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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 umfassen 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 einem 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 für 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) 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.
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Eine Herausforderung besteht hierbei häufig darin, eine möglichst präzise Messung der Lage (also der Position und/oder Orientierung) der an der Abbildung beteiligten optischen Komponenten (beispielsweise der optischen Elemente) vorzunehmen und die Lage zumindest einzelner dieser optischen Elemente dann über eine entsprechend angesteuerte Lageregeleinrichtung aktiv mit der für den Abbildungsprozess erforderlichen Präzision (typischerweise im Bereich von 1 nm und darunter) und Regelbandbreite (typischerweise bis zu 200 Hz) einzustellen. Ein wesentlicher Faktor für die Präzision der Messung ist dabei die stabile und präzise Abstützung der Messeinrichtung, die für die Messung verwendet wird. Diese Abstützung sollte dabei nach Möglichkeit sicherstellen, dass die Komponenten der Messeinrichtung eine wohldefinierte Lage (d. h. Position und/oder Orientierung) bezüglich einer definierten Referenz aufweisen, auf die das Messergebnis der Messeinrichtung bezogen wird.
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Eine in diesem Zusammenhang häufig verwendete Möglichkeit, ist die Abstützung der Messeinrichtung auf einer separaten Stützstruktur, die häufig auch als Metrologie-Rahmen (englisch: „metrology frame“) oder Sensor-Rahmen (englisch: „sensor frame“) bezeichnet wird. Ein solcher Metrologie-Rahmen wird dabei typischerweise auf einer weiteren (ein- oder mehrteiligen) lasttragenden Struktur (englisch: „force frame“) abgestützt, die neben dem Metrologie-Rahmen über die Lageregeleinrichtung auch zumindest einen Teil der optischen Komponenten (z. B. zumindest einen Teil der optischen Elemente) der Abbildungseinrichtung abstützt. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Metrologie-Rahmen weit gehend von den Stützlasten für die optischen Komponenten frei gehalten werden kann.
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Um den Metrologie-Rahmen hierbei möglichst weitgehend frei von inneren Störungen der Abbildungseinrichtung (z. B. durch bewegte Komponenten induzierte Vibrationen) und äußeren Störungen (z. B. unerwünschte Erschütterungen) zu halten, ist der Metrologie-Rahmen häufig über eine Schwingungsentkopplungseinrichtung schwingungsisoliert bzw. schwingungsentkoppelt auf der lasttragenden Struktur abgestützt. Dies geschieht typischerweise über eine Mehrzahl von Stützfedereinrichtungen der Schwingungsentkopplungseinrichtung.
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Während hiermit (auf kurzen Zeitskalen) eine gute dynamische Schwingungsisolierung des Metrologie-Rahmens erreicht werden kann, hat es sich jedoch gezeigt, dass es auf langen Zeitskalen im Bereich der Schwingungsentkopplungseinrichtung, insbesondere im Bereich der Stützfedereinrichtungen, zu so genannten Kriecheffekten bzw. Setzeffekten kommen kann. Hierdurch ändert sich langfristig die Lage des Metrologie-Rahmens und damit die Lage der für die Ansteuerung der Lageregeleinrichtung verwendeten Referenz bezüglich der lasttragenden Struktur. Kriech- bzw. Setzeffekte (die im Folgenden vereinfachend auch nur unter dem Begriff „Kriecheffekte“ zusammengefasst werden) können aber auch bei beliebigen anderen Stützkonzepten ohne derartige Schwingungsentkopplungseinrichtungen bzw. Stützfedereinrichtungen auftreten. Eine solche Lageänderung der Referenz wird im Betrieb typischerweise durch die Lageregeleinrichtung kompensiert, die hierzu allerdings ausreichende Verfahrwege, mithin also eine ausreichende Bewegungsreserve zur Verfügung stellen muss und demgemäß entsprechend aufwändig bzw. teuer gestaltet sein muss.
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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 zur zumindest teilweisen Kompensation einer Änderung einer statischen Relativlage zwischen der ersten Stützstruktur und der zweiten Stützstruktur in wenigstens einem Korrekturfreiheitsgrad eine Masse und/oder eine Massenverteilung der zweiten Stützstruktur und/oder einer von der zweiten Stützstruktur getragenen Komponente geändert wird. Hiermit ist es in einfacher Weise möglich, die von Kriech- oder Setzeffekten betroffenen Stützfedereinrichtungen gezielt statische zu entlasten und so zu einer zumindest teilweisen Kompensation dieser Effekte zu gelangen.
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Der Begriff „statische Relativlageänderung“ soll dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung so verstanden werden, dass es sich um die Änderung der Relativlage bzw. eine Drift zwischen der ersten Stützstruktur und der zweiten Stützstruktur handelt, die im rein statischen Zustand, d. h. ohne dynamische Anregung der Strukturen vorliegt. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, kann eine solche statische Relativlageänderung bzw. Drift über geeignete Verfahren erfasst werden, welche kurzfristige bzw. dynamische Einflüsse herausfiltern. So kann beispielsweise eine einfache Mittelung der Relativlageinformation über geeignet lange Zeiträume erfolgen.
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Bei herkömmlichen Gestaltungen kann es je nach Ausmaß der statischen Relativlageänderung zu einer vergleichsweise starken statischen (bzw. nicht-dynamischen) Auslenkung der Lageregeleinrichtung und damit der optischen Elemente aus ihrer ursprünglichen Ausgangslage kommen, mit der diese Relativlageänderung kompensiert wird, mithin also die optischen Elemente dieser Relativlageänderung folgen. Dies kann so weit führen, dass die Lageregeleinrichtung nicht mehr in der Lage ist, den für die dynamische Lageregelung der optischen Elemente im Betrieb erforderlichen Verfahrweg aufzubringen, da sie insoweit an ihre Grenzen stößt.
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Dieser Konflikt kann bei herkömmlichen Gestaltungen nur gelöst werden, indem die Lageregeleinrichtung mit einem entsprechend großen Bewegungsspielraum ausgeführt wird, der es erlaubt, über die Lebensdauer der Abbildungseinrichtung entsprechend zu reagieren. Dies ist allerdings mit vergleichsweise hohen Kosten verbunden, da gerade eine Verfahrbewegung mit entsprechend hoher Dynamik nur mit vergleichsweise hohem Aufwand zu realisieren ist. Der Teil des dynamischen Bewegungsspielraumes der Lageregeleinrichtung, mit dem die optischen Elemente der statischen Relativlageänderung nachgeführt werden, ist damit letztlich unter Kostengesichtspunkten verschwendet.
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Mit der vorliegenden Korrektur bzw. Kompensation ist es demgegenüber in einfacher und vorteilhafter Weise möglich, die zweite Stützstruktur und damit die Referenz nach einer bestimmten längeren Betriebszeit, über die sich Kriech- oder Setzeffekte in der Abstützung der zweiten Stützstruktur spürbar ausgewirkt haben, gegebenenfalls sogar wieder in ihren Ausgangszustand (oder in dessen Nähe) zurückzusetzen, den sie nach einer initialen Justage der Abbildungseinrichtung (typischerweise unmittelbar bei erstmaliger Inbetriebnahme der Abbildungseinrichtung) innehatte. Dies hat zur Folge, dass dann auch die der Referenz folgende Lageregeleinrichtung bzw. die von der Lageregeleinrichtung getragenen optischen Elemente wieder in ihren Ausgangszustand zurückgeholt werden. Eine Drift in der Lageregeleinrichtung wird somit zumindest im Wesentlichen beseitigt.
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Hiermit ist es insbesondere in einfacher und vorteilhafter Weise möglich, den maximal erforderlichen bzw. möglichen Verfahrweg der Lageregeleinrichtung vergleichsweise gering zu halten bzw. auf das Nötigste zu beschränken. Insbesondere ist keine große Bewegungsreserve für die Kompensation langfristiger Kriech- oder Setzeffekte vorzuhalten. Diese Bewegungsreserve kann deutlich kleiner gehalten 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 ersten Stützstruktur und einer zweiten Stützstruktur, wobei die erste Stützstruktur dazu ausgebildet ist, wenigstens ein optisches Element der Abbildungseinrichtung abzustützen. Die erste Stützstruktur stützt die zweite Stützstruktur über eine Stützeinrichtung ab. Die zweite Stützstruktur stützt eine Messeinrichtung ab, die zum Messen der Position und/oder Orientierung des wenigstens einen optischen Elements bezüglich einer Referenz, insbesondere einer Referenz der zweiten Stützstruktur, in wenigstens einem Freiheitsgrad bis hin zu allen sechs Freiheitsgraden im Raum ausgebildet ist. Weiterhin ist eine Kompensationseinrichtung zur zumindest teilweisen Kompensation einer Änderung einer statischen Relativlage zwischen der ersten Stützstruktur und der zweiten Stützstruktur in wenigstens einem Korrekturfreiheitsgrad vorgesehen. Die Kompensationseinrichtung umfasst eine Masseneinstellungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Masse und/oder eine Massenverteilung der zweiten Stützstruktur und/oder einer von der zweiten Stützstruktur getragenen Komponente zu ändern.
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Die Stützeinrichtung kann dabei grundsätzlich beliebig gestaltet sein, insbesondere kann es sich um eine aktive (d.h. aktiv verstellbare) oder passive Stützeinrichtung handeln. Dabei kann die erste Stützstruktur die zweite Stützstruktur beispielsweise über eine Mehrzahl von Stützeinheiten abstützen, die kinematisch parallel zueinander zwischen der ersten Stützstruktur und der zweiten Stützstruktur wirken. Bei vorteilhaften Varianten stützt erste Stützstruktur die zweite Stützstruktur über eine Mehrzahl von Stützfedereinrichtungen einer Schwingungsentkopplungseinrichtung der Stützeinrichtung ab, wobei die Stützfedereinrichtungen kinematisch parallel zueinander zwischen der ersten Stützstruktur und der zweiten Stützstruktur wirken. Jede der Stützfedereinrichtungen definiert dabei eine Stützkraftrichtung, in der sie eine Stützkraft zwischen der ersten Stützstruktur und der zweiten Stützstruktur ausübt, sowie eine Stützlänge entlang der Stützkraftrichtung. Die Relativlageänderung kann dann durch eine Längenänderung wenigstens einer der Stützfedereinrichtungen entlang ihrer Stützkraftrichtung bedingt sein, die sich aus einem Kriechprozess der Stützfedereinrichtung ergibt. Die Kompensationseinrichtung kann in diesem Fall dann als Kriechkompensationseinrichtung bezeichnet werden.
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Die Masseneinstellungseinrichtung kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein, um die Änderung der Masse und/oder der Massenverteilung zu erzielen. Vorzugsweise umfasst die Masseneinstellungseinrichtung wenigstens ein Massenelement, wobei das wenigstens ein Massenelement an der zweiten Stützstruktur fixierbar ist. Hiermit lässt sich einfach durch Verlagern des Orts der Fixierung und/oder Hinzufügen oder Entfernen eines oder mehrerer solcher Massenelemente die gewünschte Änderung der Masse und/oder der Massenverteilung erzielen. Bevorzugt sind natürlich mehrere Massenelemente vorgesehen, die über die zweite Stützstruktur verteilt angeordnet sind, um eine feinfühlige Einstellung erzielen zu können. Bei bestimmten einfachen Varianten ist das wenigstens eine Massenelement dementsprechend von der zweiten Stützstruktur lösbar und entfernbar.
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Bei weiteren vorteilhaften Varianten ist das wenigstens eine Massenelement in seiner Lage bezüglich der zweiten Stützstruktur veränderlich. Dabei kann das wenigstens eine Massenelement durch einen Stellaktuator der Masseneinstellungseinrichtung in seiner Lage bezüglich der zweiten Stützstruktur veränderlich sein. Insbesondere kann der Stellaktuator zwischen der zweiten Stützstruktur und dem wenigstens einen Massenelement wirken. Dabei kann es sich um einen nur intermittierend aktiven Stellaktuator handeln. Zusätzlich oder alternativ kann der Stellaktuator durch eine Steuereinrichtung der Masseneinstellungseinrichtung aktiv ansteuerbar sein.
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Die lösbare Befestigung des Massenelements kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise über eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung realisiert sein. Bei besonders günstigen Varianten ist das wenigstens eine Massenelement zumindest teilweise durch eine, insbesondere schaltbare, magnetischen Verbindung relativ zu der zweiten Stützstruktur fixiert. Hiermit lässt sich in besonders einfacher Weise ein schnelles und einfaches Lösen sowie gegebenenfalls eine feinfühlige Einstellung der Lage des Massenelements erzielen.
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Bei weiteren besonders flexiblen und feinfühlig einstellbaren Varianten umfasst die Masseneinstellungseinrichtung wenigstens einen Ballastraum, wobei der wenigstens eine Ballastraum selektiv zumindest teilweise mit einem Fluid befüllbar oder entleerbar ist. Durch eine solche Gestaltung kann in besonders einfacher Weise die gewünschte bzw. erforderliche Anpassung der Masse und/oder der Massenverteilung erfolgen. Dabei können mehrere Ballasträume vorgesehen sein, die über die zweite Stützstruktur verteilt angeordnet sind, um eine besonders präzise und bedarfsgerechte Einstellung zu erzielen.
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Bevorzugt ist der wenigstens eine Ballastraum ein Ballasttank, der im Wesentlichen nur dem Zweck der Anpassung der Masse bzw. Massenverteilung dient. Zusätzlich oder alternativ kann der wenigstens eine Ballastraum ein separat zuschaltbarer oder abschaltbarer Teil eines Fluidkreislaufs, insbesondere eines Kühlkreislaufs, der zweiten Stützstruktur sein. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Funktionsintegration in den Kühlkreislauf realisiert werden.
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Bei bestimmten Varianten weist die Masseneinstellungseinrichtung wenigstens zwei voneinander abweichende Betriebszustände auf, wobei der wenigstens eine Ballastraum in einem der Betriebszustände mit einem Fluid größerer Dichte befüllt sein kann als in einem anderen der Betriebszustände. Zusätzlich oder alternativ kann der wenigstens eine Ballastraum in einem der Betriebszustände zu einem größeren Grad mit einem Fluid befüllt sein als in einem anderen der Betriebszustände. In allen diesen Fällen lässt sich in besonders einfacher Weise die gewünschte bzw. erforderliche Anpassung der Masse und/oder der Massenverteilung erzielen.
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Bei bevorzugten Varianten ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, in einem Kompensationsmodus in Abhängigkeit von einer Zustandsänderung der Stützeinrichtung, insbesondere einer Längenänderung wenigstens einer Stützfedereinrichtung der Stützeinrichtung entlang ihrer Stützkraftrichtung, die Masseneinstellungseinrichtung zur Änderung der Masse und/oder der Massenverteilung der zweiten Stützstruktur und/oder einer von der zweiten Stützstruktur getragenen Komponente anzusteuern und damit zur zumindest teilweisen Kompensation der Relativlageänderung anzusteuern. Die Zustandsänderung der Stützeinrichtung, insbesondere die Längenänderung der wenigstens einen Stützfedereinrichtung kann dabei auf beliebige geeignete Weise ermittelt werden. So können eine oder mehrere beliebige geeignete Erfassungsgrößen über entsprechende Erfassungseinrichtungen erfasst werden, die Rückschlüsse auf die Zustandsänderung bzw. die Längenänderung ermöglichen. Ebenso kann die Steuereinrichtung zusätzlich oder alternativ zur Ermittlung der Zustandsänderung, z. B. der Längenänderung der wenigstens einen Stützfedereinrichtung entlang ihrer Stützkraftrichtung, ein Zustandsänderungsverhalten der Stützeinrichtung beschreibendes Zustandsänderungsmodell verwenden. Das Zustandsänderungsmodell kann zeitabhängig sein (beispielsweise um Alterungsprozesse abzubilden). Das Zustandsänderungsmodell kann beispielsweise ein (insbesondere zeitabhängiges) Lageänderungsverhalten der Stützeinrichtung beschreiben. Bei dem Zustandsänderungsmodell kann es sich beispielsweise um ein das Kriechverhalten der Stützfedereinrichtung beschreibendes Kriechmodell der Stützfedereinrichtung handeln.
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Bei bestimmten Varianten sind eine Erfassungseinrichtung und eine Steuereinrichtung vorgesehen, wobei die Erfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, wenigstens einen für die Relativlage zwischen der ersten Stützstruktur und der zweiten Stützstruktur in wenigstens einem Korrekturfreiheitsgrad repräsentativen Relativlageerfassungswert zu erfassen und an die Steuereinrichtung auszugeben. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, in einem Kompensationsmodus in Abhängigkeit von dem Relativlageerfassungswert, insbesondere in Abhängigkeit von einer zeitlichen Änderung des Relativlageerfassungswerts, die Masseneinstellungseinrichtung zur Änderung der Masse und/oder der Massenverteilung der zweiten Stützstruktur und/oder einer von der zweiten Stützstruktur getragenen Komponente und damit zur Kompensation der Relativlageänderung anzusteuern.
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Die Ansteuerung der Stelleinrichtung in einem Kompensationsmodus kann grundsätzlich zu beliebigen geeigneten Zeitpunkten bzw. ausgelöst durch beliebige zeitliche Ereignisse (beispielsweise vorgebbare Intervalle) und/oder nicht-zeitliche Ereignisse (beispielsweise erfasste Schocklasten, Erreichen einer bestimmten Anzahl von Abbildungsvorgängen, das Starten oder Herunterfahren der Abbildungseinrichtung etc.) erfolgen.
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Bei bestimmten Varianten ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, den Kompensationsmodus zu aktivieren, wenn eine die durch eine Relativlageänderungsinformation bzw. einen Relativlageerfassungswert repräsentierte Relativlageänderung einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet. Hiermit kann natürlich besonders effizient und bedarfsgerecht auf die Kriech- bzw. Setzeffekte reagiert werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sein, den Kompensationsmodus in Abhängigkeit von vorgebbaren Ereignissen, insbesondere in vorgebbaren zeitlichen Intervallen, zu aktivieren, wobei der Kompensationsmodus insbesondere 0,25 bis 10 Jahre, vorzugsweise 0,5 bis 5 Jahre, weiter vorzugsweise 1 bis 2 Jahre, nach einem Betriebsbeginn der Abbildungseinrichtung und/oder einer vorhergehenden Antivierung des Kompensationsmodus aktiviert wird.
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Die Steuereinrichtung kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein, eine dem jeweiligen optischen Abbildungsprozess angepasste Ansteuerung der Stelleinrichtung zu realisieren. Dabei können insbesondere beliebige geeignete Regelbandbreiten für die Ansteuerung der Stelleinrichtung vorgesehen sein. Bei besonders vorteilhaften Varianten weist die Steuereinrichtung eine Regelbandbreite von 10 Hz bis 1000 Hz, vorzugsweise 20 Hz bis 500 Hz, weiter vorzugsweise 50 Hz bis 300 Hz, auf.
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Bei dem Freiheitsgrad bzw. den Freiheitsgraden, in denen eine für den Abbildungsprozess bzw. dessen Abbildungsfehler relevante Relativlageänderung durch Kriech- bzw. Setzeffekte erfolgt, kann es sich um beliebige Freiheitsgrade bis hin zu allen sechs Freiheitsgraden im Raum handeln. Dabei können beliebige geeignete Grenzwerte vorgegeben sein, bei deren Überschreitung die Ansteuerung der Stelleinrichtung erforderlich bzw. vorgenommen wird.
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Bei bestimmten Varianten ist der wenigstens eine Freiheitsgrad der Relativlageänderung ein Rotationsfreiheitsgrad, insbesondere ein Rotationsfreiheitsgrad um eine quer zu der Gravitationsrichtung verlaufende Kippachse. Der vorgebbare Grenzwert ist dann bevorzugt für eine Abweichung der Relativlage zwischen der ersten Stützstruktur und der zweiten Stützstruktur von einer vorgebbaren Relativsolllage um 1 µrad bis 500 µrad, vorzugsweise 10 µrad bis 300 µrad, weiter vorzugsweise 20 µrad bis 100 µrad, repräsentativ. Zusätzlich oder alternativ kann der wenigstens eine Freiheitsgrad der Relativlageänderung ein Translationsfreiheitsgrad sein, insbesondere ein Translationsfreiheitsgrad entlang der Gravitationsrichtung. Der vorgebbare Grenzwert ist dann bevorzugt für eine Abweichung der Relativlage zwischen der ersten Stützstruktur und der zweiten Stützstruktur von einer vorgebbaren Relativsolllage um 1 µm bis 500 µm, vorzugsweise 10 µm bis 300 µm, weiter vorzugsweise 20 µm bis 100 µm, repräsentativ.
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Die vorliegenden Erfindung betrifft weiterhin eine optische Abbildungseinrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit einer Beleuchtungseinrichtung (102) 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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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren für eine optische Abbildungseinrichtung für die Mikrolithographie, insbesondere für die Verwendung von Licht im extremen UV-Bereich (EUV), bei dem eine erste Stützstruktur eine zweite Stützstruktur über eine Stützeinrichtung abstützt und dazu ausgebildet ist, wenigstens ein optisches Element der Abbildungseinrichtung abzustützen. Die zweite Stützstruktur stützt eine Messeinrichtung ab, die zum Messen der Position und/oder Orientierung des wenigstens einen optischen Elements bezüglich einer Referenz, insbesondere einer Referenz der zweiten Stützstruktur, in wenigstens einem Freiheitsgrad bis hin zu allen sechs Freiheitsgraden im Raum ausgebildet ist. Es wird eine Änderung einer statischen Relativlage zwischen der ersten Stützstruktur und der zweiten Stützstruktur in wenigstens einem Freiheitsgrad in einem Kompensationsschritt zumindest teilweise kompensiert, wobei eine Masse und/oder eine Massenverteilung der zweiten Stützstruktur und/oder einer von der zweiten Stützstruktur getragenen Komponente verändert wird. 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 in einem ersten Zustand.
- 3 ist eine schematische Ansicht des Teils der Abbildungseinrichtung aus 2 in einem zweiten Zustand.
- 4 ist ein Ablaufdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, das mit der Abbildungseinrichtung aus 1 durchgeführt werden kann.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 bevorzugte Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen optischen Abbildungseinrichtung in Form einer Projektionsbelichtungsanlage 101 für die Mikrolithographie beschrieben, die bevorzugte Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung umfassen. Zur Vereinfachung der nachfolgenden Ausführungen wird in den Zeichnungen ein x,y,z-Koordinatensystem angegeben, wobei die z-Richtung entgegen der Richtung der Gravitationskraft verläuft. 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 beliebige 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 Basisstruktur 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 ein Teil der Projektionseinrichtung 103 ist. Bei der Abbildungseinrichtung 101 bestehen unter anderem sehr strenge Anforderungen hinsichtlich der Position und/oder Orientierung der optischen Elemente der optischen Elementgruppe 107.1 der Projektionseinrichtung 103 relativ zueinander, 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 optischen Elemente der optischen Elementgruppe 107.1 in einer wohldefinierten Weise abgestützt werden, um eine vorgegebene wohldefinierte räumliche Beziehung zwischen den optischen Elementen der Elementgruppe 107.1 und den übrigen optischen Komponenten einzuhalten und so letztlich eine möglichst hohe Abbildungsqualität zu erreichen.
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Hierzu wird im vorliegenden Beispiel eine Messung der Lage (also der Position und/oder Orientierung) der optischen Elemente der Elementgruppe 107.1 mittels einer (in 1 nur sehr vereinfacht dargestellten) Messeinrichtung 109.1 einer Steuereinrichtung 109 vorgenommen. Die Messeinrichtung 109.1 liefert ihre Messsignale LMS an eine Steuereinheit 109.2 der Steuereinrichtung 109. Die Steuereinheit 109.2 steuert dann in Abhängigkeit von den Messsignalen LMS der Messeinrichtung 109.1 eine Lageregeleinrichtung 110 an, die auf einer lasttragenden ersten Struktur 111.1 abgestützt ist. Über die Lageregeleinrichtung 110 wird dann die Lage jedes der optischen Elemente der Elementgruppe 107.1 bezüglich einer zentralen Referenz 112 aktiv mit der für den Abbildungsprozess erforderlichen Präzision (typischerweise im Bereich von 1 nm und darunter) und Regelbandbreite (typischerweise bis zu 200 Hz) eingestellt.
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Im vorliegenden Beispiel gibt die Messeinrichtung 109.1 eine Messinformation MI an die Lageregeleinrichtung 110 aus, die für die jeweiligen Position und/oder Orientierung des jeweiligen optischen Elements der Elementgruppe 107.1 bezüglich der Referenz 112 in wenigstens einem Freiheitsgrad im Raum repräsentativ ist. Im Zustand bei der erstmaligen Inbetriebnahme der Abbildungseinrichtung 101 (in dem sich die Abbildungseinrichtung 101 in einem ersten Betriebszustand OM1 befindet) steuert die Steuereinheit 109.2 somit die Lageregeleinrichtung 110 in Abhängigkeit von der Messinformation MI entsprechend an, um einen ersten Sollzustand S1 der Position und/oder Orientierung der optische Elemente der Elementgruppe 107.1 bezüglich der Referenz 112 zu erzeugen, wie es in 2 für ein optisches Element 107.2 der Elementgruppe 107.1 dargestellt ist.
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Ein wesentlicher Faktor für die erzielbare Abbildungsqualität der Abbildungseinrichtung 101 ist die Präzision der Messung der Messeinrichtung 109.1, die wiederum von einer möglichst stabilen und präzisen Abstützung der Messeinrichtung 109.1 abhängt. Diese Abstützung sollte dabei nach Möglichkeit sicherstellen, dass die Komponenten der Messeinrichtung 109.1 eine wohldefinierte Lage (d. h. Position und/oder Orientierung) bezüglich der zentralen Referenz 112 aufweisen, auf die das Messergebnis der Messeinrichtung 109.1 bezogen wird.
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Hierzu sind die Messeinheiten 109.3 der Messeinrichtung 109.1 auf einer separaten zweiten Stützstruktur 111.2 abgestützt, die häufig auch als Metrologie-Rahmen bezeichnet wird. Der Metrologie-Rahmen 111.2 ist seinerseits der (ein- oder mehrteiligen) lasttragenden ersten Struktur 111.1 abgestützt. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Metrologie-Rahmen 111.2 weit gehend von den Stützlasten für die optischen Elemente der Elementgruppe 107.1 frei gehalten werden kann.
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Um den Metrologie-Rahmen 111.2 möglichst weitgehend frei von inneren Störungen der Abbildungseinrichtung 101 (z. B. durch bewegte Komponenten induzierte Vibrationen) und äußeren Störungen (z. B. unerwünschte Erschütterungen) zu halten, ist der Metrologie-Rahmen 111.2 über eine Stützeinrichtung 113 auf der lasttragenden Struktur 111.1 abgestützt. Die Stützeinrichtung 113 kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein. Im vorliegenden Beispiel ist die Stützeinrichtung in Form einer Schwingungsentkopplungseinrichtung 113 ausgeführt, über die der Metrologie-Rahmen 111.2 schwingungsisoliert bzw. schwingungsentkoppelt auf der lasttragenden Struktur 111.1 abgestützt ist. Dies geschieht über eine Mehrzahl von Stützelementen in Form von Stützfedereinrichtungen 113.1 der Schwingungsentkopplungseinrichtung 113, wobei die Stützfedereinrichtungen 113.1 kinematisch parallel zueinander zwischen der lasttragenden ersten Stützstruktur 111.1 und dem Metrologie-Rahmen 111.2 wirken. Jede der Stützfedereinrichtungen 113.1 definiert eine Stützkraftrichtung SFR, in der sie eine Stützkraft SF zwischen der ersten Stützstruktur 111.1 und der zweiten Stützstruktur 111.2 ausübt, sowie eine Stützlänge SL1 entlang der Stützkraftrichtung SFR.
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Während hiermit (auf kurzen Zeitskalen) eine gute dynamische Schwingungsisolierung bzw. Schwingungsentkopplung des Metrologie-Rahmens 111.2 von der lasttragenden ersten Stützstruktur 111.1 erreicht werden kann, hat es sich jedoch gezeigt, dass es auf langen Zeitskalen im Bereich der Schwingungsentkopplungseinrichtung 113 (mithin also der Stützeinrichtung), insbesondere im Bereich der Stützfedereinrichtungen 113.1, zu so genannten Kriecheffekten bzw. Setzeffekten kommen kann. Hierdurch ändert sich langfristig die Stützlänge der Stützfedereinrichtungen 113.1 (wie dies in 3 und 4 durch die Länge SL2 angedeutet ist) und damit sowohl die Lage des Metrologie-Rahmens 111.2 als auch die Lage der für die Ansteuerung der Lageregeleinrichtung 110 verwendeten Referenz 112 bezüglich der lasttragenden Struktur 111.1 (gegenüber der in 3 durch die Kontur 112.1 angedeuteten Ausgangslage), wie dies (stark übertrieben) in 3 dargestellt ist. Eine solche Lageänderung der Referenz 112 kann im Normalbetrieb der Abbildungseinrichtung 101 grundsätzlich durch die Lageregeleinrichtung 110 kompensiert werden, indem die optischen Elemente der Elementgruppe 107.1 der Referenz 112 nachgeführt werden (wie dies in 3 dargestellt ist). Eine solche Kompensation der Lageänderung der Referenz 112 durch die Lageregeleinrichtung 110 über die Lebensdauer der Abbildungseinrichtung 101 würde jedoch ausreichende Verfahrwege, mithin also eine ausreichende Bewegungsreserve der Lageregeleinrichtung 110 erfordern, wodurch diese entsprechend aufwändig bzw. teuer gestaltet sein müsste.
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Um dies zu vermeiden, ist im vorliegenden Beispiel eine Kompensationseinrichtung in Form einer Kriechkompensationseinrichtung 115 vorgesehen, die zur Kompensation einer solchen Änderung der statischen Relativlage zwischen der ersten Stützstruktur 111.1 und der zweiten Stützstruktur 111.2 in wenigstens einem Korrekturfreiheitsgrad dient. Die Kompensationseinrichtung 115 umfasst eine durch die Steuereinheit 109.2 ansteuerbare Masseneinstellungseinrichtung 115.1, die dazu ausgebildet ist, eine Masse und/oder eine Massenverteilung der zweiten Stützstruktur 111.2 und/oder einer von der zweiten Stützstruktur 111.2 getragenen Komponente zu ändern.
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Die Masseneinstellungseinrichtung 115.1 umfasst hierzu mehrere Massenelemente 115.1, die an der zweiten Stützstruktur 111.2 lösbar fixierbar sein können, wobei sie insbesondere auch an unterschiedlichen Stellen der zweiten Stützstruktur 111.2 angeordnet werden können bzw. in ihrer Lage veränderbar sind. Hiermit lässt sich einfach durch Verlagern des Orts der Fixierung und/oder Hinzufügen oder Entfernen eines oder mehrerer solcher Massenelemente 115.2 eine Änderung der Masse und/oder der Massenverteilung an der zweiten Stützstruktur 111.2 erzielen. Bevorzugt sind natürlich zahlreiche Massenelemente vorgesehen, die über die zweite Stützstruktur 111.2 verteilt angeordnet sind, um eine feinfühlige Einstellung der Masse bzw. Massenverteilung erzielen zu können.
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Bei bestimmten Varianten ist das jeweilige Massenelement 115.2 in seiner Lage bezüglich der zweiten Stützstruktur 111.2 veränderlich. Dabei kann das jeweilige Massenelement 115.2 durch einen Stellaktuator der Masseneinstellungseinrichtung 115.1 in seiner Lage bezüglich der zweiten Stützstruktur 111.2 veränderlich sein, wie dies in 2 und 3 durch die gestrichelte Kontur angedeutet ist. Dabei kann ein externer Stellaktuator verwendet werden, der das jeweilige Massenelement 115.2 entsprechend bewegt bzw. verstellt. Insbesondere kann der Stellaktuator aber auch jeweils in das Massenelement 115.2 integriert sein und zwischen der zweiten Stützstruktur 111.2 und dem wenigstens einen Massenelement 115.2 wirken. Dabei kann es sich um einen dauerhaft oder nur intermittierend aktiven Stellaktuator handeln, der durch die Steuereinrichtung 109.2 aktiv ansteuerbar ist.
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Die lösbare Befestigung des Massenelements 115.2 kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise über eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung realisiert sein. Im vorliegenden Beispiel ist das jeweilige Massenelement 115.2 durch eine magnetische Verbindung relativ zu der zweiten Stützstruktur 111.2 fixiert. Hiermit lässt sich in besonders einfacher Weise ein schnelles und einfaches Lösen sowie gegebenenfalls eine feinfühlige Einstellung der Lage des jeweiligen Massenelements 115.2 erzielen. Im einfachsten Fall ist die magnetische Verbindung zumindest einzelner Massenelemente 115.2 über einfache Permanentmagnete realisiert. Gegebenenfalls kann die magnetische Verbindung zumindest einzelner Massenelemente 115.2 aber auch aktiv durch die Steuereinheit 109.2 schaltbar sein.
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Bei weiteren besonders flexiblen und feinfühlig einstellbaren Varianten kann die Masseneinstellungseinrichtung 115.1 (zusätzlich oder alternativ zu den Massenelementen 115.2) auch einen oder mehrere Ballasträume 115.3 umfassen, die selektiv zumindest teilweise mit einem Fluid befüllbar oder entleerbar ist. Durch eine solche Gestaltung kann in besonders einfacher Weise die gewünschte bzw. erforderliche Anpassung der Masse und/oder der Massenverteilung an der zweiten Stützstruktur 111.2 erfolgen. Die Ballasträume 115.3 sind bevorzugt über die zweite Stützstruktur 111.2 verteilt angeordnet, um eine besonders präzise und bedarfsgerechte Einstellung zu erzielen.
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Bei dem betreffenden Ballastraum 115.3 kann es sich um einen einfachen Ballasttank handeln, der im Wesentlichen nur dem Zweck der Anpassung der Masse bzw. Massenverteilung dient. Im vorliegenden Beispiel sind die Ballasträume 115.3 separat zuschaltbare oder abschaltbare Teile eines Fluidkreislaufs, insbesondere eines Kühlkreislaufs, der zweiten Stützstruktur 111.2. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Funktionsintegration in den Kühlkreislauf der zweiten Stützstruktur 111.2 realisiert werden.
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Die Masseneinstellungseinrichtung 115.1 weist im vorliegenden Beispiel wenigstens zwei voneinander abweichende Betriebszustände OM1 und OM2 auf, wobei die Ballasträume 115.3 in einem ersten Betriebszustand OM1 zumindest teilweise mit einem Fluid größerer Dichte befüllt sind als in einem anderen, zweiten Betriebszustand OM2. Zusätzlich oder alternativ können die Ballasträume 115.3 in dem ersten Betriebszustand OM1 zumindest teilweise zu einem größeren Grad mit einem Fluid befüllt sein als in dem zweiten Betriebszustand OM2. In allen diesen Fällen lässt sich in besonders einfacher Weise die gewünschte bzw. erforderliche Anpassung der Masse und/oder der Massenverteilung erzielen, um die Stützfedereinrichtungen 113.1 gezielt zu entlasten und so der Relativlageänderung entgegenzuwirken bzw. diese zu kompensieren.
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Masseneinstellungseinrichtung 115.1 ist wie erwähnt dazu ausgebildet, die Masse und/oder der Massenverteilung an der zweiten Stützstruktur 111.2 gezielt zu verändern, um die Stützfedereinrichtungen 113.1 gezielt zu entlasten und damit eine zumindest teilweise Kompensation der Relativlageänderung zu erreichen. Wird beispielsweise die Masse nicht verändert, so wird typischerweise nur eine teilweise Kompensation von Kippfehlern erreicht, jedoch keine vollständige in der Richtung der Gewichtskraft. Dies ist jedoch meist weniger kritisch.
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Für die Kompensation der Relativlageänderung erfasst die Steuereinrichtung 109 im vorliegenden Beispiel eine für eine Änderung der statischen Relativlage zwischen der lasttragenden ersten Stützstruktur 110.1 und der zweiten Stützstruktur 110.2 in wenigstens einem Freiheitsgrad repräsentative Relativlageänderungsinformation RSCI. Die Steuereinrichtung 109 weist einen Kompensationsmodus CCM (im Folgenden auch als Kriechkompensationsmodus CCM bezeichnet) auf, in dem die aktive Masseneinstellungseinrichtung 115.1 von der Steuereinheit 109.2 angesteuert wird, um die Masse und/oder Massenverteilung in Abhängigkeit von der Relativlageänderungsinformation RSCI in zu ändern (typischerweise zu verringern, um eine Verkürzung der Stützfedereinrichtung 113.1 in Folge von Kriech- oder Setzeffekten auszugleichen). Die Änderung der Masse und/oder Massenverteilung ist dabei so gewählt, dass der Metrologie-Rahmen 111.2 wieder in den in 2 dargestellten Ausgangszustand verbracht wird. Die aktive Masseneinstellungseinrichtung 115.1 verbleibt dann in einem dem Kompensationsmodus CCM nachfolgenden zweiten Betriebsmodus OM2 in diesem verstellten Zustand.
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Es versteht sich, dass für die Ansteuerung der Masseneinstellungseinrichtung 115.1 sowohl ein geschlossener Regelkreis realisiert sein kann (bei dem die Relativlageänderungsinformation RSCI über entsprechende Erfassungssignale tatsächlich erfasst wird) als auch eine offene Steuerstrecke realisiert sein kann (bei dem die Relativlageänderungsinformation RSCI beispielsweise über ein entsprechendes Modell ermittelt wird), wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird.
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Mit dieser Korrektur bzw. Kompensation ist es zum Beispiel in einfacher und vorteilhafter Weise möglich, den Metrologie-Rahmen 111.2, die Referenz 12 und damit die Lageregeleinrichtung 110 (und die von ihr getragenen optischen Elemente der Elementgruppe 107.1, wie beispielsweise das optische Element 107.2) nach einer bestimmten längeren Betriebszeit (über die sich Kriech- oder Setzeffekte in der Abstützung der zweiten Stützstruktur 110.2 spürbar ausgewirkt haben) wieder in ihren Ausgangszustand (oder in dessen Nähe) zurückzusetzen, den sie nach einer initialen Justage der Abbildungseinrichtung (typischerweise unmittelbar bei erstmaliger Inbetriebnahme der Abbildungseinrichtung 101), mithin also in dem ersten Betriebszustand OM1 innehatte.
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Hiermit ist es insbesondere in einfacher und vorteilhafter Weise möglich, den maximal erforderlichen bzw. möglichen Verfahrweg der Lageregeleinrichtung 110 vergleichsweise gering zu halten bzw. auf das Nötigste zu beschränken. Insbesondere ist keine große Bewegungsreserve für die Kompensation langfristiger Kriech- oder Setzeffekte durch die Lageregeleinrichtung 110 vorzuhalten. Diese Bewegungsreserve kann deutlich kleiner gehalten werden und sich beispielsweise auf einen für die Dauer des ersten Betriebsmodus OM1 zu erwartenden Wert beschränken.
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Es versteht sich, dass das Ansteuern der Masseneinstellungseinrichtung 115.1 beliebig oft wiederholt werden kann, mithin also beliebig oft in den Kompensationsmodus CCM geschaltet werden kann. Hiermit ist es möglich, über die gesamte Lebensdauer der Abbildungseinrichtung 101 ein entsprechend günstiges Betriebsverhalten zu erzielen.
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Die Relativlageänderung bzw. die zugehörige Relativlageänderungsinformation RSCI kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise ermittelt werden. So kann die Lageregeleinrichtung 110 beispielsweise eine mit der Steuereinheit 109.2 verbundene Auslenkungserfassungseinrichtung 110.2 umfassen. Die Auslenkungserfassungseinrichtung 110.2 erfasst eine Auslenkungsinformation DI, die für eine Auslenkung des optischen Elements 107.2 bezüglich der ersten Stützstruktur 111.1 in wenigstens einem Freiheitsgrad aus dem ersten Ausgangszustand repräsentativ ist. Die Steuereinrichtung 109 leitet aus der Auslenkungsinformation DI, insbesondere in Abhängigkeit von einer zeitlichen Änderung der Auslenkungsinformation DI, dann die Relativlageänderungsinformation RSCI ab.
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So kann die Lageregeleinrichtung 110 zur aktiven Verstellung des optischen Elements 107.2 eine Reihe von Lageregelaktuatoren 110.1 umfassen, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit in den 2 und 3 jeweils nur ein Lageregelaktuator 110.1 dargestellt ist. Bei typischen Varianten sind mehrere Lageregelaktuatoren 110.1 vorgesehen, die nach Art einer Parallelkinematik zwischen der ersten Stützstruktur 111.1 und dem optischen Element 107.1 wirken. Beispielsweise können sechs Lageregelaktuatoren 110.1 vorgesehen sein, die nach Art einer Hexapod-Kinematik wirken.
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Eine Auslenkungserfassungseinrichtung 110.2 kann beispielsweise eine Verstellinformation VI erfassen, die für eine Verstellung des jeweiligen Lageregelaktuators 110.1 aus dem justierten ersten Ausgangszustand repräsentativ ist. Die Steuereinrichtung 109.1 kann dann aus der Verstellinformation VI, insbesondere in Abhängigkeit von einer zeitlichen Änderung der Verstellinformation VI, die Relativlageänderungsinformation RSCI ableiten.
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Weiterhin kann die Auslenkungserfassungseinrichtung 110.2 wenigstens einen Verstellsensor 110.3 umfassen, der dem jeweiligen Lageregelaktuator 110.1 zugeordnet ist. Der Verstellsensor 110.3 gibt eine für die Stellbewegung des Lageregelaktuators 110.1, insbesondere eine Längenänderung des Lageregelaktuators 110.1, repräsentative Verstellsensorinformation VSI aus. Die Steuereinrichtung 109 kann dann aus der Verstellsensorinformation VSI die Verstellinformation VI ableiten. Dabei versteht es sich, dass grundsätzlich beliebig viele Verstellsensoren 110.3 je Lageregelaktuator 110.1 vorgesehen sein können, um die Verstellinformation VI zu ermitteln. Im vorliegenden Beispiel sind dem jeweiligen Lageregelaktuator 110.1 wenigstens zwei Verstellsensoren 110.3 zugeordnet, da hiermit eine besonders zuverlässige, fehlertolerante Ermittlung der Verstellinformation VI möglich ist.
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Es versteht sich jedoch, dass die Verstellinformation VI bei anderen Varianten (zusätzlich oder alternativ zu der Verwendung der Verstellsensoren 110.3) grundsätzlich auch auf beliebige andere geeignete Weise erfasst werden kann. So kann beispielsweise vorgesehen sein, beginnend mit dem ersten Ausgangszustand die Steuersignale für den jeweiligen einen Lageregelaktuator 110.2 lückenlos in einer Historie zu erfassen bzw. nachzuhalten und aus dieser Historie der Steuersignale die Verstellinformation VI zu ermitteln.
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Bei bestimmten Varianten kann die Steuereinrichtung 109 gegebenenfalls auch eine (nicht näher dargestellte) Abbildungsfehlererfassungseinrichtung umfassen, die wenigstens eine für einen Abbildungsfehler der Abbildungseinrichtung repräsentative Abbildungsfehlerinformation IEI erzeugt. Die Steuereinrichtung 109 leitet dann aus der Abbildungsfehlerinformation IEI, insbesondere in Abhängigkeit von einer zeitlichen Änderung der Abbildungsfehlerinformation IEI, die Relativlageänderungsinformation RSCI. Diese Varianten nutzen in vorteilhafter Weise einen bekannten Zusammenhang zwischen dem Abbildungsfehler der Abbildungseinrichtung und der durch Kriech- bzw. Setzeffekte bedingten statischen Relativlageänderung zwischen der ersten Stützstruktur 111.1 und der zweiten Stützstruktur 111.2. So können bestimmte Relativlageänderungen charakteristische Abbildungsfehler hervorrufen, mithin also einen charakteristischen Fingerabdruck aufweisen, der zuvor theoretisch und/oder durch simulatorisch ermittelt wurde. Diese charakteristischen Abbildungsfehler bzw. Fingerabdrücke können dann genutzt werden, um im Betrieb in der Steuereinrichtung 109 auf eine tatsächliche Relativlageänderung zu schließen.
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Ein besonders deutlicher Zusammenhang zwischen dem Abbildungsfehler und einer solchen Relativlageänderung ergibt sich insbesondere bei Varianten, bei denen die optische Abbildungseinrichtung 101 auch passive optische Komponenten umfasst, die an der Abbildung beteiligt sind, jedoch nicht aktiv über die Lageregeleinrichtung 110 eingestellt werden, sondern im Betrieb im Wesentlichen starr mit der ersten Stützstruktur 111.1 verbunden sind, wie dies in 1 durch die Kontur 107.3 angedeutet ist, die eine Blende repräsentiert. In diesem Fall werden nur die aktiv eingestellten optischen Elemente der Elementgruppe 107.1 durch die Lageregeleinrichtung 110 der Relativlageänderung nachgeführt, während die passiven Komponenten, wie die Blende 107.3, in ihrer Lage verbleiben und sich damit eine Lageänderung zwischen den optischen Komponenten 107.1 und 107.3 ergibt, die einen charakteristischen Abbildungsfehler nach sich zieht.
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Bei weiteren Varianten kann die Steuereinrichtung 109 zusätzlich oder alternativ eine Relativlageerfassungseinrichtung umfassen, wie sie in 2 durch die Kontur 109.4 angedeutet ist. Die Relativlageerfassungseinrichtung 109.4 erzeugt dabei wenigstens eine für die Relativlage zwischen der ersten Stützstruktur 111.1 und der zweiten Stützstruktur 111.2 in wenigstens einem Freiheitsgrad repräsentative Relativlageinformation RSI, die an die Steuereinheit 109.2 ausgegeben wird. Die Steuereinrichtung 109 ist leitet dann aus der Relativlageinformation RSI, insbesondere in Abhängigkeit von einer zeitlichen Änderung der Relativlageinformation RSI, die Relativlageänderungsinformation RSCI ab. Hiermit kann eine besonders einfache und präzise Erfassung der Relativlageänderungsinformation RSCI realisiert werden.
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Während die vorstehend beschriebenen Varianten jeweils einen geschlossenen Regelkreis realisieren, kann wie erwähnt auch eine Variante mit einer offenen Steuerstrecke realisiert sein. So kann bei bestimmten Varianten die Steuereinrichtung 109 bei bestimmten Varianten zur Ermittlung der Relativlageänderungsinformation RSCI auch ein Zustandsänderungsmodell CM der Stützeinrichtung 113 verwenden, wobei das Zustandsänderungsmodell CM insbesondere zeitabhängig sein kann (beispielsweise um Alterungsprozesse innerhalb der Stützeinrichtung 113 abzubilden). Das Zustandsänderungsmodell CM beschreibt dabei ein (insbesondere zeitabhängiges) Lageänderungsverhalten der Stützeinrichtung 113. Im vorliegenden Beispiel kann das Zustandsänderungsmodell ein Kriechmodell CM der Stützfedereinrichtung 113 sein, wobei das Kriechmodell CM der Stützfedereinrichtung 113 das (gegebenenfalls zeitabhängige) Kriechverhalten der Stützfedereinrichtung 113 beschreibt. Aus diesem mit ausreichender Genauigkeit bekannten Lageänderungsverhalten bzw. Kriechverhalten kann die Relativlageänderungsinformation RSCI dann gegebenenfalls ohne weitere Sensorik ermittelt werden und unmittelbar für die Ansteuerung verwendet werden. Bei weiteren Varianten kann das Zustandsänderungsmodell bzw. Kriechmodell CM aber auch für eine Plausibilitätsprüfung der Relativlageänderungsinformation RSCI verwendet werden, welche auf eine andere vorstehend oder nachfolgend beschriebene Weise ermittelt wurde.
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Es sei an dieser Stelle nochmals erwähnt, dass die vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Varianten zur Ermittlung der Relativlageänderungsinformation RSCI grundsätzlich auf beliebige Weise kombiniert werden können, um beispielsweise eine konsolidierte (beispielsweise gemittelte) Relativlageänderungsinformation RSCI zu erlangen. Zusätzlich oder alternativ können natürlich auch einzelne Varianten der Ermittlung der Relativlageänderungsinformation RSCI zur Plausibilitätsprüfung der Ergebnisse der anderen Varianten der Ermittlung der Relativlageänderungsinformation RSCI verwendet werden.
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Das Ansteuern der Masseneinstellungseinrichtung 115.1 kann weiterhin grundsätzlich zu beliebigen geeigneten Zeitpunkten bzw. ausgelöst durch beliebige zeitliche Ereignisse (beispielsweise vorgebbare Intervalle) und/oder nicht-zeitliche Ereignisse (beispielsweise erfasste Schocklasten, Erreichen einer bestimmten Anzahl von Abbildungsvorgängen, das Starten oder Herunterfahren der Abbildungseinrichtung 101 etc.) erfolgen.
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Im vorliegenden Beispiel aktiviert die Steuereinrichtung 109 den Kompensationsmodus bzw. Kriechkompensationsmodus CCM, wenn die durch die Relativlageänderungsinformation RSCI repräsentierte Relativlageänderung einen vorgebbaren Grenzwert LIM überschreitet (d.h. wenn gilt: RSCI > LIM). Hiermit kann natürlich besonders effizient und bedarfsgerecht auf die Kriech- bzw. Setzeffekte reagiert werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinrichtung 109 den Kompensationsmodus CCM wie erwähnt in Abhängigkeit von vorgebbaren Ereignissen, insbesondere in vorgebbaren zeitlichen Intervallen, aktivieren, wobei der Kompensationsmodus insbesondere 0,25 bis 10 Jahre, vorzugsweise 0,5 bis 5 Jahre, weiter vorzugsweise 1 bis 2 Jahre, nach einem Betriebsbeginn der Abbildungseinrichtung 101 und/oder einer vorhergehenden Antivierung des Kompensationsmodus CCM aktiviert wird.
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Die Steuereinrichtung 109 kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein, eine dem jeweiligen optischen Abbildungsprozess der Abbildungseinrichtung 101 angepasste Ansteuerung der Lageregeleinrichtung 110 zu realisieren. Dabei können beliebige geeignete Regelbandbreiten für die Ansteuerung der Lageregeleinrichtung 110 vorgesehen sein. Bei besonders vorteilhaften Varianten weist die Steuereinrichtung 109 eine Regelbandbreite von 10 Hz bis 1000 Hz, vorzugsweise 20 Hz bis 500 Hz, weiter vorzugsweise 50 Hz bis 300 Hz, auf.
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Bei dem Freiheitsgrad bzw. den Freiheitsgraden DOF, in denen eine für den Abbildungsprozess bzw. dessen Abbildungsfehler relevante Relativlageänderung durch Kriech- bzw. Setzeffekte erfolgt, kann es sich um beliebige Freiheitsgrade bis hin zu allen sechs Freiheitsgraden im Raum handeln. Dabei können beliebige geeignete Grenzwerte vorgegeben sein, bei deren Überschreitung das Ansteuern des Stellelements 115.2 erforderlich bzw. vorgenommen wird.
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Bei bestimmten Varianten ist der wenigstens eine Freiheitsgrad DOF der Relativlageänderung ein Rotationsfreiheitsgrad, insbesondere ein Rotationsfreiheitsgrad um eine quer zu der Gravitationsrichtung verlaufende Kippachse. Der vorgebbare Grenzwert ist dann bevorzugt für eine Abweichung der Relativlage zwischen der ersten Stützstruktur 111.1 und der zweiten Stützstruktur 111.2 von einer vorgebbaren Relativsolllage um 1 µrad bis 500 µrad, vorzugsweise 10 µrad bis 300 µrad, weiter vorzugsweise 20 µrad bis 100 µrad, repräsentativ. Zusätzlich oder alternativ kann der wenigstens eine Freiheitsgrad DOF der Relativlageänderung ein Translationsfreiheitsgrad sein, insbesondere ein Translationsfreiheitsgrad entlang der Gravitationsrichtung. Der vorgebbare Grenzwert ist dann bevorzugt für eine Abweichung der Relativlage zwischen der ersten Stützstruktur 111.1 und der zweiten Stützstruktur 111.2 von einer vorgebbaren Relativsolllage um 1 µm bis 500 µm, vorzugsweise 10 µm bis 300 µm, weiter vorzugsweise 20 µm bis 100 µm, repräsentativ.
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Mit den vorstehend beschriebenen Gestaltungen lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren in der oben beschriebenen Weise ausführen. Dabei wird wie in 4 gezeigt zunächst in einem Schritt 114.1 der Verfahrensablauf gestartet. Dies geschieht beispielsweise mit erstmaliger Inbetriebnahme der Abbildungseinrichtung 101, wobei sich die Abbildungseinrichtung dann in dem ersten Betriebszustand OM1 befindet.
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In einem Schritt 114.2 wird dann in der Steuereinrichtung 109 überprüft, ob eines der oben beschriebenen Ereignisse eingetreten ist, welches die Aktivierung des Kompensationsmodus CCM auslöst. Ist dies nicht der Fall, wird diese Überprüfung wiederholt. Ist dies jedoch der Fall, wird in der Steuereinrichtung 109 in einem Schritt 114.3 in der oben beschriebenen Weise die Masseneinstellungseinrichtung 115.1 angesteuert, wobei die Steuereinrichtung 109 die Abbildungseinrichtung 101 dann in den zweiten Betriebszustand OM2 versetzt (der dann an die Stelle des ersten Betriebszustands OM1 tritt). In einem Schritt 114.3 wird dann in der Steuereinrichtung 109 überprüft, ob der Verfahrensablauf beendet werden soll. Ist dies nicht der Fall, wird zum Schritt 114.2 zurück gesprungen. Andernfalls endet der Verfahrensablauf in einem Schritt 114.4. Im Übrigen wird hinsichtlich weiterer Details des Verfahrens zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen beschrieben, bei denen die Lage jedes der optischen Elemente der Elementgruppe 107.1 bezüglich der zentralen Referenz 112 aktiv eingestellt wurde. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten auch nur ein Teil (gegebenenfalls sogar nur eines) der optischen Elemente der Elementgruppe 107.1 unmittelbar bezüglich der zentralen Referenz 112 aktiv eingestellt werden kann, während die übrigen optischen Elemente der Elementgruppe 107.1 relativ zu einem dieser bezüglich der zentralen Referenz 112 aktiv eingestellten optischen Elemente aktiv eingestellt werden. Insbesondere kann nur eines der optischen Elemente der Elementgruppe 107.1 als Referenzelement dienen und unmittelbar bezüglich der zentralen Referenz 112 aktiv eingestellt werden, während alle übrigen optischen Elemente der Elementgruppe 107.1 relativ zu diesem Referenzelement (und damit also nur mittelbar bezüglich der zentralen Referenz 112) aktiv eingestellt 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.
