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Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System, eine Lithographieanlage mit einem derartigen optischen System und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen optischen Systems.
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Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Da die meisten Materialien Licht dieser Wellenlänge absorbieren, müssen bei solchen EUV-Lithographieanlagen reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.
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Speziell optische Elemente oder Module, die in EUV-Lithographieanlagen zum Einsatz kommen, sollten eine sehr hohe Sauberkeit aufweisen, da aufgrund der kurzen Wellenlänge der EUV-Strahlung auch sehr kleine Partikel die Strahlung beeinflussen können. Daher werden diese Elemente oder Module, die außer optischen Flächen auch Elektronik aufweisen, in einer Reinraumumgebung mit einer hohen Reinheitsklasse zusammengesetzt. Die Elektronik solcher Module ist typischerweise für den Betrieb bei Atmosphärendruck bestimmt, weshalb diese in ein entsprechendes Gehäuse integriert werden muss. Auch dieser Schritt erfolgt unter Reinraumbedingungen, um eine Kontamination der optischen Elemente, die an dem Modul angeordnet werden, zu vermeiden. Ein Problem der Herstellung der Module unter Reinraumbedingungen, besteht darin, dass die Arbeiter, die die optischen Module aus den Einzelteilen herstellen, in der für einen Reinraum notwendigen Arbeitskleidung eine beschränkte Sicht und Bewegungsfreiheit haben. Zudem können nicht alle beliebigen Werkzeuge verwendet werden. Ferner besteht eine erhöhte Gefahr für eine elektrostatische Aufladung der Arbeitskleidung in dem Reinraum, die sich über die Elektronik entladen kann, was die Elektronik beschädigen kann. Die Arbeitsbedingungen im Reinraum erschweren daher das Herstellen des optischen Moduls, wobei die zusätzlichen Risiken bislang nur durch erhöhte Sorgfalt und dementsprechend reduzierte Arbeitsgeschwindigkeit teilweise reduzieren lassen.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes optisches System und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems bereitzustellen.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein optisches System für eine Lithographieanlage, insbesondere eine Mikrospiegel-Anordnung, vorgeschlagen. Das optische System umfasst eine Mehrzahl von aktuierbaren Einzelspiegeln, ein vakuumdichtes Gehäuse und eine Elektronikanordnung, welche in das vakuumdichte Gehäuse integriert ist und zum individuellen Aktuieren jedes Einzelspiegels eingerichtet ist. Die Elektronikanordnung weist eine Mehrzahl von wiederlösbar in das vakuumdichte Gehäuse eingebauten Elektronikmodulen auf, welche jeweils eine Mehrzahl von miteinander verbundenen elektronischen und/oder elektrischen Komponenten aufweisen. Zumindest ein bestimmtes Elektronikmodul der Mehrzahl weist eine Leiterplatte auf, auf der die elektronischen und/oder elektrischen Komponenten des bestimmten Elektronikmoduls angeordnet sind, und wobei die Leiterplatte auf einem Rahmen des bestimmten Elektronikmoduls angeordnet ist, wobei der Rahmen wenigstens einen Befestigungsabschnitt aufweist, der dazu vorgesehen ist, das bestimmte Elektronikmodul wiederlösbar in das vakuumdichte Gehäuse einzubauen und/oder mit einem weiteren Elektronikmodul der Elektronikanordnung zu verbinden, wobei der zumindest eine Befestigungsabschnitt des bestimmten Elektronikmoduls im in das vakuumdichte Gehäuse eingebauten Zustand mit einem korrespondierenden Befestigungsabschnitt des vakuumdichten Gehäuses und/oder des weiteren Elektronikmoduls in Kontakt ist.
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Dieses optische System weist den Vorteil auf, dass das bestimmte Elektronikmodul durch den Arbeiter einfacher handhabbar ist und das Risiko, das bestimmte Elektronikmodul während des Einbaus zu beschädigen, stark reduziert ist. Der Rahmen des bestimmten Elektronikmoduls ermöglicht dabei eine einfachere und sicherer Handhabung des Elektronikmoduls beim Einbau, insbesondere kann mit dem Befestigungsabschnitt eine sichere und stabile Befestigung des Elektronikmoduls in dem vakuumdichten Gehäuse und der Elektronikanordnung erfolgen, wobei einfacher zu handhabende Befestigungsmittel genutzt werden können, als dies bei herkömmlichen Elektronikmodulen, die beispielsweise direkt an der Leiterplatte befestigt werden, der Fall ist.
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Vorzugsweise weisen alle Elektronikmodule, die wie vorstehend beschrieben von einem Arbeiter im Reinraum in das vakuumdichte Gehäuse eingebaut werden müssen, die Merkmale des bestimmten Elektronikmoduls auf. Die Merkmale können bei unterschiedlichen Elektronikmodulen jedoch unterschiedlich ausgebildet sein.
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Das optische System hat den weiteren Vorteil, dass die Elektronikanordnung auch wieder zerlegbar ist, das heißt, dass die einzelnen Elektronikmodule aus dem vakuumdichten Gehäuse ausbaubar sind. Dies kann notwendig sein, wenn bei einer Inbetriebnahme oder einem Funktionstest festgestellt wird, dass eines oder mehrere der Elektronikmodule einen Defekt aufweisen. Auch das Ausbauen wird durch die Merkmale des bestimmten Elektronikmoduls erheblich vereinfacht.
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Das optische System ist beispielsweise ein Mikrospiegel-Array. Hierbei ist einem jeweiligen Mikrospiegel zumindest eine Aktor-/Sensor-Einheit zugeordnet, welche zum Verlagern des Mikrospiegels und/oder zum Erfassen einer Position und Ausrichtung des Mikrospiegels eingerichtet ist. Die Elektronikanordnung ist zum Ansteuern aller Mikrospiegel des Arrays eingerichtet. Die Elektronikanordnung kann hierfür einen hierarchischen Aufbau mit einer Baumstruktur aufweisen, der von einer hohen Ebene, beispielsweise einer zentralen Steuerungseinheit, bis zu einer niederen Ebene, die die einzelnen Aktor-/Sensor-Einheiten umfasst, reicht. Die Elektronikanordnung kann eine Vielzahl von gleichen Elektronikmodulen, wie beispielsweise die Aktor-/Sensor-Einheiten, aufweisen, die jeweils einzeln in die Elektronikanordnung einzubauen sind.
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Das vakuumdichte Gehäuse ist dazu eingerichtet, die Elektronikanordnung aufzunehmen und diese unter Atmosphärendruck halten, selbst wenn das optische System insgesamt in ein Vakuumgehäuse eingebaut wird. Das vakuumdichte Gehäuse weist Befestigungsabschnitte auf, welche zum Befestigen der Elektronikanordnung und/oder einzelner Elektronikmodule, insbesondere des bestimmten Elektronikmoduls, in dem vakuumdichten Gehäuse eingerichtet sind. Das vakuumdichte Gehäuse kann insbesondere aus Metall bestehen. Das vakuumdichte Gehäuse weist zudem eine öffenbare Klappe oder Deckel auf, wobei in einem offenen Zustand der Klappe oder des Deckels die Elektronikmodule in das vakuumdichte Gehäuse einbaubar oder ausbaubar sind. Vakuumdichtheit des Gehäuses wird in einem geschlossenen Zustand der Klappe oder des Deckels erreicht. Die Mehrzahl von aktuierbaren Einzelspiegeln ist außerhalb des vakuumdichten Gehäuses angeordnet.
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Darunter, dass ein jeweiliges Elektronikmodul wiederlösbar in das vakuumdichte Gehäuse eingebaut ist, wird verstanden, dass das jeweilige Elektronikmodul im eingebauten Zustand derart mit dem vakuumdichten Gehäuse oder weiteren Elektronikmodulen der Elektronikanordnung verbunden ist, dass es zerstörungsfrei ausbaubar ist. Insbesondere weist ein genutztes Verbindungs- oder Befestigungselement keinen Stoffschluss auf, sondern weist einen Formschluss oder auch einen Kraftschluss auf, wie beispielsweise eine Schraubverbindung, eine Klemmung oder auch ein Rastelement.
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Ein jeweiliges Elektronikmodul umfasst insbesondere eine Leiterplatte, auf der die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten angeordnet sind. Die elektronischen und/oder elektrischen Komponenten eines jeweiligen Elektronikmoduls können sowohl herkömmliche Bauelemente, wie Kondensatoren, Spulen oder Widerstände, als auch Halbleiterbauelemente, wie Dioden oder Transistoren, umfassen. Insbesondere können die elektronischen Bauelemente ferner integrierte Schaltungen, wie Prozessoren oder dergleichen, oder auch Leistungselektronik umfassen.
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Die Elektronikanordnung umfasst insbesondere eine oder mehrere Aktor-/Sensor-Einrichtungen, die jeweils einem der Einzelspiegel des optischen Systems zugeordnet sind. Eine jeweilige Aktor-/Sensor-Einrichtung kann zum Verlagern des zugordneten Einzelspiegels, zum Erfassen einer Position des zugeordneten Einzelspiegels oder auch zum Verlagern und zum Erfassen einer Position des zugeordneten Einzelspiegels eingerichtet sein.
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Der Rahmen des bestimmten Elektronikmoduls verleiht diesem insbesondere eine bestimmte mechanische Stabilität. Der Rahmen ist insbesondere eine steife und starre Struktur. Der Rahmen umfasst insbesondere Kunststoff, Metall, Kompositmaterial und dergleichen. Insbesondere ist der Rahmen aus Kunststoff, wie einem Thermoplast, aus Metall, wie Aluminium, Stahl, Kupfer oder Messing, oder einem Kompositmaterial, wie einem Kohlenstoff-Fasermaterial, hergestellt. Das Material, aus dem der Rahmen gefertigt ist, weist insbesondere einen Schubmodul von über 10 GPa, vorzugsweise über 50 GPa, einen Elastizitätsmodul von über 20 GPa, vorzugsweise über 80 GPa, und einen Kompressionsmodul von über 50 GPa, vorzugsweise über 100 GPa, auf.
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Der Rahmen ist zum Halten der Leiterplatte des bestimmten Elektronikmoduls ausgebildet. Weitere Elemente des bestimmten Elektronikmoduls, wie eine Schnittstelle umfassend Buchsen und/oder Stecker können ebenfalls an dem Rahmen befestigt sein. Der Rahmen weist insbesondere eine mechanische Stabilität und Verwindungssteifheit auf, die höher als eine mechanische Stabilität und Verwindungssteifheit einer herkömmlichen Leiterplatte ist. Damit bildet der Rahmen den bevorzugten Angriffspunkt für eine mechanische Montage des bestimmten Elektronikmoduls.
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Der Rahmen kann in unterschiedlichen geometrischen Formen ausgebildet sein, insbesondere als ein einzelnes längliches Element, das eine Art Rückgrat bildet, oder als eine Einfassung der Leiterplatte, oder als eine Platte, die eine im wesentlichen gleiche Form aufweist, wie die Leiterplatte des Elektronikmoduls.
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Der Rahmen weist wenigstens einen Befestigungsabschnitt auf, der zum Befestigen des bestimmten Elektronikmoduls in dem vakuumdichten Gehäuse und/oder an einem weiteren Elektronikmodul der Elektronikanordnung vorgesehen ist. Ein jeweiliger Befestigungsabschnitt ist beispielsweise als eine Bohrung in dem Rahmen ausgebildet, durch welche eine Schraube zum Verschrauben des Elektronikmoduls mit dem vakuumdichten Gehäuse oder dem weiteren Elektronikmodul geführt werden kann. Ferner kann ein Befestigungsabschnitt beispielsweise als ein Vorsprung oder eine Kerbe ausgebildet sein, wobei ein korrespondierendes Element des vakuumdichten Gehäuses oder des weiteren Elektronikmoduls in den Vorsprung oder die Kerbe eingreift und damit das bestimmte Elektronikmodul fixiert.
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Die Nutzung des Rahmens zur Fixierung des Elektronikmoduls hat den Vorteil, dass, da der Rahmen dem Elektronikmodul eine im Vergleich mit einer Leiterplatte hohe Stabilität verleiht, eine sichere und stabile Befestigung mit nur wenigen Punkten, beispielsweise nur an einem Punkt oder nur an zwei Punkten, möglich ist. Aufgrund der hohen mechanischen Stabilität des Rahmens kann an jedem Befestigungspunkt des Rahmens eine hohe Haltekraft genutzt werden. Weiterhin können die Befestigungsabschnitte im Vergleich zu solchen auf herkömmlichen Leiterplatten großzügig ausgebildet sein, so dass beispielsweise größere und damit leichter handhabbare Schrauben genutzt werden können. Beispielsweise können Schrauben mit einem Durchmesser größer als 4 mm gewählt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform des optischen Systems weist das bestimmte Elektronikmodul eine Anzahl von Haltemitteln und/oder eine Anzahl von Schutzelementen auf, wobei das jeweilige Haltemittel zum sicheren Halten des bestimmten Elektronikmoduls während eines Einbaus des bestimmten Elektronikmoduls in das vakuumdichte Gehäuse eingerichtet ist, und wobei das jeweilige Schutzelement zum Schutz zumindest einer Teilmenge der elektronischen und/oder elektrischen Komponenten des bestimmten Elektronikmoduls vor mechanischer Beschädigung und/oder vor einer elektrostatischen Entladung eingerichtet ist.
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Durch das spezifisch zum sicheren Halten des Elektronikmoduls vorgesehene Haltemittel kann der Arbeiter beispielsweise geeignete Werkzeuge an dem bestimmten Elektronikmodul ansetzen, um das Elektronikmodul beispielsweise in die richtige Einbauposition für den Einbau in das vakuumdichte Gehäuse zu bringen. Damit ist es nicht notwendig, dass der Arbeiter das Elektronikmodul mit seiner behandschuhten Hand greift, weshalb die Gefahr einer elektrostatischen Entladung, die Komponenten des Elektronikmoduls beschädigen könnte, reduziert ist.
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Durch das Schutzelement sind die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, die bei herkömmlichen Elektronikmodulen ungeschützt auf einer Platine angeordnet sind, abgedeckt und damit geschützt. Das Schutzelement stellt insbesondere sowohl einen mechanischen Schutz als auch einen Schutz vor einer elektrostatischen Entladung bereit.
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Das Haltemittel umfasst beispielsweise einen Griff, wobei der Griff insbesondere zum Halten des Elektronikmoduls ausgebildet ist, also beispielsweise eine höhere mechanische Stabilität als eine Leiterplatte aufweist und von den elektrischen und/oder elektronischen Komponenten des Elektronikmoduls elektrisch isoliert ist. Damit kann das Haltemittel von einem Arbeiter bedenkenlos zum Halten des Elektronikmoduls während eines Einbaus oder Ausbaus des bestimmten Elektronikmoduls genutzt werden.
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Das Schutzelement ist beispielsweise ein flächiges Element, wie ein Blech oder eine Kunststoffplatte, das das jeweilige Elektronikmodul abschnittsweise überdeckt. Die unter dem Schutzelement angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten sind daher nicht exponiert, sondern verdeckt und damit geschützt. Das Schutzelement selbst ist vorzugsweise fest mit dem bestimmten Elektronikmodul verbunden, es kann jedoch auch lösbar an dem Elektronikmodul angeordnet sein, beispielsweise kann es mit diesem verschraubt sein.
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Gemäß einer Ausführungsform des optischen System umfasst das Haltemittel eine Aufnahme für ein Werkzeug, so dass das bestimmte Elektronikmodul von dem Werkzeug gehalten wird, wenn das Werkzeug mit der Aufnahme verbunden ist.
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Die Aufnahme ist insbesondere zum Herstellen einer wiederlösbaren Verbindung mit dem Werkzeug eingerichtet. Damit kann das Werkzeug zum Zweck des Einbaus oder des Ausbaus des Elektronikmoduls mit der Aufnahme verbunden werden und anschließend wieder gelöst werden. Das Werkzeug ist daher insbesondere spezifisch zur Verwendung mit der jeweiligen Aufnahme ausgebildet. Man kann auch sagen, dass die Aufnahme und das Werkzeug zueinander korrespondierende Funktionselemente aufweisen, wie beispielsweise eine Bohrung mit einem Innengewinde und ein korrespondierendes Außengewinde. Das Haltemittel ist ferner derart in das Elektronikmodul integriert, dass über die Aufnahme die für den Einbau notwendige Kraft auf das Elektronikmodul ausgeübt werden kann, ohne das Elektronikmodul zu beschädigen.
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Gemäß einer Ausführungsform des optischen Systems ist das Schutzelement als ein flächiges, die Leiterplatte zumindest einseitig teilweise abdeckendes, starres Element ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des optischen Systems deckt das Schutzelement die Leiterplatte zumindest einseitig vollständig ab.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des optischen Systems umfasst das Schutzelement ein Kunststoff, ein Metall und/oder ein Komposit.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des optischen Systems weist das jeweilige Schutzelement eine elektrisch isolierende Schicht auf.
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Dies hat den Vorteil, dass die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten des bestimmten Elektronikmoduls von dem Arbeiter in die behandschuhte Hand genommen oder berührt werden können, ohne dass das Risiko einer elektrostatischen Entladung über die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten besteht.
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Die elektrisch isolierende Schicht kann auf einer äußeren oder inneren Oberfläche des Schutzelements und/oder sandwichartig in das Schutzelement integriert sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Haltemittel in den Rahmen integriert.
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Damit ist sichergestellt, dass über das Haltemittel eine hohe Kraft auf das bestimmte Elektronikmodul übertragen werden kann, ohne die Leiterplatte des Elektronikmoduls zu beschädigen. Beispielsweise ist das Haltemittel als eine Bohrung mit einem Innengewinde ausgebildet, in das ein geeignetes Werkzeug einschraubbar ist. Eine solche geschraubte Verbindung ist zuverlässig und ist einfach herstellbar und wieder lösbar. Das Haltemittel kann auch als ein klemmbarer Abschnitt ausgebildet sein, der mit einer geeigneten Zange oder einem Schraubstock gegriffen und geklemmt werden kann, wobei der Rahmen in dem Bereich des Haltemittels besonders stabil ausgebildet ist, so dass eine zur sicheren Klemmung benötigte Klemmkraft von dem Rahmen beschädigungsfrei aufgenommen wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des optischen Systems ist das Schutzelement an dem Rahmen befestigt.
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Auch diese Maßnahme trägt zu dem Schutz der Leiterplatte und der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten des bestimmten Elektronikmoduls bei.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des optischen Systems steht der Rahmen mit einer elektronischen und/oder elektrischen Komponente des bestimmten Elektronikmoduls in einem direkten Wärmekontakt und ist dazu eingerichtet, von der elektronischen und/oder elektrischen Komponente im Betrieb des optischen Systems erzeugte Wärmeenergie abzuführen und an einen Kühlkörper des Elektronikmoduls und/oder des vakuumdichten Gehäuses zu übertragen.
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Man kann auch sagen, dass der Rahmen als der Kühlkörper für die jeweilige Komponente des Elektronikmoduls dient.
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Vorzugsweise weist der Rahmen in dem Abschnitt zwischen der Komponente und dem Kühlkörper eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, beispielswiese ist diese größer oder gleich 200 W/mK, vorzugsweise größer oder gleich 400 W/mK.
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Der Kühlkörper des Elektronikmoduls oder des vakuumdichten Gehäuses ist insbesondere ein aktiv gekühlter Kühlkörper. Beispielsweise wird der Kühlkörper von einer Kühlflüssigkeit durchströmt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des optischen Systems umfasst der Rahmen ein Metall. Beispielsweise besteht der Rahmen aus einem Metall.
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Das Metall kann ein reines Metall sein, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium, oder kann eine Legierung sein, wie beispielsweise Messing oder Stahl. Der Rahmen kann abschnittsweise aus unterschiedlichen Materialien bestehen, beispielsweise aus Stahl in Bereichen, in denen eine hohe Stabilität gefordert ist, und aus Kupfer in Bereichen, in denen eine gute Wärmeleitfähigkeit gefordert ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des optischen Systems ist das optische System zur Verwendung in einem Vakuum-Gehäuse einer EUV-Lithographieanlage vorgesehen. Das optische System wird hierzu in einem Reinraum der Klasse 6 oder höher nach ISO 14644-1 zusammengebaut.
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Damit ist die erforderliche Sauberkeit des optischen Systems gewährleistet. Allerdings hat der Zusammenbau in dem Reinraum den Nachteil, dass der Zusammenbau erschwert wird. Dies liegt einerseits an der für den Reinraum benötigten Arbeitskleidung, insbesondere einem Ganzkörperanzug mit Handschuhen und Kopfabdeckung mit Visier, andererseits aber auch daran, dass die für den Zusammenbau nutzbaren Werkzeuge beschränkt sind. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, weist das Elektronikmodul zumindest einige der vorstehend beschriebenen Merkmale auf.
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Die einzelnen Elektronikmodule, die zu der Elektronikanordnung für das optische System in dem Reinraum zusammengebaut werden, sind insbesondere vorgefertigte Elektronikmodule. Das heißt, dass diese in einer anderen Produktionsanlage, die extern zu dem Reinraum ist, aus den jeweiligen Einzelteilen, wie den elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, der Leiterplatte, dem Rahmen, dem Haltemittel und/oder dem Schutzelement hergestellt wurden. Nach der Herstellung des jeweiligen Elektronikmoduls in der anderen Produktionsanlage wird dieses gereinigt, insbesondere nasschemisch gereinigt. Durch diese Reinigung wird sichergestellt, dass das jeweilige Elektronikmodul frei von Partikeln ist, die den Reinraum kontaminieren würden. Für die Reinheit des Elektronikmoduls nach der Reinigung gilt dabei insbesondere die gleiche Reinheitsklasse, wie für den Reinraum. Für den Transport des jeweiligen Elektronikmoduls von der anderen Produktionsanlage zu dem Reinraum wird dieses luftdicht verpackt, beispielsweise wird es in einer Folie eingeschweißt. In dem Reinraum muss die Verpackung zunächst von dem Elektronikmodul entfernt werden. Bereits bei diesem Arbeitsschritt kommt es häufig zu einer elektrostatischen Aufladung des Handschuhs des Arbeiters. Ohne das Schutzelement könnte sich die elektrostatische Ladung von dem Handschuh über die (ungeschützten) Komponenten des jeweiligen Elektronikmoduls entladen und diese zerstören. Mit dem Schutzelement wird dies verhindert, ferner kann ein entsprechendes Haltemittel genutzt werden, so dass der Arbeiter das jeweilige Elektronikmodul mit dem Handschuh nicht mehr anzufassen braucht.
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Das optische System ist bevorzugt eine Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage. Das optische System kann jedoch auch ein Beleuchtungssystem sein. Die Projektionsbelichtungsanlage kann eine EUV-Lithographieanlage sein. EUV steht für „Extreme Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Die Projektionsbelichtungsanlage kann auch eine DUV-Lithographieanlage sein. DUV steht für „Deep Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Lithographieanlage vorgeschlagen, welche ein optisches System gemäß dem ersten Aspekt umfasst.
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Die Lithographieanlage ist insbesondere als eine EUV-Lithographieanlage ausgebildet und umfasst ein oder mehrere Vakuumgehäuse. Das optische System ist insbesondere in einem der Vakuumgehäuse angeordnet. Das optische System ist beispielsweise als ein Mikrospiegelarray oder als ein Facettenspiegel ausgebildet.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems für eine Lithographieanlage vorgeschlagen. In einem ersten Schritt wird eine Mehrzahl Einzelspiegeln bereitgestellt. In einem zweiten Schritt wird ein vakuumdichtes Gehäuse bereitgestellt. In einem dritten Schritt wird eine Mehrzahl von Elektronikmodulen bereitgestellt, wobei jedes Elektronikmodul eine Mehrzahl von miteinander verbundenen elektronischen und/oder elektrischen Komponenten aufweist, und wobei zumindest ein bestimmtes Elektronikmodul der Mehrzahl eine Leiterplatte aufweist, auf der die elektronischen und/oder elektrischen Komponenten des bestimmten Elektronikmoduls angeordnet sind. Die Leiterplatte ist auf einem Rahmen des bestimmten Elektronikmoduls angeordnet, wobei der Rahmen wenigstens einen Befestigungsabschnitt aufweist, der dazu vorgesehen ist, das bestimmte Elektronikmodul wiederlösbar in das vakuumdichte Gehäuse einzubauen und/oder mit einem weiteren Elektronikmodul der Elektronikanordnung zu verbinden, wobei der zumindest eine Befestigungsabschnitt des bestimmten Elektronikmoduls im in das vakuumdichte Gehäuse eingebauten Zustand mit einem korrespondierenden Befestigungsabschnitt des vakuumdichten Gehäuses und/oder des weiteren Elektronikmoduls in Kontakt ist. In einem vierten Schritt wird die Mehrzahl von Elektronikmodulen unter Reinraumbedingungen in das vakuumdichte Gehäuse eingebaut, wobei der jeweilige Befestigungsabschnitt mit dem jeweiligen korrespondierenden Befestigungsabschnitt in Kontakt gebracht wird, so dass die Elektronikmodule eine Elektronikanordnung ausbilden, die zum individuellen Aktuieren jedes Einzelspiegels eingerichtet ist. In einem fünften Schritt wird die Elektronikanordnung mit den Einzelspiegeln gekoppelt, um das optische System bereitzustellen. Auch der fünfte Schritt erfolgt unter Reinraumbedingungen.
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Die für das optische System beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend und umgekehrt.
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„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt einen schematischen Meridionalschnitt einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie;
- 2 zeigt ein schematisches Ausführungsbeispiel für ein optisches System mit einer Mehrzahl von aktuierbaren Einzelspiegeln und einer Elektronikanordnung mit einer Mehrzahl von Elektronikmodulen;
- 3 zeigt ein schematisches Ausführungsbeispiel für ein herkömmliches Elektronikmodul;
- 4 zeigt ein schematisches erstes Ausführungsbeispiel für ein Elektronikmodul;
- 5 zeigt ein schematisches zweites Ausführungsbeispiel für ein Elektronikmodul;
- 6 zeigt schematisch den Zusammenbau mehrerer Elektronikmodule zu einer Elektronikanordnung; und
- 7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild für ein beispielhaftes Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
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1 zeigt eine Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 1 (Lithographieanlage), insbesondere einer EUV-Lithographieanlage. Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- beziehungsweise Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem 2 separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem 2 die Lichtquelle 3 nicht.
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Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9, insbesondere in einer Scanrichtung, verlagerbar.
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In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches Koordinatensystem mit einer x-Richtung x, einer y-Richtung y und einer z-Richtung z eingezeichnet. Die x-Richtung x verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung y verläuft horizontal und die z-Richtung z verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung y. Die z-Richtung z verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
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Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
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Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung y verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
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Bei der Lichtquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Lichtquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 16 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Engl.: Laser Produced Plasma, mit Hilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Engl.: Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Engl.: Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
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Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Lichtquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Engl.: Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Engl.: Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
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Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Lichtquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
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Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche auch als Feldfacetten bezeichnet werden können. Von diesen ersten Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
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Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
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Wie beispielsweise aus der
DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die
DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
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Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung y.
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Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der
US 2006/0132747 A1 , der
EP 1 614 008 B1 und der
US 6,573,978 .
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Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
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Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die
DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
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Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
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Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Engl.: Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
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Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der zweite Facettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der
DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
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Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
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Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
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Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
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Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
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Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
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Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
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Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
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Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hochreflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
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Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung y zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung y kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
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Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe ßx, By in x- und y-Richtung x, y auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe ßx, By der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (6x, ßy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab 6 bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab 6 bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
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Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung x, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
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Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung y, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
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Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung x, y, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
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Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung x, y im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung x, y sind bekannt aus der
US 2018/0074303 A1 .
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Jeweils eine der zweiten Facetten 23 ist genau einer der ersten Facetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der ersten Facetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die ersten Facetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten zweiten Facetten 23.
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Die ersten Facetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten zweiten Facette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
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Durch eine Anordnung der zweiten Facetten 23 kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der zweiten Facetten 23, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.
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Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
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Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
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Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
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Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des zweiten Facettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
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Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
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Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der zweite Facettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
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Der erste Facettenspiegel 20 und der zweite Facettenspiegel 22 sind Beispiele für ein jeweiliges optisches System 100 (siehe 2), wobei die einzelnen Facetten 21, 23 der Facettenspiegel 20, 22 die aktuierbaren Einzelspiegel 101 - 106 (siehe 2) des optischen Systems 100 ausbilden. In der 1 bilden mehrere optische Systeme 100 ein übergeordnetes optisches System, wie die Beleuchtungsoptik 4, die Projektionsoptik 10 oder die Projektionsbelichtungsanlage 1.
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Zur individuellen Ansteuerung der Facetten 21, 22 oder anderer aktuierbarer Einzelspiegel 101 - 106 des jeweiligen optischen Systems 100 ist insbesondere eine Elektronikanordnung 110 (siehe 2) vorgesehen, welche eine Mehrzahl von Elektronikmodulen 120, 130, 200, 300 (siehe 2, 4 - 6) umfasst. Der Aufbau des optischen Systems 100 mit der Elektronikanordnung 110 und den Elektronikmodulen ist beispielhaft nachfolgend anhand der 2, 4 - 6 detailliert erläutert.
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2 zeigt ein schematisches Ausführungsbeispiel für ein optisches System 100 mit einer Mehrzahl von aktuierbaren Einzelspiegeln 101 - 106 und einer Elektronikanordnung 110 mit einer Mehrzahl von Elektronikmodulen 120, 130. Die Elektronikanordnung ist in ein vakuumdichtes Gehäuse 150 integriert. Das optische System 100 bildet insbesondere eine Mikrospiegelanordnung aus, die mehrere hundert oder mehrere tausend einzelner Mikrospiegel umfasst, von denen in der 2 lediglich die sechs Spiegel 101 - 106 gezeigt sind. Das optische System 100 kann als der erste oder der zweite Facettenspiegel 20, 22 der Projektionsbelichtungsanlage 1 der 1 ausgebildet sein.
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Die Elektronikanordnung 110 umfasst sechs Aktor-/Sensor-Einrichtungen 111 - 116. Jeder Aktor-/Sensor-Einrichtung 111 - 116 ist einer der Einzelspiegel 101 - 106 zugeordnet. Die jeweilige Aktor-/Sensor-Einrichtung 111 - 116 ist zum Aktuieren des zugeordneten Einzelspiegels 101 - 106 und/oder zum Erfassen einer Position des zugeordneten Einzelspiegels 101 - 106 eingerichtet. Es sei angemerkt, dass in Ausführungsformen mehr als eine Aktor-/Sensor-Einrichtung 111 - 116 einem jeweiligen Einzelspiegel 101 - 106 zugeordnet sein kann. Die Aktor-/Sensor-Einrichtungen 111 - 116 sind in dem vakuumdichten Gehäuse 150 untergebracht, wobei eine Wirkverbindung zu dem jeweiligen zugeordneten Einzelspiegel 101 - 106 besteht.
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Die Elektronikmodule 120, 130 sind elektrisch miteinander verbunden und können auch mechanisch miteinander verbunden sein. Einige der Elektronikmodule 120, 130 können direkt an dem vakuumdichten Gehäuse 150 befestigt sein, andere Elektronikmodule können an diesen direkt befestigten Elektronikmodulen 120, 130 befestigt sein (siehe hierzu auch die 6). Beispielsweise wird die Elektronikanordnung 110 dadurch hergestellt, dass die mehreren Elektronikmodule 120 in das Elektronikmodul 130 eingebaut und mit diesem verbunden werden. Die Elektronikanordnung 110 kann dann insgesamt in das vakuumdichte Gehäuse 150 eingebaut werden. Alternativ wird jedes Elektronikmodul 120, 130 nach und nach in das vakuumdichte Gehäuse 150 eingebaut. Bei dem Einbau erfolgt die mechanische Befestigung und die elektrische Kontaktierung der Elektronikmodule 120, 130 untereinander, um die Elektronikanordnung 110 auszubilden. Die Elektronikanordnung 110 wird derart zusammengebaut, dass sie auch wieder auseinandergebaut werden kann, um im Falle eines Defekts eines Elektronikmoduls 120, 130 oder einer der Aktor-/Sensor-Einrichtungen 111 - 116 die Elektronikanordnung 110 reparieren zu können. Da die Mikrospiegelanordnung 100 insbesondere in einem Vakuumgehäuse einer EUV-Lithographieanlage eingesetzt wird, ist es notwendig, den Zusammenbau der Mikrospiegelanordnung 100 in einer Reinraumumgebung durchzuführen. Die Reinraumumgebung weist beispielsweise die Klasse 6 oder höher nach ISO 14644-1 auf. Der Zusammenbau der Mikrospiegelanordnung 100 in einer Reinraumumgebung ist aufwendig. Insbesondere wenn der Zusammenbau von Hand durch einen Arbeiter vorgenommen wird, besteht ein erhöhtes Risiko, dass eines der Elektronikmodule 120, 130 beim Einbau beschädigt wird, sei es durch eine mechanische Beschädigung oder durch eine elektrostatische Entladung. Um das Risiko einer solchen Beschädigung zu reduzieren, weist zumindest eines der Elektronikmodule 120, 130 einen Rahmen 230, 330 (siehe 4 oder 5) auf. Ferner können die jeweiligen Elektronikmodule Haltemittel 212, 312 (siehe 4 oder 5) und/oder ein Schutzelement 220, 320 (siehe 4 oder 5) aufweisen, wie nachfolgend anhand der 4 - 6 erläutert ist. Aus Gründen der Übersicht ist in der 2 der Rahmen 230, 330, das Haltemittel 212, 312 oder das Schutzelement 220, 320 nicht dargestellt.
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Die Elektronikmodule 120 sind insbesondere als Ansteuereinheiten für mehrere Aktor-/Sensor-Einrichtungen 111 - 116 ausgebildet. In diesem Beispiel sind jeder Ansteuereinheit 120 drei Aktor-/Sensor-Einrichtungen 111 - 116 zugeordnet; diese Zahl kann in weiteren Ausführungsformen jedoch auch größer oder kleiner sein, beispielsweise können einer jeweiligen Ansteuereinheit nur zwei oder bis zu vier oder noch mehr Aktor-/Sensor-Einrichtungen 111 - 116 zugeordnet sein. Die Ansteuereinheiten 120 umfassen insbesondere eine Ansteuerlogik, einen Regelkreis und/oder eine Leistungselektronik, die zum Bereitstellen einer Betriebsspannung und eines Betriebsstroms für die Aktor-/Sensor-Einrichtungen 111 - 116 eingerichtet ist.
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Die Ansteuereinheiten 120 sind mit einem weiteren Elektronikmodul 130 gekoppelte, welches beispielsweise als eine Steuereinheit ausgebildet ist. Die Steuereinheit 130 ist zum Ermitteln und Ausgeben von Ansteuerdaten für die Ansteuereinheiten 120 eingerichtet. Die Steuereinheit 130 ermittelt die Ansteuerdaten beispielsweise auf Basis eines Steuerungsprogramms, auf Basis von Sensordaten und/oder auf Basis von Steuerdaten einer zentralen Steuerungseinrichtung, wie einem Steuerungsrechner zum Steuern der EUV-Lithographieanlage (nicht dargestellt).
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3 zeigt ein schematisches Ausführungsbeispiel für ein herkömmliches Elektronikmodul. Das herkömmliche Elektronikmodul umfasst eine Leiterplatine PCB mehrere darauf angeordnete elektronische und/oder elektrische Komponenten 201 - 206. Die elektronischen und/oder elektrischen Komponenten 201 - 206 umfassen beispielsweise um Widerstände, Kapazitäten, Induktivitäten, Dioden, Transistoren, Logikgatter, integrierte Schaltkreise, insbesondere ASICs (Engl. Application Specific Intergrated Circuit), Prozessoren und/oder Speicherbausteine. Die elektronische und/oder elektrische Komponenten 201 - 206 sind mittels der Leiterplatine PCB miteinander verbunden und stellen damit eine bestimmte Funktionalität bereit, beispielsweise die Funktionalität einer Ansteuereinheit 120 (siehe 2). Ein Steckverbinder CONN ist dazu eingerichtet, das herkömmliche Elektronikmodul mit einem anderen Elektronikmodul zu einer Elektronikanordnung zu verbinden. Der Streckverbinder CONN stellt hierbei sowohl eine mechanische Verbindung als auch einer elektrische Verbindung zu dem anderen Elektronikmodul her. Das herkömmliche Elektronikmodul kann bei der Handhabung, wie bei einem Einbau oder einem Ausbau in das vakuumdichte Gehäuse 150 (siehe 2 oder 6), leicht beschädigt werden, da die Komponenten 201 - 206 ungeschützt sind und ferner keine spezifischen Haltemittel vorhanden sind.
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4 zeigt ein schematisches erstes Ausführungsbeispiel für ein Elektronikmodul 200, welches sich von dem herkömmlichen Elektronikmodul der 3 insbesondere dadurch unterscheidet, dass ein Rahmen 230 vorgesehen ist, auf dem die Leiterplatte PCB befestigt ist und der Befestigungsabschnitte 210 aufweist, mittels denen das Elektronikmodul 200 in dem vakuumdichte Gehäuse 150 befestigt und/oder mit weiteren Elektronikmodulen der Elektronikanordnung verbunden werden kann. Dies vereinfacht die Montage des Elektronikmoduls 200 erheblich, da der Rahmen 230 eine besonders hohe mechanische Stabilität aufweist und Kräfte, die auf das Elektronikmodul 200 wirken, aufnimmt. Damit ist insbesondere die Leiterplatte PCB vor diesen Kräften geschützt.
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Die Befestigungsabschnitte 210 sind in diesem Beispiel als Widerlager mit Öffnungen für Bolzen oder Schrauben in dem Rahmen ausgebildet. Mittels der Befestigungsabschnitte 210 lässt sich das Elektronikmodul 200 stabil und sicher mit dem vakuumdichten Gehäuse 150 und/oder mit einem weiteren Elektronikmodul zu einer Elektronikanordnung 110 (siehe 2) mechanisch verbinden. Der Steckverbinder CONN wird damit mechanisch entlastet und ist lediglich für die elektrische Kontaktierung des Elektronikmoduls 200 notwendig.
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Das Elektronikmodul 200 weist zudem ein Haltemittel 212 und zwei Schutzelemente 220 auf. Das Haltemittel 212 ist in diesem Beispiel an einem der Schutzelemente 220 angeordnet, kann aber auch direkt an dem Rahmen 230 befestigt sein. An dem Haltemittel 212 kann ein Arbeiter insbesondere temporär ein Werkzeug 400 (siehe 6) befestigen, um das Elektronikmodul 200 für den Einbau in das oder den Ausbau aus dem vakuumdichten Gehäuse 150 zu halten. Die zwei Schutzelemente 220 sind in diesem Beispiel auf dem Rahmen 230 befestigt, in Ausführungsformen können diese aber auch auf der Leiterplatte PCB angeordnet sein. Eines der Schutzelemente 220 deckt den Steckverbinder CONN ab. Damit ist das Risiko, dass eine elektrostatische Entladung über die Leitungen des Steckverbinders CONN eine der Komponenten 201 - 206 beschädigt, minimiert. Das weitere Schutzelement 220 deckt die Komponenten 201 - 206 ab. Damit sind die Komponenten 201 - 206 vor einer mechanischen Beschädigung und einer elektrostatischen Entladung geschützt. Das jeweilige Schutzelement 220 besteht vorzugsweise aus einem Metallblech.
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Die weiteren Merkmale des Elektronikmoduls 200 entsprechen beispielsweise jenen des herkömmlichen Elektronikmoduls. Das Elektronikmodul bildet beispielsweise eine Ansteuereinheit 120 (siehe 2) oder eine Steuereinheit 130 (siehe 2) aus.
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5 zeigt ein schematisches zweites Ausführungsbeispiel für ein Elektronikmodul 300. Das Elektronikmodul 300 umfasst in diesem Beispiel zwei mit jeweiligen elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 201 - 206 (siehe 4) bestückte Leiterplatinen PCB, wobei diese jeweils von einem plattenförmigen Schutzelement 320 abgedeckt und damit geschützt sind. Weiterhin weist das Elektronikmodul 300 einen Rahmen 330 auf, der dem Elektronikmodul 300 eine hohe mechanische Stabilität verleiht. Insbesondere sind die beiden Leiterplatinen PCB und die Schutzelemente 320 an dem Rahmen 330 befestigt, beispielsweise mit diesem verschraubt. Das Elektronikmodul 300 ist beispielsweise als eine Ansteuereinheit zum Ansteuern einer Mehrzahl von Aktor-/SensorEinrichtungen 111 - 116 (siehe 2) ausgebildet.
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Der Rahmen 330 weist ein Haltemittel 312 auf, das in diesem Beispiel als eine Bohrung mit einem Innengewinde zum Einschrauben eines entsprechenden Werkzeugs 400 (siehe 6) ausgebildet ist. Zudem weist der Rahmen 330 einen Befestigungsabschnitt 310 auf. Der Befestigungsabschnitt 310 ist in diesem Beispiel als ein Vorsprung des Rahmens 330 mit einer Bohrung ausgebildet. Der Befestigungsabschnitt 310 ist insbesondere einstückig mit dem Rahmen 330 ausgebildet. Die Bohrung ist zum Durchführen eines Bolzens oder einer Schraube eingerichtet. Mittels des Befestigungsabschnitts 310 des Rahmens 330 ist das Elektronikmodul 300 sicher und fest in das vakuumdichte Gehäuse 150 (siehe 2 oder 6) einbaubar, wobei eine geschraubte Verbindung vorteilhaft jederzeit wieder gelöst werden kann. Bei einem Einbau oder Ausbau des Elektronikmoduls 300 sind die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 201 - 206 durch die Schutzelemente 320 geschützt. Ferner wirken Kräfte beim Befestigen oder Lösen des Elektronikmoduls 300 und/oder zum Halten des Elektronikmoduls 300 während des Einbaus oder Ausbaus nur auf den Rahmen 330, nicht jedoch auf die Leiterplatinen PCB.
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6 zeigt schematisch den Zusammenbau mehrerer Elektronikmodule 130, 300 zu einer Elektronikanordnung 110 in einem vakuumdichten Gehäuse 150. Es handelt sich beispielsweise um drei baugleiche Elektronikmodule 300, die den Elektronikmodulen 300 der 5 entsprechen. Aus Gründen der Übersicht sind die einzelnen Elemente des jeweiligen Elektronikmoduls 300 in der 6 nicht individuell mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Elektronikmodule 300 werden in diesem Beispiel in das vakuumdichte Gehäuse 150 eingebaut und zugleich mit dem Elektronikmodul 130 verbunden. Beispielsweise wird zunächst das Elektronikmodul 130 in das vakuumdichte Gehäuse 150 eingebaut, wobei Befestigungsabschnitte 134, die insbesondere an einem Rahmen (nicht dargestellt) des Elektronikmoduls 130 angeordnet sind, mit korrespondierenden Befestigungsabschnitten 152 des vakuumdichten Gehäuses 150 in Kontakt gebracht werden und mittels einer jeweiligen Schraube 410 mit diesen verschraubt werden. In das derart in dem vakuumdichten Gehäuse 150 befestigten Elektronikmodul 130 werden anschließend die drei Elektronikmodule 300 befestigt. Hierzu weist das Elektronikmodul 130 insbesondere einen jeweiligen korrespondierenden Befestigungsabschnitt 132 auf, der mit dem Befestigungsabschnitt 310 (siehe 5) des jeweiligen Elektronikmoduls 300 in Kontakt gebracht und anschließend mittels einer jeweiligen Schraube 410 verschraubt wird. Der Einbau der Elektronikmodule 130, 300 in das vakuumdichte Gehäuse 150 erfolgt insbesondere in einer Reinraumumgebung (nicht dargestellt).
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Zwei Elektronikmodule 300 sind bereits eingebaut, wobei eine jeweilige Schraube 410 durch die Bohrung in dem Befestigungsabschnitt 310 (siehe 5) des Rahmens 330 (siehe 5) des jeweiligen Elektronikmoduls 300 geführt ist und mit einem korrespondierenden Befestigungsabschnitt (nicht dargestellt) des vakuumdichten Gehäuses 150 oder des Elektronikmoduls 130 verschraubt ist. Das dritte Elektronikmodul 300 wird gerade in die Einbauposition verbracht. Hierzu ist an dem Elektronikmodul ein Werkzeug 400 befestigt, wobei das Werkzeug 400 in das Haltemittel 312 (siehe 5) des Elektronikmoduls 300 eingreift. Mittels des Werkzeugs 400 ist das Elektronikmodul 300 von einem Arbeiter einfach und sicher in die Einbauposition verbringbar. Insbesondere entfällt ein direkter Kontakt mit dem Arbeiter und zudem kann über das Haltemittel 312 eine erhöhte Kraft aufgebracht werden, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung des Elektronikmoduls 300 besteht. In umgekehrter Reihenfolge kann die Elektronikanordnung 110 aus dem vakuumdichten Gehäuse 150 auch wieder ausgebaut werden, sollte dies für eine Reparatur oder dergleichen notwendig sein.
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7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild für ein beispielhaftes Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems 100, beispielsweise des optischen Systems 100 der 2. In einem ersten Schritt S1 wird eine Mehrzahl von Einzelspiegeln 101 - 106 (siehe 2) bereitgestellt. In einem zweiten Schritt wird ein vakuumdichtes Gehäuse 150 (siehe 2 oder 6) bereitgestellt. In einem dritten Schritt S3 wird eine Mehrzahl von Elektronikmodulen 120, 130, 200, 300 (siehe 2, 4 - 6) bereitgestellt. Jedes Elektronikmodul 120, 130, 200, 300 weist eine Mehrzahl von miteinander verbundenen elektronischen und/oder elektrischen Komponenten 201 - 206 (siehe 4) auf. Zumindest ein bestimmtes Elektronikmodul 120, 130, 200, 300 der Mehrzahl weist eine Leiterplatte PCB (siehe 4 oder 5) auf, auf der die elektronischen und/oder elektrischen Komponenten 201 - 206 des bestimmten Elektronikmoduls 120, 130, 200, 300 angeordnet sind. Die Leiterplatte PCB ist auf einem Rahmen 230, 330 (siehe 4 oder 5) des bestimmten Elektronikmoduls 120, 130, 200, 300 angeordnet, wobei der Rahmen 230, 330 wenigstens einen Befestigungsabschnitt 134, 210, 310 (siehe 4, 5 oder 6) aufweist, der dazu vorgesehen ist, das bestimmte Elektronikmodul 120, 130, 200, 300 wiederlösbar in das vakuumdichte Gehäuse 150 einzubauen und/oder mit einem weiteren Elektronikmodul der Elektronikanordnung 110 zu verbinden, wobei der zumindest eine Befestigungsabschnitt 134, 210, 310 des bestimmten Elektronikmoduls 120, 130, 200, 300 im in das vakuumdichte Gehäuse 150 eingebauten Zustand mit einem korrespondierenden Befestigungsabschnitt 132, 152 (siehe 6) des vakuumdichten Gehäuses 150 und/oder des weiteren Elektronikmoduls in Kontakt ist. In einem vierten Schritt S4 werden die Elektronikmodule 120, 130, 200, 300 unter Reinraumbedingungen in das vakuumdichte Gehäuse 150 eingebaut, wobei der jeweilige Befestigungsabschnitt 134, 210, 310 mit dem jeweiligen korrespondierenden Befestigungsabschnitt 132, 152 in Kontakt gebracht wird, so dass die Elektronikmodule 120, 130, 200, 300 zusammen eine Elektronikanordnung 110 (siehe 2 oder 6) ausbilden, welche zum individuellen Aktuieren jedes Einzelspiegels 101 - 106 eingerichtet ist. In einem fünften Schritt S5 wird die Elektronikanordnung 110 unter Reinraumbedingungen mit den Einzelspiegeln 101 - 106 gekoppelt, womit das optische System 100 bereitgestellt ist.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Projektionsbelichtungsanlage
- 2
- Beleuchtungssystem
- 3
- Lichtquelle
- 4
- Beleuchtungsoptik
- 5
- Objektfeld
- 6
- Objektebene
- 7
- Retikel
- 8
- Retikelhalter
- 9
- Retikelverlagerungsantrieb
- 10
- Projektionsoptik
- 11
- Bildfeld
- 12
- Bildebene
- 13
- Wafer
- 14
- Waferhalter
- 15
- Waferverlagerungsantrieb
- 16
- Beleuchtungsstrahlung
- 17
- Kollektor
- 18
- Zwischenfokusebene
- 19
- Umlenkspiegel
- 20
- erster Facettenspiegel
- 21
- erste Facette
- 22
- zweiter Facettenspiegel
- 23
- zweite Facette
- 100
- optisches System
- 101
- Spiegel
- 102
- Spiegel
- 103
- Spiegel
- 104
- Spiegel
- 105
- Spiegel
- 106
- Spiegel
- 110
- Elektronikanordnung
- 111
- Aktor-/Sensor-Einrichtung
- 112
- Aktor-/Sensor-Einrichtung
- 113
- Aktor-/Sensor-Einrichtung
- 114
- Aktor-/Sensor-Einrichtung
- 115
- Aktor-/Sensor-Einrichtung
- 116
- Aktor-/Sensor-Einrichtung
- 120
- Elektronikmodul
- 130
- Elektronikmodul
- 132
- Befestigungsabschnitt
- 134
- Befestigungsabschnitt
- 150
- vakuumdichtes Gehäuse
- 152
- Befestigungsabschnitt
- 200
- Elektronikmodul
- 201
- Komponente
- 202
- Komponente
- 203
- Komponente
- 204
- Komponente
- 205
- Komponente
- 206
- Komponente
- 210
- Befestigungsabschnitt
- 212
- Haltemittel
- 220
- Schutzelement
- 230
- Rahmen
- 300
- Elektronikmodul
- 310
- Befestigungsabschnitt
- 312
- Haltemittel
- 320
- Schutzelement
- 330
- Rahmen
- 400
- Werkzeug
- 410
- Schraube
- CONN
- Steckverbinder
- M1
- Spiegel
- M2
- Spiegel
- M3
- Spiegel
- M4
- Spiegel
- M5
- Spiegel
- M6
- Spiegel
- PCB
- Leiterplatine
- S 1
- Verfahrensschritt
- S2
- Verfahrensschritt
- S3
- Verfahrensschritt
- S4
- Verfahrensschritt
- S5
- Verfahrensschritt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008009600 A1 [0065, 0069]
- US 2006/0132747 A1 [0067]
- EP 1614008 B1 [0067]
- US 6573978 [0067]
- DE 102017220586 A1 [0072]
- US 2018/0074303 A1 [0086]
