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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Anordnung für die Mikrolithographie, die für die Verwendung von UV Nutzlicht geeignet ist, insbesondere von Licht im extremen ultravioletten (EUV) Bereich. Weiterhin betrifft die Erfindung eine optische Abbildungseinrichtung mit einer solchen Anordnung. Die Erfindung lässt sich im Zusammenhang mit beliebigen optischen Abbildungsverfahren einsetzen. Besonders vorteilhaft lässt sie sich bei der Herstellung oder der Inspektion mikroelektronischer Schaltkreise sowie der hierfür verwendeten optischen Komponenten (beispielsweise optischer Masken) einsetzen.
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Die im Zusammenhang mit der Herstellung mikroelektronischer Schaltkreise verwendeten optischen Einrichtungen umfassten typischerweise eine Mehrzahl optischer Elementeinheiten, die ein oder mehrere optische Elemente wie Linsen, Spiegel oder optische Gitter umfassen, die im Abbildungslichtpfad angeordnet sind. Diese optischen Elemente wirken typischerweise in einem Abbildungsprozess zusammen, um ein Bild eines Objekts (beispielsweise ein auf einer Maske gebildetes Muster) auf ein Substrat (beispielsweise einen so genannten Wafer) zu transferieren. Die optischen Elemente sind typischerweise in einer oder mehreren funktionalen Gruppen zusammengefasst, die gegebenenfalls in separaten Abbildungseinheiten gehalten sind. Insbesondere bei hauptsächlich refraktiven Systemen, die mit einer Wellenlänge im so genannten Vakuum-Ultraviolett-Bereich (VUV, beispielsweise bei einer Wellenlänge von 193 nm) arbeiten, sind solche Abbildungseinheiten häufig aus einen Stapel optischer Module gebildet, die ein oder mehrere optische Elemente halten. Diese optischen Module umfassen typischerweise eine Stützstruktur mit einer im Wesentlichen ringförmigen äußeren Stützeinheit, die einen oder mehrere optische Elementhalter abstützt, die ihrerseits das optische Element halten.
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Die immer weiter voranschreitende Miniaturisierung von Halbleiterbauelementen führt zu einem ständigen Bedarf an erhöhter Auflösung der ihre Herstellung verwendeten optischen Systeme. Dieser Bedarf an erhöhter Auflösung bedingt den Bedarf an einer erhöhten numerischen Apertur (NA) und einer erhöhten Abbildungsgenauigkeit der optischen Systeme.
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Ein Ansatz, um eine erhöhte optische Auflösung zu erhalten, besteht darin, die Wellenlänge des in dem Abbildungsprozess verwendeten Lichtes zu verringern. In den vergangenen Jahren wurde verstärkt die Entwicklung von Systemen vorangetrieben, bei denen Licht im so genannten extremen Ultraviolettbereich (EUV) verwendet wird, typischerweise bei Wellenlängen von 5 nm bis 20 nm, in den meisten Fällen bei einer Wellenlänge von etwa 13 nm. In diesem EUV-Bereich ist es nicht mehr möglich, herkömmliche refraktive optische Systeme zu verwenden. Dies ist dadurch bedingt, dass die für refraktive optische Systeme verwendeten Materialien in diesem EUV-Bereich einen Absorptionsgrad aufweisen, der zu hoch ist um mit der verfügbaren Lichtleistung akzeptable Abbildungsergebnisse zu erzielen. Folglich müssen in diesem EUV-Bereich reflektive optische Systeme für die Abbildung verwendet werden.
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Dieser Übergang zu rein reflektiven optischen Systemen mit hoher numerischer Apertur (z. B. NA > 0,4 bis 0,5) im EUV-Bereich führt zu erheblichen Herausforderungen im Hinblick auf das Design der Abbildungseinrichtung.
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Die oben genannten Faktoren führen zu sehr strengen Anforderungen hinsichtlich der Position und/oder Orientierung der optischen Elemente, die an der Abbildung teilnehmen, relativ zueinander sowie hinsichtlich der Deformation der einzelnen optischen Elemente, um eine gewünschte Abbildungsgenauigkeit erzielen. Zudem ist es erforderlich, diese hohe Abbildungsgenauigkeit über den gesamten Betrieb, letztlich über die Lebensdauer des Systems aufrechtzuerhalten.
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Als Konsequenz müssen die Komponenten der optischen Abbildungseinrichtung (also beispielsweise die optischen Elemente der Beleuchtungseinrichtung, die Maske, die optischen Elemente der Projektionseinrichtung und das Substrat), die bei der Abbildung zusammenwirken, in einer wohldefinierten Weise abgestützt werden, um eine vorgegebene wohldefinierte räumliche Beziehung zwischen diesen Komponenten einzuhalten und eine minimale unerwünschte Deformation dieser Komponenten zu erzielen, um letztlich eine möglichst hohe Abbildungsqualität zu erreichen. Dementsprechend ist besonders hoher Aufwand für die deformationsentkoppelte Abstützung der optischen Elemente zu betreiben, um diese möglichst frei von parasitären Spannungen zu halten, die andernfalls zu unerwünschten Deformationen der optischen Elemente führen könnten.
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Eine Herausforderung besteht hierbei häufig darin, dass die optischen Elemente einer thermalen Last ausgesetzt sind (z. B. in Form von Wärme aus absorbiertem Nutzlicht) und sich hierunter verformen. Diese Verformung resultiert üblicherweise aus der thermischen Ausdehnung des Werkstoffes des optischen Materials. Diese Verformung an den optisch wirksamen Flächen bedingt meist eine Abweichung der optischen Fläche von ihrer Soll-Geometrie (sofern sie nicht bereits im Herstellprozess des optischen Elements antizipiert werden kann), die häufig als Passefehler bezeichnet wird. Dieser Passefehler beeinträchtigt die Abbildungseigenschaften des Bauteils, z. B. durch eine Abweichung der Krümmung der optischen Fläche von ihrer Soll-Krümmung.
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Eine solche thermisch bedingte Verformung kann durch eine entsprechende Kühlung des optischen Elements reduziert werden. In EUV Belichtungssystemen befinden sich die optischen Elemente in einem Vakuum, weshalb Wärme hauptsächlich mittels Wärmeleitung abgeführt werden muss, um eine ausreichende Wärmeabfuhr zu erzielen. Hierzu ist also ein Kühler erforderlich, der das optische Element kontaktiert. Dieser Kühler muss entsprechend gehalten werden (beispielsweise über einen Tragrahmen oder dergleichen). Problematisch ist hierbei, dass bedingt durch den Kontakt des Kühlers mit dem optischen Element ein weiterer Lastpfad bzw. Kraftfluss eingeführt wird, der kinematisch parallel zu der deformationsentkoppelnden Abstützung des optischen Elements verläuft und diese gegebenenfalls zumindest teilweise überbrückt, sodass es zur Einleitung unerwünschter parasitärer Spannungen in das optische Element kommen kann. Zudem kann es hierdurch zu einer Veränderung des dynamischen Verhaltens der Anordnung ebenso wie zu einem Einbringen von Schwingungen (beispielweise strömungsbedingten Schwingungen) in das optische Element kommen.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine optische Anordnung für die Mikrolithographie und eine entsprechende optische Abbildungseinrichtung mit einer solchen Anordnung sowie ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche bzw. welches die zuvor genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist und insbesondere auf möglichst einfache und kostengünstige Weise eine optische Abbildung möglichst hoher Abbildungsqualität ermöglicht.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
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Der Erfindung liegt die technische Lehre zugrunde, dass man auf einfache und kostengünstige Weise eine optische Abbildung hoher Abbildungsqualität erzielen kann, wenn die Kühleinrichtung derart mit dem optischen Element verbunden ist, dass die Abstützung der Kühleinrichtung über die Abstützung des optischen Elements erfolgt. Hiermit ist es in einfacher Weise möglich, die definierte, deformationsentkoppelnde Abstützung des optischen Elements zu gewährleisten und das Risiko einer Überbrückung dieser Abstützung durch eine steife separate Abstützung der Kühleinrichtung zu reduzieren bzw. gegebenenfalls sogar vollständig vermeiden. Die dann zur gemeinsamen Abstützung des optischen Elements und der Kühleinrichtung verwendete(n) Stützeinheit(en) müssen dann lediglich an die zusätzlich abzustützende Masse der Kühleinrichtung und die hieraus resultierenden Lasten angepasst werden.
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Nach einem Aspekt betrifft die Erfindung daher eine Anordnung einer optischen Abbildungseinrichtung für die Mikrolithographie, insbesondere für die Verwendung von Licht im extremen UV-Bereich (EUV), mit einer Stützstruktur, einem optischen Element, und einer Kühleinrichtung. Die Stützstruktur ist dazu ausgebildet, das optische Element abzustützen, wobei das optische Element zur Abstützung über wenigstens eine Stützeinheit mit der Stützstruktur verbunden ist. Die Kühleinrichtung ist dazu ausgebildet, das optische Element zu kühlen, wobei die Kühleinrichtung das optische Element zur Wärmeübertragung kontaktiert. Die Kühleinrichtung ist derart mit dem optischen Element verbunden, dass die Abstützung der Kühleinrichtung über die wenigstens eine Stützeinheit erfolgt.
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Grundsätzlich kann ein Teil der für die Abstützung der Kühleinrichtung erforderlichen Stützkräfte durch eine separate Abstützung der Kühleinrichtung erfolgen. So kann beispielsweise eine separate, weiche bzw. schwingungsentkoppelnde Abstützung (z. B. nach Art einer Gravitationskompensation) vorgesehen sein, welche zumindest einen (statischen) Teil der Gewichtskraft der Kühleinrichtung aufnimmt, während die wenigstens eine Stützeinheit zumindest die zusätzlichen dynamischen Lasten aufnimmt, die aus der Masse der Kühleinrichtung resultieren. Bevorzugt ist die wenigstens einen Stützeinheit dazu ausgebildet, das optische Element und die Kühleinrichtung im Betrieb der optischen Abbildungseinrichtung zumindest im Wesentlichen vollständig abzustützen. Hierdurch erübrigt sich eine separate Abstützung für die Kühleinrichtung, sodass die beschriebenen Vorteile besonders gut zum Tragen kommen.
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Die Anordnung der Kühleinrichtung in den Stützkraftfluss kann grundsätzlich an beliebiger Stelle erfolgen. So kann die Kühleinrichtung in einem Stützkraftfluss zwischen dem optischen Element und der wenigstens einen Stützeinheit angeordnet sein. Ebenso kann zusätzlich oder alternativ das optische Element in einem Stützkraftfluss zwischen der Kühleinrichtung und der wenigstens einen Stützeinheit angeordnet sein. Bei bevorzugten Gestaltungen, die ausschließlich die letztere Variante realisieren, sind dann die wenigstens einen Stützeinheit und das optische Element dazu ausgebildet, die Kühleinrichtung abzustützen. Mithin wird dann die Kühleinrichtung ausschließlich über das optische Element und dessen wenigstens eine Stützeinheit getragen.
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Die Verbindung zwischen dem optischen Element und der Kühleinrichtung kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise erfolgen, solange unter den thermalen Lasten ein dauerhafter Verbund mit ausreichend geringem thermischem Widerstand bzw. ausreichend hohem Wärmedurchgang erzielt wird. Hierbei kann es sich um eine unlösbare Verbindung (also beispielsweis eine stoffschlüssige Verbindung) handeln. Bevorzugt ist die Kühleinrichtung aber lösbar mit dem optischen Element verbunden. Auch hier können (einzeln oder in beliebiger Kombination) beliebige geeignete Verbindungsarten (also beispielsweis eine kraftschlüssige Verbindung und/oder eine formschlüssige Verbindung) zum Einsatz kommen. Bei besonders einfach gestalteten Varianten ist die Kühleinrichtung über eine Schraubverbindung und/oder eine Klemmverbindung mit dem optischen Element verbunden.
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Die Anbindung der Kühleinrichtung an dem optischen Element kann über eine oder mehrere geeignete Schnittstelleneinheiten erfolgen, über welche teilweise oder vollständig auch der Wärmetransport erfolgt. Bevorzugt ist die Kühleinrichtung über eine Schnittstelleneinheit mit dem optischen Element verbunden, wobei die Schnittstelleneinheit dann insbesondere dazu ausgebildet sein kann, Relativbewegungen zwischen dem optischen Element und der Kühleinrichtung aufzunehmen, die aus einer unterschiedlichen thermischen Ausdehnung des optischen Elements und der Kühleinrichtung resultieren. Weiterhin ist die Schnittstelleneinheit bevorzugt dazu ausgebildet, lokale Störstellen, beispielsweise Fertigungsabweichungen oder Montageungenauigkeiten, auszugleichen sowie eine möglichst homogene Kontaktkraft über eine möglichst große Fläche zwischen der Kühleinrichtung und dem optischen Element zu realisieren und damit eine möglichst hohe die Kühlleistung zu gewährleisten. Hiermit kann eine vorteilhafte Last- und damit Deformationsentkopplung sowie ein guter Wärmeübergang zwischen dem optischen Element und der Kühleinrichtung realisiert werden.
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Die Kühleinrichtung ist bevorzugt über eine Wärmeabfuhreinrichtung mit einer externen Wärmesenke verbunden. Dabei kann die Wärmesenke beliebig abgestützt sein. Insbesondere kann die Wärmesenke mechanisch mit der Stützstruktur verbunden sein, wobei die Wärmesenke insbesondere von der Stützstruktur abgestützt sein kann. Die Wärmeabfuhreinrichtung kann gegebenenfalls in die wenigstens einen Stützeinheit integriert sein, um die Einleitung parasitärer Spannungen in das optische Element über die Wärmeabfuhreinrichtung zu vermeiden. Besonders einfach zu realisierende Varianten ergeben sich, wenn die Wärmeabfuhreinrichtung kinematisch parallel zu der wenigstens einen Stützeinheit angeordnet ist.
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Dabei ist es natürlich von Vorteil, wenn die Wärmeabfuhreinrichtung wenigstens einen Entkopplungsabschnitt aufweist, der wenigstens eine Entkopplungsabschnitt zur mechanischen Entkopplung der Kühleinrichtung von der Wärmesenke ausgebildet ist, um die Einleitung parasitärer Spannungen in das optische Element über die Wärmeabfuhreinrichtung zu vermeiden. Besonders einfache und vorteilhafte Gestaltungen ergeben sich, wenn der wenigstens eine Entkopplungsabschnitt zur mechanischen Entkopplung der Kühleinrichtung von der Stützstruktur ausgebildet ist. Die Entkopplung kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise erfolgen. Besonders einfach zu realisierende Varianten ergeben sich, wenn der wenigstens eine Entkopplungsabschnitt flexibel ausgebildet ist undloder wenn der wenigstens eine Entkopplungsabschnitt einen wellenförmigen Verlauf aufweist. Typischerweise ist es bevorzugt, wenn die Steifigkeit der Anbindung der Wärmeabfuhreinrichtung an der Wärmesenke (zumindest in den für die Entkopplung relevanten Freiheitsgraden) deutlich unter der Steifigkeit der wenigstens einen Stützeinheit liegt.
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Die Wärmeabfuhr vom optischen Element kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise erfolgen. So kann sie beispielsweise alleine durch Wärmeleitung erfolgen. Bei bestimmten Varianten ist die Kühleinrichtung zum Kühlen des optischen Elements mittels eines fluidischen Kühlmittels ausgebildet. Hierzu können ein oder mehrere Kühlkreisläufe des Kühlmittels implementiert sein. Die Wärmeabfuhreinrichtung umfasst dann vorzugsweise eine Kühlmittelleitung für das Kühlmittel. Diese Kühlmittelleitung ist dann bevorzugt so ausgebildet, dass sie den wenigstens einen Entkopplungsabschnitt zur mechanischen Entkopplung der Kühleinrichtung von der Wärmesenke ausbildet.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine optische Abbildungseinrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit einer Beleuchtungseinrichtung mit einer ersten optischen Elementgruppe, einer Objekteinrichtung zur Aufnahme eines Objekts, einer Projektionseinrichtung mit einer zweiten optischen Elementgruppe und einer Bildeinrichtung, wobei die Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Objekts ausgebildet ist und die Projektionseinrichtung zur Projektion einer Abbildung des Objekts auf die Bildeinrichtung ausgebildet ist. Die Beleuchtungseinrichtung und/oder die Projektionseinrichtung umfasst wenigstens eine erfindungsgemäße Anordnung. Hiermit lassen sich die oben beschriebenen Varianten und Vorteile in demselben Maße realisieren, sodass insoweit auf die obigen Ausführungen Bezug genommen wird.
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Weitere Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, die sich auf die beigefügten Figuren bezieht. Alle Kombinationen der offenbarten Merkmale, unabhängig davon, ob diese Gegenstand eines Anspruchs sind oder nicht, liegen im Schutzbereich der Erfindung.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführung einer erfindungsgemäßen optischen Abbildungseinrichtung, die eine bevorzugte Ausführung einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung umfasst.
- 2 ist eine schematische Ansicht eines Teils der Abbildungseinrichtung aus 1.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage 101 für die Mikrolithographie beschrieben, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung umfasst. Zur Vereinfachung der nachfolgenden Ausführungen wird in den Zeichnungen ein x,y,z-Koordinatensystem angegeben, wobei die z-Richtung der Richtung der Gravitationskraft entspricht. Selbstverständlich ist es in weiteren Ausgestaltungen möglich, beliebige davon abweichende Orientierungen eines x,y,z-Koordinatensystems zu wählen.
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1 ist eine schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellung der Projektionsbelichtungsanlage 101, die in einem Mikrolithographieprozess zur Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet wird. Die Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 102 und eine Projektionseinrichtung 103. Die Projektionseinrichtung 103 ist dazu ausgebildet, in einem Belichtungsprozess ein Bild einer Struktur einer Maske 104.1, die in einer Maskeneinheit 104 angeordnet ist, auf ein Substrat 105.1 zu übertragen, das in einer Substrateinheit 105 angeordnet ist. Dazu beleuchtet die Beleuchtungseinrichtung 102 die Maske 104.1. Die optische Projektionseinrichtung 103 empfängt das Licht von der Maske 104.1 und projiziert das Bild der Maskenstruktur der Maske 104.1 auf das Substrat 105.1, wie z.B. einen Wafer oder dergleichen.
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Die Beleuchtungseinrichtung 102 umfasst eine optische Einheit 106 mit einer optischen Elementgruppe 106.1. Die Projektionseinrichtung 103 umfasst eine weitere optische Einheit 107 mit einer optischen Elementgruppe 107.1. Die optischen Elementgruppen 106.1, 107.1 sind entlang eines gefalteten Mittenstrahlverlaufs 101.1 der Projektionsbelichtungsanlage 101 angeordnet. Jede der optischen Elementgruppen 106.1, 107.1 kann eine Vielzahl optischer Elemente umfassen.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel arbeitet die Projektionsbelichtungsanlage 101 mit Nutzlicht im EUV-Bereich (extrem ultraviolette Strahlung), mit Wellenlängen zwischen 5 nm bis 20 nm, insbesondere mit einer Wellenlänge von 13 nm. Bei den optischen Elementen der Elementgruppen 106.1, 107.1 der Beleuchtungseinrichtung 102 und der Projektionseinrichtung 103 handelt es sich daher ausschließlich um reflektive optische Elemente. Die optischen Elementgruppen 106.1, 107.1 können ein oder mehrere erfindungsgemäße optischen Anordnungen umfassen, wie dies nachfolgend anhand der optischen Anordnung 108 beschrieben wird. Die optischen Einheiten 106 und 107 sind jeweils über eine Stützstruktur 101.2 abgestützt.
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In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist es (insbesondere in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Beleuchtungslichts) selbstverständlich auch möglich, für die optischen Module jede Art von optischen Elementen (refraktiv, reflektiv, diffraktiv) alleine oder in beliebiger Kombination einzusetzen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Anordnung 108 beschrieben. Die 2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Teils der Anordnung 108.
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Wie der 2 zu entnehmen ist, umfasst die Anordnung 108 im vorliegenden Beispiel ein optisches Element 109 der Beleuchtungseinrichtung 102 und eine Halteeinrichtung 110 zum Halten des optischen Elements 109. Die Halteeinrichtung 110 umfasst ihrerseits eine Stützstruktur 111 zum Abstützen des optischen Elements 109. Die Stützstruktur 111 stützt das optische Element 109 ab, indem das optische Element 109 über mindestens eine, im vorliegenden Beispiel jedoch mehrere Stützeinheiten 111.1 mit der Stützstruktur 111 verbunden ist. Die Stützstruktur 111 kann beispielsweise Teil eines Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung 102 sein oder selbst an diesem Gehäuse abgestützt sein.
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Weiterhin umfasst die Anordnung 108 eine Kühleinrichtung 112, die das optische Element 109 kühlt, wobei die Kühleinrichtung 112 das optische Element 109 zur Wärmeübertragung kontaktiert. Die Kühleinrichtung 109 ist im vorliegenden Beispiel derart mit dem optischen Element 109 verbunden, dass die Abstützung der Kühleinrichtung 112 über die Stützeinheiten 111.1 erfolgt.
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Dabei kann grundsätzlich ein Teil der für die Abstützung der Kühleinrichtung 112 erforderlichen Stützkräfte durch eine (in Figur nur stark schematisch angedeutete) separate Abstützung 113 der Kühleinrichtung 112 erfolgen. So kann beispielsweise eine separate, weiche bzw. schwingungsentkoppelnde Abstützung 113 (z. B. nach Art einer Gravitationskompensation) vorgesehen sein, welche zumindest einen (statischen) Teil der Gewichtskraft der Kühleinrichtung 112 aufnimmt, während die Stützeinheiten 111.1 zumindest die zusätzlichen dynamischen Lasten aufnimmt, die aus der Masse der Kühleinrichtung 112 resultieren.
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Im vorliegenden Beispiel sind die Stützeinheiten 111.1 jedoch dazu ausgebildet, das optische Element 109 und die Kühleinrichtung 112 im Betrieb der optischen Abbildungseinrichtung 101 zumindest im Wesentlichen vollständig abzustützen. Hierdurch erübrigt sich eine separate Abstützung für die Kühleinrichtung 112, sodass die oben beschriebenen Vorteile hinsichtlich einer Entkopplung des optischen Elements 109 besonders gut zum Tragen kommen.
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Im vorliegenden Beispiel ist das optische Element 109 in einem Stützkraftfluss zwischen der Kühleinrichtung 112 und der jeweiligen Stützeinheit 111.1 angeordnet. Demgemäß stützen also die Stützeinheiten 111.1 und das optische Element 109 die Kühleinrichtung zumindest im Wesentlichen vollständig ab. Mithin wird die Kühleinrichtung also ausschließlich über das optische Element 109 und dessen Stützeinheiten 111.1 getragen.
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Bei anderen (nicht dargestellten) Varianten kann aber auch vorgesehen sein, dass eine oder mehrere, gegebenenfalls sogar alle Stützeinheiten 111.1 an der Kühleinrichtung 112 angreifen, sodass die Kühleinrichtung 112 dann insoweit in einem Stützkraftfluss zwischen dem optischen Element 109 und der jeweiligen Stützeinheit 111.1 angeordnet ist.
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Die Verbindung zwischen dem optischen Element 109 und der Kühleinrichtung 112 kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise erfolgen, solange unter den thermalen Lasten ein dauerhafter Verbund mit ausreichend geringem thermischem Widerstand bzw. ausreichend hohem Wärmedurchgang von dem optischen Element 109 zu der Kühleinrichtung 112 erzielt wird. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine unlösbare Verbindung (also beispielsweis eine stoffschlüssige Verbindung) handeln, solange sie eine ausreichende Langzeitstabilität sowie einen ausreichend geringem thermischem Widerstand bzw. einen ausreichend hohem Wärmedurchgang gewährleistet.
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Im vorliegenden Beispiel ist die Kühleinrichtung 112 lösbar mit dem optischen Element 109 verbunden. Auch hier können (einzeln oder in beliebiger Kombination) beliebige geeignete Verbindungsarten (also beispielsweis eine kraftschlüssige Verbindung und/oder eine formschlüssige Verbindung) zum Einsatz kommen. Vorliegend ist die Kühleinrichtung 112 über eine Schraubverbindung mit dem optischen Element 109 verbunden, wie sie in 2 durch die Längsachsen 112.1 der Verbindungsschrauben angedeutet ist. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Klemmverbindung realisiert sein.
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Die Anbindung der Kühleinrichtung 112 an dem optischen Element 109 kann über eine oder mehrere geeignete Schnittstelleneinheiten erfolgen, über welche teilweise oder vollständig auch der Wärmetransport erfolgt. Im vorliegenden Beispiel ist die Kühleinrichtung 112 über mehrere (in 2 nur schematisch angedeutete) Schnittstelleneinheiten 112.2 mit dem optischen Element 109 verbunden. Dabei kann die jeweilige Schnittstelleneinheit 112.2 dazu ausgebildet sein, Relativbewegungen zwischen dem optischen Element 109 und der Kühleinrichtung 112 aufzunehmen, die aus einer unterschiedlichen thermischen Ausdehnung des optischen Elements 109 und der Kühleinrichtung 112 resultieren. Hiermit kann eine vorteilhafte Last- und damit Deformationsentkopplung zwischen dem optischen Element 109 und der Kühleinrichtung 112 realisiert werden.
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Weiterhin kann die Schnittstelleneinheit 112.2 dazu ausgebildet sein, lokale Störstellen, beispielsweise Fertigungsabweichungen oder Montageungenauigkeiten, auszugleichen sowie eine möglichst homogene Kontaktkraft über eine möglichst große Fläche zwischen der Kühleinrichtung 112 und dem optischen Element 109 zu realisieren und damit eine möglichst hohe die Kühlleistung zu gewährleisten. Hiermit kann ein guter Wärmeübergang zwischen dem optischen Element 109 und der Kühleinrichtung 112 realisiert werden.
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Um einerseits eine ausreichende Beweglichkeit möglichst ohne reibungsbehaftete Relativbewegung zwischen dem optischen Element 109 und der Kühleinrichtung 112 sicherzustellen, kann die Trennfuge 114 zwischen dem optischen Element 109 und der Kühleinrichtung 112 zumindest weitgehend als ausreichend schmaler Spalt ausgebildet sein. Um andererseits dennoch einen ausreichenden Wärmetransport sicherzustellen, kann die Trennfuge 114 zwischen dem optischen Element 109 und der Kühleinrichtung 112 mit einem fluiden oder pastösen Wärmeleitmittel ausgefüllt sein.
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Die Kühleinrichtung 112 ist im vorliegenden über eine Wärmeabfuhreinrichtung 115.1 mit einer externen Wärmesenke 115.2 verbunden, wobei die Wärmesenke 115.2 gegebenenfalls mechanisch mit der Stützstruktur 111 verbunden sein kann, insbesondere ebenfalls von der Stützstruktur 111 abgestützt sein kann (wie dies in 2 durch die gestrichelte Kontur 116 schematisch angedeutet ist).
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Die Wärmeabfuhr vom optischen Element 109 und weiter von der Kühleinrichtung 112 zur Wärmesenke 115.2 kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise erfolgen. So kann sie beispielsweise alleine durch Wärmeleitung erfolgen. Im vorliegenden Beispiel ist zum Kühlen des optischen Elements 109 eine Wärmeabfuhreinrichtung in Form eines Kühlkreislaufs 115.1 vorgesehen, in dem ein fluidisches Kühlmittel zirkuliert wird. Dabei können ein oder mehrere Kühlkreisläufe 115.1 des Kühlmittels implementiert sein.
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Die Kühlmittelleitungen 115.3 des Kühlkreislaufs 115.1 können gegebenenfalls in eine oder mehrere der Stützeinheiten 111.1 integriert sein, um die Einleitung parasitärer Spannungen in das optische Element über die Kühlmittelleitungen 115.3 des Kühlkreislaufs 115.1 zu vermeiden. Im vorliegenden Beispiel sind die Kühlmittelleitungen 115.3 des Kühlkreislaufs 115.1 kinematisch parallel zu der den Stützeinheiten 111.1 angeordnet.
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Dabei ist es natürlich von Vorteil, wenn die Kühlmittelleitungen 115.3 des Kühlkreislaufs 115.1 wie im vorliegenden Beispiel einen Entkopplungsabschnitt 115.4 aufweisen, der zur mechanischen Entkopplung der Kühleinrichtung 112 von der Wärmesenke 115.2 und gegebenenfalls auch von der Stützstruktur 111 dient. So kann die Einleitung parasitärer Spannungen in das optische Element 109 über den Kühlkreislauf 115.1 zumindest weit gehend vermieden werden. Besonders einfache und vorteilhafte Gestaltungen ergeben sich, wenn der betreffende Entkopplungsabschnitt 115.4 zur mechanischen Entkopplung entsprechend flexibel ausgebildet ist, sodass sich die entsprechende Kühlmittelleitungen 115.3 unter den zu erwartenden Lasten bzw. Relativbewegungen ohne großen Widerstand verformt. Hierzu kann der Entkopplungsabschnitt 115.4 bzw. die Leitung 115.3 in diesem Bereich beispielsweise einen entsprechend gekrümmten, beispielsweise wellenförmigen, Verlauf aufweisen, wie dies in 2 nur vergleichsweise schematisch angedeutet ist. Hierzu können beispielsweise so genannte Wellschläuche oder dergleichen verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen aus dem Bereich der Mikrolithographie beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch im Zusammenhang mit beliebigen anderen optischen Anwendungen, insbesondere Abbildungsverfahren bei anderen Wellenlängen, zum Einsatz kommen kann, bei denen sich ähnliche Probleme hinsichtlich der Abstützung schwerer optischer Einheiten stellen.
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Weiterhin kann die Erfindung im Zusammenhang mit der Inspektion von Objekten, wie beispielsweise der so genannten Maskeninspektion zu Einsatz kommen, bei welcher die für die Mikrolithographie verwendeten Masken auf ihre Integrität etc. untersucht werden. An Stelle des Substrats 105.1 tritt dann in 1 beispielsweise eine Sensoreinheit, welche die Abbildung des Projektionsmusters der Maske 104.1 (zur weiteren Verarbeitung) erfasst. Diese Maskeninspektion kann dann sowohl im Wesentlichen bei derselben Wellenlänge erfolgen, die im späteren Mikrolithographieprozess verwendet wird. Ebenso können aber auch beliebige hiervon abweichende Wellenlängen für die Inspektion verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend schließlich anhand konkreter Ausführungsbeispiele beschrieben, welches konkrete Kombinationen der in den nachfolgenden Patentansprüchen definierten Merkmale zeigt. Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Merkmalskombinationen beschränkt ist, sondern auch sämtliche übrigen Merkmalskombinationen, wie sie sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen ergeben, zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehören.
