrichtung 5 Temperatursensoren 8 umfasst, die die Temperatur und/oder die Temperaturänderung und/oder die Temperaturverteilung des elektrostriktiven Aktors und/oder dessen Umgebung messen.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass jeder elektrostriktiven Komponente 7 oder einer Gruppe von elektrostriktiven Komponenten ein Temperatursensor 8 zugeordnet ist. In den 4, 5 und 6 ist jeweils ein Temperatursensor 8 exemplarisch dargestellt, es können jedoch auch mehrere Temperatursensoren 8 vorgesehen sein, insbesondere kann jedem der elektrostriktiven Komponenten 7 ein Temperatursensor 8 zugeordnet sein.
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In dem Ausführungsbeispiel nach den 4 und 5 ist vorgesehen, dass die Temperatursensoren an einer von dem optischen Element 2 abgewandten Rückseite 3a des elektrostriktiven Aktors 3 angeordnet sind. In dem Ausführungsbeispiel befindet sich der Temperatursensor 8 konkret an der Rückseite 3a einer der elektrostriktiven Komponenten 7 des elektrostriktiven Aktors 3.
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In der 6 ist eine alternative Positionierung dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel nach 6 ist der Temperatursensor 8 an einer Seite des optischen Elements 2, im Ausführungsbeispiel an der dem elektrostriktiven Aktor 3 zugewandten Rückseite 2b des optischen Elements 2 zwischen elektrostriktiven Komponenten 7 des elektrostriktiven Aktors 3 positioniert. Es handelt sich hierbei um eine alternative und/oder ergänzende Platzierung der Temperatursensoren 8, die auch in Kombination mit der Platzierung, so wie diese in den 4 und 5 dargestellt ist, eingesetzt werden kann.
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Die Temperatursensoren 8, die in dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen elektrostriktiven Komponenten 7 angeordnet sein können, sind, wenn der elektrostriktive Aktor 3 entsprechend oder ähnlich zu der in 9 dargestellten Variante ausgebildet ist, in Lücken bzw. Freiräumen 3b des elektrostriktiven Aktors 3 angeordnet.
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Die Temperatursensoren 8 können eingerichtet sein, um eine widerstandsbasierte Messung zu ermöglichen, insbesondere derart, dass die Temperatursensoren 8 ein Material aufweisen, dessen Widerstand messbar mit der Temperatur variiert. Vorzugsweise sind die Temperatursensoren 8 eingerichtet, um Temperaturänderungen von 0,1 K, bevorzugt 0,03 K, weiter bevorzugt um 0,01 K, zuverlässig detektieren zu können.
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In den Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass Versorgungsleitungen 9, um den elektrostriktiven Aktor 3 bzw. dessen elektrostriktiven Komponenten 7 mit der Steuerspannung zu versorgen und Versorgungsleitungen 10, um die Temperatursensoren 8 mit einer Betriebsspannung für die Messung zu versorgen, wenigstens teilweise gemeinsam geführt bzw. zu einer einheitlichen Leitungsbahn zusammengefasst sind.
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In den Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 4 auf Basis der Daten der Messeinrichtung 5 eine erwartete Wellenfrontwirkung durch die Änderung der Oberflächenform und/oder eine Brechzahländerung ermittelt, und die Wellenfrontwirkung bei der Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors 3 und/oder wenigstens eines Kompensationsmittels 11 berücksichtigt.
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Ein Kompensationsmittel 11 ist schematisch in der 10 dargestellt.
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In nicht näher dargestellter Weise kann das oder können die Kompensationsmittel 11 als in Lichtrichtung oder senkrecht dazu verschiebbare Elemente und/oder als um die Lichtrichtung oder um senkrecht dazu stehende Achsen drehbare Elemente und/oder als deformierbare Elemente und/oder als lokal heizbare Elemente und/oder als lokal kühlbare Elemente und/oder als gegeneinander verschiebbare Elemente, vorzugsweise als asphärisierte Platten, und/oder als austauschbare Elemente ausgebildet sein.
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In der 10 ist schematisch dargestellt, dass die Daten der Temperatursensoren 8 (oder die Daten eines anderen Messverfahrens oder anderer Messstellen) von der Messeinrichtung 5 erfasst und der Steuereinrichtung 4 zur Verfügung gestellt werden. Die Steuereinrichtung 4 kann dann den elektrostriktiven Aktor 3 ansteuern, insbesondere einen Wert für einen den elektrostriktiven Transversaleffekt charakterisierenden m31- oder d31-Koeffizienten zur Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors 3 zur Verfügung stellen und dabei temperaturabhängige Einflüsse berücksichtigen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann, wie in 10 ebenfalls dargestellt, auch vorgesehen sein, dass die Daten der Steuereinrichtung 4 verwendet werden, um ein Kompensationsmittel 11 für niedrige Aberrationen entsprechend anzusteuern, so dass die temperaturabhängigen Einflüsse entsprechend berücksichtigt werden können. In der 8 ist exemplarisch eine laterale Verformung des elektrostriktiven Aktors 3 entsprechend dem m31- oder d31-Koeffizienten dargestellt. Die strichlinierte Linie in 8 zeigt den Zustand des elektrostriktiven Aktors 3 bzw. einer elektrostriktiven Komponente 7 in einer Draufsicht, beispielsweise auf die Rückseite 3a nach dem Anlegen einer Spannung. Die durchgezogene Linie zeigt dann den Zustand des elektrostriktiven Aktors 3 bzw. der elektrostriktiven Komponente 7 vor dem Anlegen der Spannung.
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Die 4 zeigt einen vorteilhaften Aufbau der optischen Einrichtung 1, auf den die erfindungsgemäße Lösung jedoch nicht beschränkt ist.
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Wie bereits dargestellt, ist das optische Element 2 vorzugsweise über einen Kleber 6 bzw. eine Kleberschicht mit der Rückseite 2b des optischen Elements 2 verbunden, dies ist vergrößert auch in 5 und 6 entsprechend dargestellt.
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Der elektrostriktive Aktor 3 setzt sich im Ausführungsbeispiel aus einer Mehrzahl von elektrostriktiven Komponenten 7 zusammen. Der elektrostriktive Aktor 3 kann als elektrostriktive Matte ausgebildet sein.
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Der elektrostriktive Aktor 3 bzw. dessen elektrostriktive Komponenten 7 sind über Versorgungsleitungen 9 bzw. einen elektrischen Kontakt mit Spannung versorgt. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Versorgungsleitung 9 direkt zu den elektrostriktiven Komponenten 7 führen. Alternativ kann zur unmittelbaren Kontaktierung der elektrostriktiven Komponenten 7 auch vorgesehen sein, dass an deren Rückseite 3a ein elektrischer Kontakt bzw. eine elektrisch leitende Schicht ausgebildet ist, der bzw. die wiederum dann elektrische Versorgungsleitungen kontaktiert, so wie in 5 und 6 dargestellt.
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An der Rückseite 3a des elektrostriktiven Aktors 3 bzw. dessen elektrostriktiven Komponenten 7 ist in den Ausführungsbeispielen gemäß den 4 bis 6 noch eine Isolationsschicht 12 vorgesehen, welche den elektrischen Kontakt bzw. die elektrisch leitende Schicht 9 wenigstens teilweise nach außen abschirmt.
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In 5 ist eine Anordnung der Temperatursensoren 8 an der Rückseite 3a des elektrostriktiven Aktors 3 dargestellt. Die Versorgung mit Spannung erfolgt dabei durch Versorgungsleitungen 10, die zumindest teilweise mit den Versorgungsleitungen 9 gemeinsam geführt sind.
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Die 6 zeigt hierzu eine alternative Darstellung, bei der vorgesehen ist, dass die Temperatursensoren 8 in Lücken bzw. Freiräumen 3b zwischen elektrostriktiven Komponenten 7 an der Rückseite 2b des optischen Elements 2 angeordnet sind.
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Es sind auch Mischungen aus den 5 und 6 möglich, insbesondere kann vorgesehen sein, dass mehr Temperatursensoren 8 eingesetzt werden, insbesondere dass jedem der elektrostriktiven Komponenten 7 oder einer Gruppe von elektrostriktiven Komponenten 7 jeweils ein Temperatursensor 8 zugeordnet wird.
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Wie in den 5 und 6 dargestellt, können die Temperatursensoren 8 vorzugsweise mittels einer Kleberschicht 6a an der Rückseite 2b des optischen Elements 2 oder an der Rückseite 3a des elektrostriktiven Aktors 3 bzw. dessen elektrostriktiven Komponenten 7 befestigt sein. Die thermische Änderung der Steifigkeit und/oder die thermische Dehnung des Klebers 6a und/oder anderer beteiligter Komponenten bei der Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors kann gegebenenfalls bei der Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors ebenfalls berücksichtigt werden. Dies kann vorteilhaft für eine Driftreduktion bzw. Driftkorrektur sein.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel dient auch zur Darstellung eines optischen Elements 2 zur Verwendung in einer optischen Einrichtung 1, so wie dies in Anspruch 22 dargestellt ist.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel dient ferner auch zur Darstellung eines Verfahrens zur Beeinflussung der Oberflächenform einer optisch wirksamen Oberfläche 2a eines optischen Elements 2, wonach vorgesehen ist, dass zumindest teilweise, während der elektrostriktive Aktor 3 die optisch wirksame Oberfläche 2a des optischen Elements 2 beeinflusst, die Temperatur und/oder eine Temperaturänderung und/oder eine Temperaturverteilung des elektrostriktiven Aktors 3 und/oder dessen Umgebung direkt gemessen und/oder indirekt bestimmt wird, um einen temperaturabhängigen Einfluss bei der Ansteuerung des elektrostriktiven Aktors 3 zu berücksichtigen. Vorzugsweise wird die vorgenannte Messung zumindest zeitweise durchgeführt, während der Aktor 3 die Oberfläche 2a des optischen Elements 2 aktiv beeinflusst, d. h. während an dem Aktor 3 elektrische Spannung anliegt. Aus den gemessenen Daten kann dann ein parasitärer Effekt auf die Oberflächenform der optisch wirksamen Oberfläche 2a und/oder eine Änderung der Brechzahl des optischen Elements 2 bestimmt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 20020048906 [0007]
- US 7492077 [0008]
- WO 2005/069055 A2 [0119]
