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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austauschen eines optischen Systems einer Projektionsbelichtungsanlage und ein Austauschwerkzeug zum Austauschen des optisches 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 DUV-Lithographieanlagen (Engl.: Deep Ultraviolet, DUV) entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 30 nm bis 250 nm, insbesondere 193 nm, verwenden. Bei solchen DUV-Lithographieanlagen können reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.
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Es ist wünschenswert, derartige Spiegel am Einsatzort einer derartigen DUV-Lithographieanlage austauschen zu können. Aufgrund der beengten Platzverhältnisse und der erforderlichen einzuhaltenden Toleranzen bei einem Austausch eines derartigen Spiegels ist dies mit einem großen Zeit- und Arbeitsaufwand verbunden und daher üblicherweise nicht am Einsatzort der DUV-Lithographieanlage möglich. Dies gilt es zu verbessern.
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Die
DE 10 2021 208 624 A1 , die
US 2002/0163631 A1 , die
US 2018/0297213 A1 und die
US 2007/0177122 A1 zeigen jeweils Verfahren und Vorrichtungen zum Austausch oder zur Handhabung von optischen Komponenten.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zum Austauschen eines optischen Systems bereitzustellen.
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Demgemäß wird ein Verfahren zum Austauschen eines optischen Systems, insbesondere eines DUV-Spiegels, einer Projektionsbelichtungsanlage vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: a) Anheben des optischen Systems entlang einer Mittelachse des optischen Systems derart, dass Fassungsstreben des optischen Systems außer Kontakt mit Rahmenstreben eines das optische System tragenden Rahmens geraten, b) Drehen des optischen Systems um die Mittelachse derart, dass die Fassungsstreben zwischen den Rahmenstreben angeordnet werden, c) Absenken des optischen Systems entlang der Mittelachse, und d) Verlagern des optischen Systems senkrecht zu der Mittelachse derart, dass das optische System aus einem Gehäuse herausbewegt wird.
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Dadurch, dass das optische System gedreht und dann abgesenkt wird, ist es möglich, das optische System auch bei beengten Platzverhältnissen ohne eine Kollision zwischen den Fassungsstreben und den Rahmenstreben aus dem Gehäuse herauszubewegen. Dies ermöglicht einen störungsfreien Austausch des optischen Systems.
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Das optische System kann Teil einer Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage sein. In diesem Fall kann auch das Gehäuse Teil der Projektionsoptik sein. Das Gehäuse kann als Systemgehäuse bezeichnet werden. Das Gehäuse kann insbesondere als Spiegelgehäuse bezeichnet werden. In diesem Fall ist das optische System bevorzugt ein Spiegel. Das Gehäuse kann jedoch auch als Linsengehäuse bezeichnet werden. In diesem Fall ist das optische System bevorzugt eine Linse. Das optische System ist für die DUV-Lithographie geeignet. Das optische System kann jedoch auch für die EUV-Lithographie geeignet sein. DUV steht für „Deep Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm. EUV steht für „Extreme Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm.
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Das optische System ist ein Spiegel, insbesondere ein DUV-Spiegel. Das optische System kann demgemäß ein Spiegel oder ein Spiegelmodul sein beziehungsweise als solcher oder als solches bezeichnet werden. Alternativ kann das optische System auch eine Linse sein. Insbesondere kann das optische System ein sogenannter Half Dome Mirror (HDM), besonders bevorzugt ein deformierbarer Half Dome Mirror (Engl.: deformable Half Dome Mirror, dHDM), sein.
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Dem optischen System ist bevorzugt ein Koordinatensystem mit einer ersten Raumrichtung oder x-Richtung, einer zweiten Raumrichtung oder y-Richtung und einer dritten Raumrichtung oder z-Richtung zugeordnet. Die x-Richtung kann auch als x-Achse, die y-Richtung kann auch als y-Achse und die z-Richtung kann auch als z-Achse bezeichnet werden.
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Die Mittelachse ist bevorzugt parallel zu der z-Richtung orientiert oder stimmt mit dieser überein. Demgemäß wird das optische System während des Schritts a) entlang der z-Richtung angehoben und während des Schritts c) entgegen der z-Richtung abgesenkt. Dementsprechend wird das optische System während des Schritts b) um die z-Richtung gedreht oder rotiert. Das Verlagern des optischen Systems während des Schritts d) erfolgt senkrecht zu der z-Richtung und entlang der x-Richtung.
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Das optische System kann im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu der Mittelachse aufgebaut sein. Das optische System weist ein optisches Element auf. Das optische Element kann ein Spiegel oder eine Linse sein. Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass das optische Element ein Spiegel ist. Neben dem optischen Element weist das optische System eine Fassung auf, die das optische Element trägt.
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Für den Fall, dass das optische System ein dHDM ist, kann dieses Aktuatoren oder Stellelemente aufweisen, mit deren Hilfe das optische Element deformierbar oder verformbar ist, um optische Eigenschaften des optischen Elements zu verändern oder zu beeinflussen. Das optische System ist in diesem Fall aktuierbar. Besonders bevorzugt wird bei dem Verfahren ein nicht aktuierbarer HDM (Engl.: static oder solid Half Dome Mirror, sHDM) gegen einen aktuierbaren dHDM getauscht oder geswapt. Es kann jedoch auch ein sHDM gegen einen anderen sHDM oder ein dHDM gegen einen anderen dHDM getauscht werden.
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An der Fassung sind mehrere Fassungsstreben angeordnet. Vorzugsweise sind drei Fassungsstreben vorgesehen, die gleichmäßig um die Mittelachse verteilt an der Fassung angebracht sind. Insbesondere sind genau drei Fassungsstreben vorgesehen, die um 120° zueinander versetzt angeordnet sind. Die Fassungsstreben sind so genannte A-Struts oder können als solche bezeichnet werden. Jede Fassungsstrebe umfasst zwei Armabschnitte, die zueinander geneigt angeordnet sind. Die Armabschnitte können Gelenke, insbesondere sogenannte Festkörpergelenke, umfassen.
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Dem optischen System sind sechs Raumpunkte zugeordnet, welche mit Hilfe von sechs Rahmenstreben verwirklicht werden. Mit Hilfe der sechs Raumpunkte wird eine Lage des optischen Systems im Raum definiert. Jede Rahmenstrebe bildet einen Raumpunkt. Jeweils zwei Rahmenstreben sind einer Fassungsstrebe zugeordnet. Demgemäß ist jeweils eine Rahmenstrebe einem Armabschnitt einer jeweiligen Fassungsstrebe zugeordnet. Der Rahmen, an dem die Rahmenstreben vorgesehen sind, ist bevorzugt ein sogenannter Manipulatorrahmen (Engl.: Manipulator Frame).
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Das optische System weist sechs Freiheitsgrade, nämlich drei lineare oder translatorische Freiheitsgrade jeweils entlang der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung sowie drei rotatorische Freiheitsgrade jeweils um die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung auf. Das heißt, eine Position und eine Orientierung des optischen Systems können mit Hilfe der sechs Freiheitsgrade bestimmt oder beschrieben werden.
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Unter der „Position“ des optischen Systems sind insbesondere dessen Koordinaten bezüglich der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung zu verstehen. Unter der „Orientierung“ des optischen Systems ist insbesondere dessen Verkippung bezüglich der drei Richtungen zu verstehen. Das heißt, das optische System kann um die x-Richtung, die y-Richtung und/oder die z-Richtung verkippt werden.
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Hiermit ergeben sich die sechs Freiheitsgrade für die Position und die Orientierung des optischen Systems. Die „Lage“ des optischen Systems umfasst sowohl dessen Position als auch dessen Orientierung. Der Begriff „Lage“ ist demgemäß durch die Formulierung „Position und Orientierung“ und umgekehrt ersetzbar. Die Lage des optischen Systems innerhalb des Gehäuses wird demgemäß durch die sechs Rahmenstreben verwirklich, welche sechs Raumpunkte definieren, die die Lage des optischen Elements definieren. Während des Verfahrens kann die Lage des optischen Systems justiert werden. Unter „Justieren“ oder „Ausrichten“ ist vorliegend zu verstehen, dass die Lage des optischen Systems verändert wird. Beispielsweise kann das optische System aus einer Ist-Lage in eine Soll-Lage verbracht werden.
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Das Verfahren kann auch als Verfahren zum Ausbau des optischen Systems bezeichnet werden. Während des Schritts b) wird das optische System um die Mittelachse beziehungsweise um die z-Richtung rotiert, so dass die Fassungsstreben entlang der z-Richtung betrachtet oberhalb der Rahmenstreben und zwischen den Rahmenstreben platziert sind. Während des Schritts c) wird das optische System dann derart entlang der Mittelachse beziehungsweise entgegen der z-Richtung abgesenkt, dass die Fassungsstreben auf Höhe oder annähernd auf Höhe der Rahmenstreben, jedoch zwischen den Rahmenstreben platziert sind, so dass kein Kontakt zwischen den Fassungsstreben und den Rahmenstreben erreicht wird.
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Beispielsweise wird das optische System während des Schritts a) entlang der Mittelachse beziehungsweise der z-Richtung um 10 mm angehoben. Während des Schritts b) wird das optische System um die Mittelachse beziehungsweise um die z-Richtung beispielsweise um -43,5° verdreht. Das Absenken des optischen Systems während des Schritts c) erfolgt entlang der Mittelachse und entgegen der z-Richtung, wobei das optische System vorzugsweise nicht bis auf eine Position abgesenkt wird, welche das optische System vor dem Schritt a) aufgewiesen hat. Bei dem Schritt d) wird das optische System bevorzugt entlang der x-Richtung und damit senkrecht zu der Mittelachse beziehungsweise senkrecht zu der z-Richtung aus dem Gehäuse des optischen Systems herausbewegt. Hierzu weist das Gehäuse eine entsprechende Öffnung auf.
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Gemäß einer Ausführungsform wird während des Schritts c) das optische System so weit abgesenkt, dass das optische System entlang der Mittelachse betrachtet in einer Position angeordnet wird, die sich von einer Position des optischen Systems vor dem Schritt a) unterscheidet.
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Insbesondere wird das optische System während des Schritts c) in eine Position abgesenkt, welche entlang der z-Richtung betrachtet oberhalb der Position angeordnet ist, in der sich das optische System vor dem Schritt a) befindet. Beispielsweise befindet sich das optische System vor dem Schritt a) entlang der z-Richtung betrachtet auf einer Höhe von 0 mm. Während des Schritts c) wird das optische System entlang der z-Richtung betrachtet dann beispielsweise von der zuvor erwähnten Höhe von 10 mm auf eine Höhe von etwa 0,7 mm abgesenkt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner die folgenden Schritte auf: e) Austauschen des optischen Systems durch ein weiteres optisches System, f) Verlagern des weiteren optischen Systems senkrecht zu einer Mittelachse des weiteren optischen Systems derart, dass das weitere optische System in das Gehäuse hineinbewegt wird, g) Anheben des weiteren optischen Systems entlang der Mittelachse, h) Drehen des weiteren optischen Systems um die Mittelachse derart, dass Fassungsstreben des weiteren optischen Systems über den Rahmenstreben angeordnet werden, und i) Absenken des weiteren optischen Systems entlang der Mittelachse derart, dass die Fassungsstreben in Kontakt mit den Rahmenstreben geraten.
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Unter einem „weiteren optischen System“ ist vorliegend im Unterschied zu dem zuvor genannten optischen System ein anderes optisches System zu verstehen, welches anstelle des erstgenannten optischen Systems eingebaut wird. Dieses weitere optische System ist bevorzugt nicht baugleich mit dem zuerst genannten optischen System. Besonders bevorzugt ist das zuerst genannte optische System ein sHDM, der gegen das weitere optische System in Form eines dHDM ausgetauscht wird. Das heißt, dass das weitere optische System, welches integriert wird, Komponenten aufweisen kann, die das zuerst genannte optische System nicht aufweist. Vorzugsweise sind jedoch die Fassungen und/oder die Fassungsstreben des optischen Systems und des weiteren optischen Systems baugleich oder identisch. Es ist jedoch auch möglich, dass ein dHDM gegen einen anderen dHDM getauscht wird. In diesem letztgenannten Fall sind das optische System und das weitere optische System tatsächlich baugleich. Das heißt insbesondere, dass sich in dem letztgenannten Fall das optische System und das weitere optische System von ihrer Bauart her nicht voneinander unterscheiden. Das weitere optische System kann auch als optisches Austauschsystem, optisches Wechselsystem oder optisches Austauschmodul bezeichnet werden. Das vorgenannte optische System kann auch als erstes optisches System und das weitere optische System kann auch als zweites optisches System bezeichnet werden. In dem Schritt d) wird das aus dem Gehäuse herausbewegte optische System durch das weitere optische System ersetzt. Anschließend wird das weitere optische System gemäß der Schritte f) bis i) in das Gehäuse eingebaut. Bei dem Schritt h) wird das weitere optische System derart um die Mittelachse oder die z-Richtung verdreht, dass die Fassungsstreben des weiteren optischen Systems entlang der z-Richtung betrachtet oberhalb der Rahmenstreben angeordnet werden. In dem Schritt i) werden dann die Fassungsstreben auf die Rahmenstreben abgesenkt, so dass die Fassungsstreben auf den Rahmenstreben zu liegen kommen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Schritt i) das weitere optische System entlang der Mittelachse derart angehoben, dass die Fassungsstreben außer Kontakt mit den Rahmenstreben geraten, wobei das weitere optische System anschließend entlang der Mittelachse derart abgesenkt wird, dass die Fassungsstreben wieder in Kontakt mit den Rahmenstreben geraten.
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Durch das Anheben des weiteren optischen Systems werden mögliche, in den Gelenken der Rahmenstreben eingefrorene Spannungen relaxiert. Das darauffolgende erneute Absetzen des weiteren optischen Systems erfolgt dann bei einer besseren Genauigkeit.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Schritt i) und vor dem Anheben des weiteren optischen Systems eine Verbindung zwischen dem optischen System und einem Austauschwerkzeug gelöst, so dass sich die Fassungsstreben selbsttätig auf den Rahmenstreben positionieren.
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Das Austauschwerkzeug umfasst vorzugsweise eine Klemmvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen an dem weiteren optischen System montierten Adapterblock zu greifen. Diese Klemmvorrichtung wird gelöst.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Verbindung zwischen dem weiteren optischen System und dem Austauschwerkzeug vor dem Anheben des weiteren optischen Systems wiederhergestellt.
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Hierzu wird die Klemmvorrichtung wieder geschlossen. Sobald die Klemmvorrichtung wieder geschlossen ist, wird das optische System mit Hilfe des Austauschwerkzeugs angehoben.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vor dem Schritt a) eine Lage des optischen Systems erfasst, wobei die erfasste Lage des optischen Systems vor dem Schritt e) auf das weitere optische System übertragen wird.
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Zum Erfassen der Lage des optischen Systems weist das Austauschwerkzeug eine Sensorik umfassend mehrere Sensoren auf. Das weitere optische System wird derart an dem Austauschwerkzeug positioniert, dass die Lage des einzubauenden weiteren optischen Systems der Lage des aus dem Gehäuse ausgebauten optischen Systems entspricht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vor dem Schritt i) eine Lage des weiteren optischen Systems mit Hilfe des Austauschwerkzeugs justiert.
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Wie zuvor erwähnt, kann unter „justieren“ oder „ausrichten“ vorliegend verstanden werden, dass das weitere optische System aus seiner Ist-Lage in seine Soll-Lage oder umgekehrt verbracht wird. Das Justieren erfolgt mit Hilfe des Austauschwerkzeugs.
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Ferner wird ein Austauschwerkzeug zum Austauschen eines optischen Systems, insbesondere eines DUV-Spiegels, einer Projektionsbelichtungsanlage vorgeschlagen. Das Austauschwerkzeug umfasst einen xyz-Träger zum Anheben und Absenken des optischen Systems entlang einer Mittelachse des optischen Systems, einen rz-Träger zum Drehen des optischen Systems um die Mittelachse und einen x-Rahmen zum Verlagern des optischen Systems senkrecht zu der Mittelachse.
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Das Austauschwerkzeug ist insbesondere für einen Einsatz an einer DUV-Lithographieanlage geeignet. Das Austauschwerkzeug ist jedoch auch an einer EUV-Lithographieanlage einsetzbar. Mit Hilfe des xyz-Trägers kann das optische System entlang der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung translatorisch positioniert werden. Mit Hilfe des rz-Trägers ist es möglich, eine rotatorische Bewegung des optischen Systems um die Mittelachse beziehungsweise um die z-Richtung durchzuführen. Mit Hilfe des x-Rahmens kann das optische System senkrecht zu der Mittelachse und entlang der x-Richtung verfahren werden.
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Gemäß einer Ausführungsform sind der xyz-Träger und der rz-Täger dazu eingerichtet, das optische System in sechs Freiheitsgraden zu justieren.
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Wie zuvor erwähnt, umfasst das optische System die sechs Freiheitsgrade. Mit Hilfe des xyz-Trägers und des rz-Trägers ist es möglich, alle sechs Freiheitsgrade einzustellen oder zu justieren. Insbesondere sind vier dieser Freiheitsgrade, nämlich translatorisch jeweils entlang der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung und rotatorisch um die z-Richtung, aktiv einstellbar, wobei zwei rotatorische Freiheitsgrade, nämlich jeweils um die y-Richtung und die z-Richtung, passiv durch eine Ausrichtung des Austauschwerkzeugs einstellbar sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform trägt der x-Rahmen den xyz-Träger, wobei der xyz-Träger den rz-Träger trägt.
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Vorzugsweise umfasst der x-Rahmen Linearführungen, beispielsweise in Form von Führungsschienen, entlang welchen der xyz-Träger linear geführt ist. Der rz-Träger ist an dem xyz-Träger montiert. Der rz-Träger umfasst kreisbogenförmig gebogene Führungsschienen, an denen ein Verbindungskörper verschiebbar gelagert ist. Der Verbindungskörper ist über den zuvor erwähnten Adapterblock mit dem optischen System verbunden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Austauschwerkzeug ferner einen Adapterblock auf, der mit dem optischen System verbindbar ist.
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Vorzugsweise ist der Adapterblock mit dem optischen System verschraubt. Der Adapterblock weist mehrere Sensoren auf, welche mit Sensortargets des optischen Systems wechselwirken, um die Lage des optischen Systems zu erfassen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der rz-Träger eine Klemmvorrichtung zum lösbaren Verbinden des rz-Trägers mit dem Adapterblock auf.
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Insbesondere wird nach dem Schritt i) und vor dem Anheben des weiteren optischen Systems die Klemmvorrichtung gelöst, um die Verbindung zwischen dem optischen System und dem Austauschwerkzeug zu lösen, so dass sich die Fassungsstreben auf den Rahmenstreben positionieren können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Klemmvorrichtung Klemmarme auf, wobei die Klemmarme mit Hilfe von Blattfedern an einem Verbindungskörper des rz-Trägers abgestützt sind.
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Die Blattfedern verhindern ein Durchsacken und damit ein Verkippen des optischen Systems um die y-Richtung, während des Austauschens des optischen Systems. Das optische System kann somit genauer positioniert werden. Wie zuvor erwähnt, kann die y-Richtung auch als y-Achse bezeichnet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Austauschwerkzeug ferner eine Sensorik zum Erfassen einer Lage des optischen Systems auf.
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Die Sensorik kann eine beliebige Anzahl unterschiedlichster Sensoren aufweisen. Beispielsweise ist zumindest ein Teil der Sensoren in oder an dem Adapterblock vorgesehen.
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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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Die für das Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Austauschwerkzeug entsprechend und umgekehrt.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt einen schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage für die DUV- Projektionslithographie;
- 2 zeigt eine schematische Aufsicht einer Ausführungsform eines optischen Systems für die Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1;
- 3 zeigt eine schematische Rückansicht des optischen Systems gemäß 2;
- 4 zeigt eine schematische Seitenansicht des optischen Systems gemäß 2;
- 5 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Austauschwerkzeugs zum Austauschen des optischen Systems gemäß 2;
- 6 zeigt eine schematische Aufsicht des Austauschwerkzeugs gemäß 5;
- 7 zeigt eine schematische Aufsicht einer Ausführungsform eines rz-Trägers für das Austauschwerkzeug gemäß 5;
- 8 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines rz-Trägers für das Austauschwerkzeug gemäß 5;
- 9 zeigt eine schematische Aufsicht einer Ausführungsform eines Adapterblocks für das Austauschwerkzeug gemäß 5;
- 10 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Lens Top Cooler Interface (LTCi) für das optische System gemäß 2;
- 11 zeigt eine weitere schematische Aufsicht des rz-Trägers gemäß 7; und
- 12 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Austauschen des optischen Systems gemäß 2.
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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 schematische Ansicht einer Projektionsbelichtungsanlage 1, insbesondere einer DUV-Lithographieanlage, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 2 (vorliegend auch als „Beleuchtungsoptik“ bezeichnet) und eine Projektionsoptik 4 (vorliegend auch als „Projektionsobjektiv“ bezeichnet) umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: Deep Ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.
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Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 2 und die Projektionsoptik 4 sind vorzugsweise jeweils in einem nicht gezeigten Vakuumgehäuse angeordnet. Jedes Vakuumgehäuse wird mit Hilfe einer nicht dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert. Die Vakuumgehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren beziehungsweise Einstellen von optischen Elementen vorgesehen sein können. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in dem Maschinenraum angeordnet sein.
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Die Projektionsbelichtungsanlage 1 weist eine Lichtquelle 6 auf. Als Lichtquelle 6 kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 8 im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert. In dem Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 2 wird die Strahlung 8 gebündelt, und die gewünschte Betriebswellenlänge (Arbeitslicht) wird aus der Strahlung 8 herausgefiltert. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 2 kann nicht dargestellte optische Elemente, wie etwa Spiegel oder Linsen, aufweisen.
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Nach dem Durchgang durch das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 2 wird die Strahlung 8 auf eine Photomaske (Engl.: Reticle) 10 geleitet. Die Photomaske 10 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb des Strahlformungs- und Beleuchtungssystems 2 und der Projektionsoptik 4 angeordnet sein. Die Photomaske 10 weist eine Struktur auf, welche mittels der Projektionsoptik 4 verkleinert auf einem Wafer 12 abgebildet wird.
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Die Projektionsoptik 4 weist mehrere Linsen 14, 16, 18 und/oder Spiegel 20, 22 zur Abbildung der Photomaske 10 auf den Wafer 12 auf. Dabei können einzelne Linsen 14, 16, 18 und/oder Spiegel 20, 22 der Projektionsoptik 4 symmetrisch zu einer optischen Achse 24 der Projektionsoptik 4 angeordnet sein. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der hier gezeigten Linsen 14, 16, 18 und Spiegel 20, 22 rein beispielhaft und nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 14, 16, 18 und/oder Spiegel 20, 22 vorgesehen sein.
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Ein Luftspalt zwischen einer letzten Linse (nicht gezeigt) und dem Wafer 12 kann durch ein flüssiges Medium 26 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium 26 kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Das Medium 26 kann auch als Immersionsflüssigkeit bezeichnet werden.
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2 zeigt eine schematische Aufsicht einer Ausführungsform eines optischen Systems 100 für die Projektionsbelichtungsanlage 1. 3 zeigt eine schematische Rückansicht des optischen Systems 100. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht des optischen Systems 100. Nachfolgend wird auf die 2 bis 4 gleichzeitig Bezug genommen.
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Das optische System 100 kann Teil einer wie zuvor erläuterten Projektionsoptik 4 sein. Das optische System 100 kann jedoch auch Teil eines wie zuvor erwähnten Strahlformungs- und Beleuchtungssystems 2 sein. Nachfolgend wird jedoch davon ausgegangen, dass das optische System 100 Teil einer derartigen Projektionsoptik 4 ist. Das optische System 100 ist für die DUV-Lithographie geeignet. Das optische System 100 kann jedoch auch für die EUV-Lithographie geeignet sein.
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Das optische System 100 kann einer der Spiegel 20, 22 sein. Das optische System 100 kann demgemäß ein Spiegel oder Spiegelmodul sein beziehungsweise als solcher oder als solches bezeichnet werden. Insbesondere kann das optische System 100 ein DUV-Spiegel sein oder als solcher bezeichnet werden. Bevorzugt ist das optische System 100 ein sogenannter Half Dome Mirror (HDM). Dem optischen System 100 kann das Koordinatensystem umfassend die x-Richtung x, die y-Richtung y und die z-Richtung z zugeordnet sein. Die x-Richtung x kann auch als x-Achse, die y-Richtung y kann auch als y-Achse und die z-Richtung z kann auch als z-Achse bezeichnet werden.
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Das optische System 100 weist eine Symmetrie- oder Mittelachse 102 auf, die parallel zu der z-Richtung z orientiert ist oder mit dieser übereinstimmt. Das optische System 100 kann im wesentlichen rotationssymmetrisch zu der Mittelachse 102 aufgebaut sein. Dem optischen System 100 sind zwei Halbachsen 104, 106 zugeordnet, welche die Mittelachse 102 schneiden. Eine Radialrichtung R des optischen Systems 100 ist senkrecht zu der Mittelachse 102 und von dieser weg orientiert. Eine Umfangsrichtung U ist um die Mittelachse 102 herum orientiert.
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Das optische System 100 ist austauschbar (Engl.: Swap). Das heißt, dass das optische System 100 aus der erläuterten Projektionsoptik 4 entnommen und wieder in diese eingesetzt werden kann. Hierzu kann ein entsprechendes Austauschwerkzeug (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Der Austausch des optischen Systems 100 erfolgt bevorzugt „im Feld“, das heißt direkt am Betriebsort der Projektionsbelichtungsanlage 1.
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Das optische System 100 weist ein optisches Element 108 auf. Das optische Element 108 kann ein Spiegel oder eine Linse sein. Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass das optische Element 108 ein Spiegel ist. Das optische Element 108 weist eine optisch wirksame Fläche 110 auf. Die optisch wirksame Fläche 110 ist geeignet, im Betrieb des optischen Systems 100 Beleuchtungsstrahlung, insbesondere die zuvor erwähnte Strahlung 8, zu reflektieren. Die optisch wirksame Fläche 110 ist eine Spiegelfläche. Die optisch wirksame Fläche 110 kann mit Hilfe einer Beschichtung verwirklicht sein.
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Der optisch wirksamen Fläche 110 abgewandt weist das optische Element 108 eine Rückseite 112 auf. Die Rückseite 112 weist keine definierten Oberflächeneigenschaften auf. Das heißt insbesondere, dass die Rückseite 112 keine Spiegelfläche ist und somit auch keine reflektierenden Eigenschaften aufweist. Zwischen der optisch wirksamen Fläche 110 und der Rückseite 112 ist eine Außenfläche 114 des optischen Elements 108 vorgesehen. Die Außenfläche 114 kann zylinderförmig sein. Die Außenfläche 114 kann rotationssymmetrisch zu der Mittelachse 102 aufgebaut sein.
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Neben dem optischen Element 108 weist das optische System 100 eine Fassung 116 auf, die das optische Element 108 trägt. Die Fassung 116 weist einen Außenring 118 und einen Innenring 120 auf. Die Umfangsrichtung U verläuft entlang des Außenrings 118. Der Außenring 118 und der Innenring 120 können jeweils rotationssymmetrisch zu der Mittelachse 102 aufgebaut sein. Entlang der Radialrichtung R betrachtet ist der Innenring 120 innerhalb des Außenrings 118 beziehungsweise der Außenring 118 außerhalb des Innenrings 120 angeordnet. Der Außenring 118 und der Innenring 120 können jeweils eine hohlzylinderförmige oder eine rohrförmige Geometrie aufweisen.
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Der Außenring 118 ist mit dem optischen Element 108, insbesondere mit der Außenfläche 114, verbunden. Hierzu kann eine stoffschlüssige Verbindung vorgesehen sein. Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel und/oder der Verbindungspartner trennen lassen. Stoffschlüssig kann beispielsweise durch Kleben verbunden werden. Das heißt, dass der Außenring 118 mit dem optischen Element 108, insbesondere mit der Außenfläche 114, verklebt sein kann.
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Der Innenring 120 ist nicht mit dem optischen Element 108 verbunden. In der Orientierung der 3 ist der Innenring 120 oberhalb der Rückseite 112 des optischen Elements 108 angeordnet, kontaktiert diese jedoch nicht. Das heißt, dass zwischen der Rückseite 112 und dem Innenring 120 ein Luftspalt vorgesehen sein kann.
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Der Innenring 120 ist mit Hilfe von Versteifungsstegen oder Versteifungsrippen 122, 124, von denen nur zwei mit einem Bezugszeichen versehen sind, mit dem Außenring 118 verbunden. Die Versteifungsrippen 122, 124 sind somit entlang der Radialrichtung R betrachtet zwischen dem Innenring 120 und dem Außenring 118 angeordnet und überspannen einen zwischen dem Außenring 118 und dem Innenring 120 vorgesehenen Zwischenraum 126. Die Anzahl der Versteifungsrippen 122, 124 ist grundsätzlich beliebig. Die Versteifungsrippen 122, 124 verlaufen schräg zwischen dem Außenring 118 und dem Innenring 120. Die Versteifungsrippen 122, 124 verlaufen vollständig um die Mittelachse 102 um.
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Jeweils zwei Versteifungsrippen 122, 124 sind an einem äußeren oder ersten Anbindungspunkt 128 an den Außenring 118 angebunden. Demgemäß sind jeweils zwei Versteifungsrippen 122, 124 an einem inneren oder zweiten Anbindungspunkt 130 an den Innenring 120 angebunden. Das heißt, dass sich jeweils zwei Versteifungsrippen 122, 124 an dem äußeren Anbindungspunkt 128 und jeweils zwei Versteifungsrippen 122, 124 an dem inneren Anbindungspunkt 130 treffen.
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Die Fassung 116 ist ein einstückiges, insbesondere ein materialeinstückiges, Bauteil. „Einstückig“ oder „einteilig“ bedeutet dabei insbesondere, dass die Fassung 116 nicht aus unterschiedlichen Unterbauteilen zusammengesetzt ist, sondern dass der Außenring 118, der Innenring 120 und die Versteifungsrippen 122, 124 ein gemeinsames Bauteil, nämlich die Fassung 116, bilden. „Materialeinstückig“ heißt dabei vorliegend insbesondere, dass die Fassung 116 durchgehend aus demselben Material gefertigt ist. Beispielsweise kann die Fassung 116 aus Kupfer, Aluminium, Stahl oder dergleichen gefertigt sein. Die Fassung 116 kann mit Hilfe eines additiven oder generativen Fertigungsverfahrens, insbesondere mit Hilfe eines 3D-Druckverfahrens, hergestellt sein. Ferner kann die Fassung 116 auch mit Hilfe eines Erodierverfahrens hergestellt werden.
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Wie die 4 zeigt, sind an der Fassung 116 Fassungsstreben 132 angebracht, von denen in der 4 nur eine gezeigt ist. Die Fassungsstreben 132 sind sogenannte A-Struts oder können als solche bezeichnet werden. Bevorzugt sind genau drei Fassungsstreben 132 vorgesehen, die um 120° zueinander versetzt angeordnet sind. Dem optischen System 100 sind sechs Raumpunkte in Form von sechs Rahmenstreben 134, 136 zugeordnet, von denen in der 4 nur zwei gezeigt sind.
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Mit Hilfe der Rahmenstreben 134, 136 kann das optische System 100 mit einer festen Welt in Form eines Rahmens 138 gekoppelt sein. Der Rahmen 138 kann ein sogenannter Manipulatorrahmen (Engl.: Manipulator Frame) sein. Jeder Fassungsstrebe 132 sind zwei dieser Rahmenstreben 134, 136 zugeordnet. Das heißt, dass jede Fassungsstrebe 132 an zwei dieser Rahmenstreben 134, 136 anliegt. Hierzu weist jede Fassungsstrebe 132 zwei Armabschnitte 140, 142 auf. Mit Hilfe der Fassungsstreben 132 ist das optische System 100 von dem Rahmen 138 mechanisch entkoppelt. Hierzu weist jede Fassungsstrebe 132 Gelenke, insbesondere sogenannte Festkörpergelenke, auf.
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Das optische System 100 ist innerhalb eines Gehäuses 144 (Engl.: Lens Barrel) aufgenommen. Das Gehäuse 144 kann ein Spiegelgehäuse sein oder als solches bezeichnet werden. Zum Wechsel des optischen Systems 100 muss dieses aus dem Gehäuse 144 entnommen werden. Anschließend muss ein neues optisches System 100 in das Gehäuse 144 eingesetzt werden. Der Austausch des optischen Systems 100 erfolgt durch eine in dem Gehäuse 144 vorgesehene Öffnung 146. Die Öffnung 146 ist verschließbar. Hierzu ist ein geeigneter Deckel vorgesehen. Die Öffnung 146 ist aus Bauraumgründen nur geringfügig größer dimensioniert als das optische System 100. Beim Austausch des optischen Systems 100 darf dieses jedoch weder mit den Rahmenstreben 134, 136 noch mit dem Gehäuse 144 kollidieren. Dem optischen System 100 ist ein Lens Top Cooler (LTC) 148 zugeordnet, der außerhalb des Gehäuses 144 platziert ist.
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Das optische System 100 beziehungsweise das optische Element 108 weist sechs Freiheitsgrade, nämlich drei translatorische Freiheitsgrade jeweils entlang der ersten Raumrichtung oder x-Richtung x, der zweiten Raumrichtung oder y-Richtung y und der dritten Raumrichtung oder z-Richtung z sowie drei rotatorische Freiheitsgrade jeweils um die x-Richtung x, die y-Richtung y und die z-Richtung z auf. Das heißt, eine Position und eine Orientierung des optischen Systems 100 beziehungsweise des optischen Elements 108 können mit Hilfe der sechs Freiheitsgrade bestimmt oder beschrieben werden.
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Unter der „Position“ des optischen Systems 100 beziehungsweise des optischen Elements 108 sind insbesondere dessen Koordinaten oder die Koordinaten eines an dem optischen System 100 vorgesehenen Messpunkts bezüglich der x-Richtung x, der y-Richtung y und der z-Richtung z zu verstehen. Unter der „Orientierung“ des optischen Systems 100 beziehungsweise des optischen Elements 108 ist insbesondere dessen Verkippung bezüglich der drei Raumrichtungen x, y, z zu verstehen. Das heißt, das optische System 100 beziehungsweise das optische Element 108 kann um die x-Richtung x, die y-Richtung y und/oder die z-Richtung z verkippt werden.
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Hiermit ergeben sich die sechs Freiheitsgrade für die Position und die Orientierung des optischen Systems 100 beziehungsweise des optischen Elements 108. Eine „Lage“ des optischen Systems 100 beziehungsweise des optischen Elements 108 umfasst sowohl dessen Position als auch dessen Orientierung. Der Begriff „Lage“ ist demgemäß durch die Formulierung „Position und Orientierung“ und umgekehrt ersetzbar.
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5 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Austauschwerkzeugs 200 zum Austausch des optischen Systems 100. 6 zeigt eine schematische Aufsicht des Austauschwerkzeugs 200. Nachfolgend wird auf die 5 und 6 gleichzeitig Bezug genommen.
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Das Austauschwerkzeug 200 weist einen Basisrahmen 202 auf. Der Basisrahmen 202 ist mit einer festen Welt gekoppelt und bildet so eine feste Verbindung zu einer Umgebung der Projektionsoptik 4. Neben dem Basisrahmen 202 ist ein x-Rahmen 204 vorgesehen. Der x-Rahmen 204 ist mit Hilfe von Kugelauflagen 206, 208 des Basisrahmens 202 momentfrei auf dem Basisrahmen 202 gelagert und über eine Blattfeder 210 mit diesem verbunden.
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Der x-Rahmen 204 weist zwei Linearführungen 212, 214 auf, die entlang der x-Richtung x verlaufen. Die Linearführungen 212, 214 können Führungsschienen sein, die entlang der y-Richtung y voneinander beabstandet angeordnet sind und parallel zueinander verlaufen.
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Auf den Linearführungen 212, 214 ist ein xyz-Träger 216 entlang der x-Richtung x verschieblich gelagert. Der xyz-Träger 216 kann mit Hilfe der Linearführungen 212, 214 entlang der x-Richtung x verfahren werden. Die hochpräzise ausgerichteten Linearführungen 212, 214 auf dem x-Rahmen 204 in Verbindung mit dem xyz-Träger 216 geben eine Austauschrichtung und dadurch zum Teil eine mögliche Positionsabweichung entlang der x-Richtung x und der y-Richtung y des ausgetauschten optischen Systems 100 in der Projektionsoptik 4 nach einer Finalisierung des Austauschprozesses vor.
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An dem xyz-Träger 216 ist ein rz-Träger 218 gelagert. Der rz-Träger 218 ermöglicht eine Rotation des optischen Systems 100 um die Mittelachse 102 beziehungsweise um die z-Richtung z. Die Aufgaben der Aufnahme des optischen Systems 100 sowie die Rotation derselben um die Mittelachse 102 übernimmt der rz-Träger 218. Eine Kopplung des optischen Systems 100 an das Austauschwerkzeug 200 erfolgt mit Hilfe eines an die Fassung 116 geschraubten Adapterblocks 220. Der Adapterblock 220 weist mehrere Sensoren auf, wie später noch erläutert wird.
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Der rz-Träger 218 weist eine später noch erläuterte Klemmvorrichtung auf, mit deren Hilfe der Adapterblock 220 von dem rz-Träger 218 gegriffen werden kann. Um ein Durchsacken sowie mögliche Schockbelastungen des von dem Austauschwerkzeug 200 getragenen optischen Systems 100 zu minimieren, umfasst die Klemmvorrichtung mehrere Blattfedern, die in Richtung eines Schwerpunkts des optischen Systems 100 orientiert sind.
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Für ein optimales Ergebnis beim Austausch des optischen Systems 100 ist es erforderlich, die zuvor erwähnten einzelnen Komponenten des Austauschwerkzeugs 200, nämlich den Basisrahmen 202, den x-Rahmen 204, den xyz-Träger 216, den rz-Träger 218 und den Adapterblock 220 zueinander auszurichten. Zusätzlich ist es erforderlich, zu jedem Zeitpunkt die Position des optischen Systems 100 zu wissen.
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Zur Ausrichtung und zur Positionserfassung werden daher zusätzliche Sensoren in Form von Konfokal- und Triangulationssensoren sowie ein Autokollimator verwendet. Ein nicht ordnungsgemäßer Ausrichtvorgang kann zu Kollisionen des optischen Systems 100 mit dessen Umgebung führen. Im schlimmsten Fall kann dies zu einem Defekt des optischen Systems 100 führen. Dies gilt es zu vermeiden.
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Damit das ausgetauschte optische System 100 möglichst ohne parasitäre Effekte auf den Rahmenstreben 134, 136 abgesetzt werden kann, kann ein erstes Absetzen und ein dem ersten Absetzen nachfolgendes zweites Absetzen durchgeführt werden. Bei dem ersten Absetzen wird das optische System 100 mit seinen Fassungsstreben 132 auf den Rahmenstreben 134, 136 abgesetzt. Anschließend wird die Klemmverbindung zwischen dem rz-Träger 218 und dem Adapterblock 220 gelöst, so dass die Fassungsstreben 132 durchrutschen beziehungsweise sich positionieren können.
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Anschließend wird die Klemmverbindung zwischen dem rz-Träger 218 und dem Adapterblock 220 wieder hergestellt und die Fassungsstreben 132 werden mit Hilfe des xyz-Trägers 216 entlang der z-Richtung um etwa 2 mm von den Rahmenstreben 134, 136 abgehoben, damit mögliche Spannungen, die in den Gelenken des Fassungsstreben 132 eingefroren sind, relaxieren können. Das darauffolgende erneute Absetzen des optischen Systems 100 erfolgt dann nach diesem zweistufigen Prozess mit einer besseren Genauigkeit.
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7 zeigt eine schematische Aufsicht einer Ausführungsform des rz-Trägers 218.
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Der rz-Träger 218 umfasst einen Basiskörper 222, der mit dem xyz-Träger 216 verbunden ist. An dem Basiskörper 222 sind kreisbogenförmig gekrümmte Führungsschienen 224 vorgesehen. Vorzugsweise sind zwei Führungsschienen 224 vorgesehen, die entlang der z-Richtung z betrachtet voneinander beabstandet angeordnet sind und parallel zueinander verlaufen.
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An den Führungsschienen 224 ist ein Verbindungskörper 226 verschiebbar gelagert. Entlang der Führungsschienen 224 kann der Verbindungskörper 226 verlagert werden, um diesen um die z-Richtung z zu verschwenken. An dem Verbindungskörper 226 ist eine wie zuvor erwähnte Klemmvorrichtung 228 mit zwei Klemmarmen 230, 232 vorgesehen. Die Klemmarme 230, 232 sind verschwenkbar an dem Verbindungskörper 226 gelagert. Mit Hilfe der Klemmvorrichtung 228 kann der rz-Träger 218 lösbar mit dem Adapterblock 220 verbunden werden.
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Mit Hilfe des Austauschwerkzeugs 200 ist eine lineare Bewegung des optischen Systems 100 entlang der Richtungen x, y, z sowie eine rotatorische Bewegung jeweils um die x-Richtung x, die z-Richtung z und die y-Richtung y möglich. Um die Einstellbarkeit um die y-Richtung y zu verbessern, kann ein Aktuator 234 vorgesehen werden, der es ermöglicht, die Klemmarme 230, 232 gegenüber dem Verbindungskörper 226 um die y-Richtung y zu verkippen. Der Vorteil hierbei ist, dass die Fassungsstreben 132 weniger belastet werden, wodurch auch weniger parasitäre Kräfte in das optische Element 108 eingeleitet werden. Da die Toleranzen und andere angepasste Parameter des auszutauschenden optischen Systems 100 bekannt sind, kann ein koordinierter Einbau des optischen Systems 100 erfolgen.
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8 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des rz-Trägers 218.
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Bei dieser Ausführungsform des rz-Trägers 218 sind anstelle des Aktuators 234 Blattfedern 236, 238 vorgesehen, Die Blattfedern 236, 238 sind derart angeordnet, dass sich Verlängerungen der Blattfedern 236, 238 in einem Schwerpunkt des optischen Systems 100 schneiden. Im Vergleich zu einem statischen System betreffend die Verkippbarkeit um die y-Richtung y, ist das Austauschwerkzeug 200 flexibler und reduziert parasitäre Effekte.
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Es ist somit auch eine Rotation der Klemmarme 230, 232 um die y-Richtung y möglich, welche den Adapterblock 220 halten. Das Austauschwerkzeug 200 ermöglicht es, das optische System 100 auch mit einem langen Hebelarm in Position zu halten. Es kann eine gleichbleibende Steifigkeit des Austauschwerkzeugs 200 erzielt werden. Die Reproduzierbarkeit der Justierung kann im Mikrometer-Bereich erfolgen. Eine Überlastung der Fassungsstreben 132 wird verhindert. Es können nachfolgende Messschritte und Justageschritte eingespart werden.
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Eine Vorgehensweise zum Austausch des optischen Systems 100 wird nachfolgend erläutert. Wie in der 4 gezeigt, befindet sich ein auszutauschendes optisches System 100 innerhalb des Gehäuses 144. Die Installation des Austauschwerkzeugs 200 ist ein essentieller Teil des Austauschvorgangs, da es mehrere Ausricht- und Messschritte umfasst.
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Zunächst erfolgt, wie in der 9 gezeigt, eine Sensorkalibrierung von Sensoren 240 des Adapterblocks 220. Der Adapterblock 220 kann eine beliebige Anzahl von Sensoren 240 aufweisen. Der Adapterblock 220 wird hierzu an einen Kalibrierblock 242 montiert. Der Kalibrierblock 242 umfasst mehrere Sensortargets 244 für die Sensoren 240. Die Sensortargets 244 können Spiegel sein.
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10 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Lens Top Cooler interface 246 (LTCi).
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Das LTCi 246 ist eine Komponente, die das Austauschwerkzeug 200 über den x-Rahmen 204 an den Lens Top Cooler (LTC) 148 (4) ankoppelt. Demgemäß wird zunächst das LTCi 246 montiert. Das LTCi 246 ermöglicht eine Positionierung des x-Rahmens 204 in den drei translatorischen Freiheitsgraden entlang der Richtungen x, y, z, den jeweiligen rotatorischen Freiheitsgrad um die Richtungen x, z und eine Ausrichtung des rotatorischen Freiheitsgrads um die y-Richtung y.
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Zunächst wird das LTCi 246 lose an dem LTC 148 montiert. An dem LTCi 246 wird ein Ausrichtwerkzeug 248 montiert. Mit Hilfe dieses Ausrichtwerkzeugs 248 wird das LTCi 246 ausgerichtet. Mit Hilfe des Ausrichtwerkzeugs 248 wird die Positionierung des LTCi 246 verbessert. Wenn das LTCi 246 ausgerichtet ist, kann das LTCi 246 fest mit dem LTC 148 verbunden werden. Das Ausrichtwerkzeug 248 wird dann entfernt.
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Als nächster Schritt wird der Adapterblock 220 an dem optischen System 100 montiert. Insbesondere wird der Adapterblock 220 mit geeigneten Schnittstellen der Fassung 116 des optischen Systems 100 verschraubt. Der Adapterblock 220 umfasst sechs Sensoren 240, um die Lage des optischen Systems 100 zu erfassen.
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Bevor der Adapterblock 220 an dem optischen System 100 montiert wird, wird der Adapterblock 220, wie zuvor mit Bezug auf die 9 erläutert, mit dem Kalibrierblock 242 verbunden. Der Kalibrierblock 242 weist dieselben Sensortargets 244 auf wie der Rahmen 138. Der Kalibrierblock 242 dient dazu, die Sensoren 240 des Adapterblocks 220 zu prüfen und/oder zu kalibrieren. Den Sensoren 240 ist eine Auswerteeinheit 250 (9) zum Auswerten von Sensorsignalen der Sensoren 240 zugeordnet. Die Auswerteeinheit 250 wird bevorzugt erst dann mit den Sensoren 240 wirkverbunden, wenn der Adapterblock 220 an der Fassung 116 montiert ist. Zum Prüfen der Sensoren 240 muss die Auswerteeinheit 250 nicht zwingend mit den Sensoren 240 verbunden sein. Die Position der Sensoren 240 kann erfasst und gegebenenfalls justiert werden. Anschließend wird die Position gespeichert.
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Bevor der Adapterblock 220 an dem optischen System 100 montiert wird, wird zunächst eine Tragplatte montiert. Diese Tragplatte fungiert als Gewichtsunterstützung und vereinfacht eine Vorausrichtung des Adapterblocks 220. Auf der Tragplatte wird der Adapterblock 220 platziert und in Richtung des optischen Systems 100 bewegt. Die Tragplatte richtet den Adapterblock 220 aus, so dass dieser bezüglich der an dem optischen System 100 für den Adapterblock 220 vorgesehenen Schnittstelle ausgerichtet wird. Die Schnittstelle umfasst drei Gewindebohrungen mit deren Hilfe der Adapterblock 220 mit dem optischen System 100 verschraubt wird. Die Tragplatte kann dann entfernt werden. Die Sensoren 240 werden mit der Auswerteeinheit 250 verbunden.
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In einem nächsten Schritt wird der Basisrahmen 202 integriert. Der Basisrahmen 202 weist Schnittstellen zu einer festen Welt in Form einer vorhandenen Struktur auf. Diese feste Welt stützt den Basisrahmen 202 und somit auch das gesamte Austauschwerkzeug 200 ab. Der Basisrahmen 202 ermöglich auch eine Justage des x-Rahmens 204 um die y-Richtung y und sorgt für eine translatorische Verstellbarkeit entlang der Richtungen x, y, z und eine Verkippung um die z-Richtung z während der Installation des x-Rahmens 204.
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Anschließend werden der x-Rahmen 204, der xyz-Träger 216 und der rz-Träger 218 auf dem Basisrahmen 202 platziert. Der xyz-Träger 216 und der rz-Träger 218 sind bereits an dem x-Rahmen 204 montiert, wenn dieser auf den Kugelauflagen 206, 208 des Basisrahmens 202 aufgesetzt wird. Der x-Rahmen 204 wird auf den LTCi 246 zubewegt, bis Vorausrichtstifte gefunden werden. Dann wird der Basisrahmen 202 vorne abgesenkt um die entsprechenden Ausrichtstifte zu finden.
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Die vordere Kugelauflage 208 wird abgesenkt, bis der x-Rahmen 204 keinen Kontakt mehr mit diesen hat. Der x-Rahmen 204 wird dann handfest mit dem LTCi 246 verschraubt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Ausrichtung um die y-Richtung y noch nicht abgeschlossen, da eine genaue Justierung später erfolgt. Während des gesamten Austauschvorgangs ist ein vorderes Ende des Basisrahmens 202 tiefer als ein hinteres Ende desselben platziert.
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Zum Korrigieren der Verkippung um die y-Richtung y ist ein Autokollimator 252 (5) vorgesehen. Das Erfordernis für eine korrekte Ausrichtung ist eine Verkippung um die y-Richtung y von 0,3 mrad. Der Grund hierfür ist, dass eine Verkippung um die y-Richtung y während des Austauschs des optischen Systems 100 in einer Bewegung entlang der z-Richtung z resultiert. Da der zur Verfügung stehende Abstand entlang der z-Richtung z zwischen dem optischen System 100 und einem Rand der Öffnung 146 nur wenige Millimeter beträgt, darf eine Fehlausrichtung um die y-Richtung y nicht zu groß sein.
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Der xyz-Träger 216 wird in der Orientierung der 5 nach links verfahren. Dann wird der Autokollimator 252 auf dem x-Rahmen 204 platziert. Der Autokollimator 252 misst die Verkippung des x-Rahmens 204 um die y-Richtung y.
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Der Autokollimator 252 sendet einen Lichtstrahl 254 zu einem Sensortarget 256, das an dem Adapterblock 220 angebracht ist. Das Sensortarget 256 kann ein Spiegel sein. Das Sensortarget 256 reflektiert den Lichtstrahl 254 zurück zu dem Autokollimator 252. Die Fehlausrichtung des x-Rahmens 204 kann durch eine Richtungsdifferenz des ausgehenden und des eingehenden Lichts bestimmt werden.
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Der Kippfehler um die y-Richtung y kann mit Hilfe der Kugelauflagen 206, 208 korrigiert werden, bis die gewünschte Genauigkeit von 0,3 mrad erreicht ist. Die verbleibenden Verschraubungen werden festgezogen und die Kugelauflagen 206, 208 werden von dem x-Rahmen 204 nach unten weggefahren. Der x-Rahmen 204 wird dann mit Hilfe der Blattfeder 210 mit dem Basisrahmen 202 verbunden.
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Das optische System 100 mit Hilfe von Klemmungen mit dem Rahmen 138 verbunden. Diese Klemmungen müssen geöffnet werden, bevor das optische System 100 ausgetauscht werden kann. Bevor die Klemmungen geöffnet werden, werden die Sensoren genullt, während die Klemmungen geschlossen sind. Um den Öffnungsprozess zu unterstützen, sind Klemmungsmodule, nämlich ein mittleres Klemmungsmodul (Eng.: Middle Clamp Module, MCM), ein linkes Klemmungsmodul (Engl.: Left Clamp Module, LCM) und ein rechtes Klemmungsmodul (Engl.: Right Clamp Module, RCM) vorgesehen.
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Die Schritte werden wie folgt durchgeführt. Montage des mittleren Klemmungsmoduls, Entsperren der Klemmung, Öffnen der Klemmung, Sperren der Klemmung und Entfernen des mittleren Klemmungsmoduls. Das linke Klemmungsmodul und das rechte Klemmungsmodul werden nicht entfernt. Das linke Klemmungsmodul und das rechte Klemmungsmodul werden lediglich geöffnet und in ihrem offenen Zustand gesperrt. Nachdem alle drei Klemmungen geöffnet wurden, werden die Sensoren erneut genullt. Die Klemmungsmodule können auch als Objektivklemmungen bezeichnet werden.
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Bevor die Klemmungen mit Blattfedern verbunden werden können, ist es erforderlich die translatorischen Richtungen x, y und die rotatorische z-Richtung z des rz-Trägers 218 in Bezug auf die Blattfedern zu messen und anzupassen. Eine sorgfältige Ausrichtung in den translatorischen Richtungen x, y und in der rotatorischen Richtung z ist aus mehreren Gründen erforderlich. Zum muss der Drehpunkt der Führungsschienen 224 mit der Mittelachse 102 des optischen Systems 100 übereinstimmen. Ist dies nicht der Fall, kann es während des Austauschs des optischen Systems 100 zu parasitären Bewegungen kommen, was zu einer Kollision führen kann. Ferner ist eine Kollision zwischen den Klemmungen und den Blattfedern zu verhindern. Die Rückfederung ist zu minimieren.
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Hierzu kann ein Werkzeug 258 (11) vorgesehen sein. Das Werkzeug 258 umfasst einen Sensorbügel und eine Referenz. Die Referenz wird ähnlich wie bei dem Adapterblock 220 und dem Kalibrierblock 242 genutzt, um Sensoren des Sensorbügels zu nullen. Der Sensorbügel umfasst drei Sensoren, nämlich zwei zum Vermessen der x-Richtung x und einen zum Vermessen der y-Richtung y. So kann auch die Rotation um die z-Richtung z ermittelt werden. Die erforderliche Ausrichtegenauigkeit für die Translation entlang der x-Richtung x beträgt 100 µm, für die Translation entlang der y-Richtung y 300 µm und für die Rotation um die z-Richtung z 0,5 µrad. Alle drei Richtungen x, y, z können an dem rz-Träger 218 korrigiert werden.
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Anschließend wird der xyz-Träger 216 entlang der x-Richtung x in seine Nullposition verlagert. Hierzu kann ein Dämpfer vorgesehen sein, der gegen einen Endstopp läuft. Der Adapterblock 220 wird platziert und die Kabel der Sensoren 240 des Adapterblocks 220 werden manuell angeschlossen. Bei dem Platzieren des Adapterblocks 220 wird dieser bevorzugt mit der Fassung 116 verschraubt. Die Klemmungsmodule sind dabei noch geschlossen. Hierdurch wird eine Verschiebung einer Nulllage verhindert. Die Klemmvorrichtung 228 hingegen ist nach dem Verbinden des Adapterblocks 220 mit der Fassung 116 zunächst offen. Abschließend wird die Klemmvorrichtung 228 geschlossen. Das optische System 100 ist nun bereit zum Austausch.
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Bevor das optische System 100 aus dem Gehäuse 144 herausgezogen werden kann, ist es erforderlich, das optische System 100 zu drehen, so dass die Fassungsstreben 132 nicht mit den Rahmenstreben 134, 136 kollidieren. Das Herausnehmen des optischen Systems 100 aus dem Gehäuse 144 erfolgt daher in drei Schritten. Zunächst wird das optische System 100 entlang der z-Richtung z um 10 mm angehoben. Das Anheben kann mit Hilfe von Sensoren überprüft werden. Mit Hilfe des rz-Trägers 218 wird das optische Systems 100 um -43,5° gedreht. Die Führungsschiene 224 wird danach gesperrt. Das optische System 100 wird dann wieder entlang der z-Richtung z auf eine Höhe von 0,7 mm abgesenkt. Auch dies kann mit Hilfe von Sensoren überprüft werden.
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Die vorgenannten Schritte bewegen das optische System 100 in eine Lage, in der das optische System 100 sicher aus dem Gehäuse 144 herausbewegt werden kann. Der xyz-Träger 216 wird entlang der Linearführungen 212, 214 von dem Gehäuse 144 wegbewegt und gesperrt. An dem optischen System 100 können Hebeösen montiert werden und der Adapterblock 220 kann von dem optischen System 100 gelöst werden. Das optische System 100 kann von dem Austauschwerkzeug 200 angehoben und temporär eingelagert werden.
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Eine Transportbox, in der sich ein weiteres optisches System 100 befindet, kann geöffnet und eine Verbindung zwischen dem optischen System 100 und der Transportbox kann geöffnet werden. Nach einer visuellen Inspektion des optischen Systems 100, werden die Hebeösen installiert. Das optische System 100 wird zu dem Austauschwerkzeug 200 bewegt und das optische System 100 wird an den Adapterblock 220 montiert. Die Schritte zum Einbau des optischen Systems 100 erfolgen wie zuvor erläutert, allerdings in umgekehrter Reihenfolge.
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Das Abschließen des Einbaus unterscheidet sich jedoch geringfügig von dem Ausbau. Nachdem der Erfassungsbereich der Sensoren erreicht ist, wird das optische System 100 entlang der z-Richtung z auf 0 mm justiert. Um ein Verbiegen der Fassungsstreben 132 zu minimieren, wird ein zweites Absetzen geplant. Hierzu werden Klemmungsschlüssel verwendet, um die Klemmungen zu öffnen, die unmittelbar danach wieder geschlossen werden. Dann wird das optische System 100 angehoben und wieder auf die Rahmenstreben 134, 136 abgesetzt. Die Vorgehensweise entspricht dem ersten Absetzen. Anschließend werden die Klemmungsschlüssel wieder in den rz-Träger 218 eingeführt, um die Klemmungen zu öffnen. Der rz-Träger 218 kann nun herausgefahren werden.
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12 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Austauschen des optischen Systems 100.
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Das Verfahren wird mit Hilfe des zuvor erläuterten Austauschwerkzeugs 200 durchgeführt. Das Verfahren umfasst einen Schritt S1 eines Anhebens des optischen Systems 100 entlang der Mittelachse 102 derart, dass die Fassungstreben 132 des optischen Systems 100 außer Kontakt mit Rahmenstreben 134, 136 des das optische System 100 tragenden Rahmens 138 geraten. Das heißt, dass die Fassungsstreben 132 von den Rahmenstreben 134, 136 abgehoben werden.
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Bei einem Schritt S2 wird das optische System 100 derart um die Mittelachse 102 gedreht, dass die Fassungsstreben 132 zwischen den Rahmenstreben 134, 136 angeordnet werden. In einem Schritt S3 wird das optische System 100 entlang der Mittelachse 102 abgesenkt. Ein Schritt S4 umfasst ein Verlagern des optischen Systems 100 senkrecht zu der Mittelachse 102 derart, dass das optische System 100 aus dem Gehäuse 144 herausbewegt wird.
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Während des Schritts S3 kann das optische System 100 so weit abgesenkt werden, dass das optische System 100 entlang der Mittelachse 102 betrachtet in einer Position angeordnet wird, die sich von einer Position des optischen Systems 100 vor dem Schritt S1 unterscheidet.
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Das Verfahren kann ferner einen Schritt S5 eines Austauschens des optischen Systems 100 durch ein weiteres optisches System 100 umfassen. Das optische System 100 und das weitere optische System 100 sind bevorzugt nicht baugleich. Das weitere optische System 100 kann auch als optisches Austauschsystem, optisches Wechselsystem oder optische Wechselkomponente bezeichnet werden.
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Diese weitere optische System 100 ist bevorzugt nicht baugleich mit dem zuerst genannten optischen System 100. Besonders bevorzugt ist das optische System 100 ein sHDM (Engl.: static oder solid Half Dome Mirror), der gegen das weitere optische System in Form eines dHDM (Engl.: deformable Half Dome Mirror) ausgetauscht wird. Das heißt, dass das weitere optische System 100, welches in das Gehäuse 144 integriert wird, Komponenten aufweisen kann, die das zuerst genannte optische System 100 nicht aufweist. Vorzugsweise sind jedoch zumindest die Fassungen 116 und/oder die Fassungsstreben 132 des optischen Systems 100 und des weiteren optischen Systems 100 baugleich oder identisch. Es ist jedoch auch möglich, dass ein dHDM gegen einen anderen dHDM getauscht wird. In diesem letztgenannten Fall sind das optische System 100 und das weitere optische System 100 tatsächlich baugleich.
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Bei einem Schritt S6 wird das weitere optische System 100 senkrecht zu der Mittelachse 102 derart verlagert, dass das weitere optische System 100 in das Gehäuse 144 hineinbewegt wird. Ein Schritt S7 umfasst ein Anheben des weiteren optischen Systems 100 entlang der Mittelachse 102 beziehungsweise entlang der z-Richtung z.
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Bei einem Schritt S8 wird das weitere optische System 100 derart um die Mittelachse 102 gedreht, dass Fassungsstreben 132 des weiteren optischen Systems 100 über den Rahmenstreben 134, 136 angeordnet werden. Anschließend wird das weitere optische System 100 in einem Schritt S9 entlang der Mittelachse 102 derart abgesenkt, dass die Fassungsstreben 132 in Kontakt mit den Rahmenstreben 134, 136 geraten. Das heißt, dass die Fassungsstreben 132 auf die Rahmenstreben 134, 136 abgesenkt werden.
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Nach dem Schritt S9 kann das weitere optische System 100 entlang der Mittelachse 102 derart angehoben werden, dass die Fassungsstreben 132 außer Kontakt mit den Rahmenstreben 134, 136 geraten. Anschließend wird das weitere optische System 100 derart entlang der Mittelachse 102 beziehungsweise entgegen der z-Richtung z abgesenkt, dass die Fassungsstreben 132 wieder in Kontakt mit den Rahmenstreben 134, 136 geraten. Die Fassungsstreben 132 werden somit auf den Rahmenstreben 134, 136 abgesetzt.
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Nach dem Schritt S9 und vor dem Anheben des weiteren optischen Systems 100 kann eine Verbindung zwischen dem weiteren optischen System 100 und dem Austauschwerkzeug 200 gelöst werden, so dass sich die Fassungsstreben 132 selbsttätig auf den Rahmenstreben 134, 136 positionieren. Hierzu wird die Klemmvorrichtung 228 geöffnet. Insbesondere wird die Verbindung zwischen dem weiteren optischen System 100 und dem Austauschwerkzeug 200 vor dem Anheben des weiteren optischen Systems 100 wieder hergestellt. Hierzu wird die Klemmvorrichtung 228 wieder geschlossen.
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Vor dem Schritt S1 wird die Lage des optischen Systems 100 erfasst, wobei die erfasste Lage des optischen Systems 100 vor dem Schritt S5 auf das weitere optische System 100 übertragen wird. Vor dem Schritt S9 kann die Lage des weiteren optischen Systems 100 mit Hilfe des Austauschwerkzeugs 200 justiert werden.
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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
- Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
- 4
- Projektionsoptik
- 6
- Lichtquelle
- 8
- Strahlung
- 10
- Photomaske
- 12
- Wafer
- 14
- Linse
- 16
- Linse
- 18
- Linse
- 20
- Spiegel
- 22
- Spiegel
- 24
- optische Achse
- 26
- Medium
- 100
- optisches System/HDM
- 102
- Mittelachse
- 104
- Halbachse
- 106
- Halbachse
- 108
- optisches Element
- 110
- optisch wirksame Fläche
- 112
- Rückseite
- 114
- Außenfläche
- 116
- Fassung
- 118
- Außenring
- 120
- Innenring
- 122
- Versteifungsrippe
- 124
- Versteifungsrippe
- 126
- Zwischenraum
- 128
- Anbindungspunkt
- 130
- Anbindungspunkt
- 132
- Fassungsstrebe
- 134
- Rahmenstrebe
- 136
- Rahmenstrebe
- 138
- Rahmen
- 140
- Armabschnitt
- 142
- Armabschnitt
- 144
- Gehäuse
- 146
- Öffnung
- 148
- Lens Top Cooler/LTC
- 200
- Austauschwerkzeug
- 202
- Basisrahmen
- 204
- x-Rahmen
- 206
- Kugelauflage
- 208
- Kugelauflage
- 210
- Blattfeder
- 212
- Linearführung
- 214
- Linearführung
- 216
- xyz-Träger
- 218
- rz-Träger
- 220
- Adapterblock
- 222
- Basiskörper
- 224
- Führungsschiene
- 226
- Verbindungskörper
- 228
- Klemmvorrichtung
- 230
- Klemmarm
- 232
- Klemmarm
- 234
- Aktuator
- 236
- Blattfeder
- 238
- Blattfeder
- 240
- Sensor
- 242
- Kalibrierblock
- 244
- Sensortarget
- 246
- Lens Top Cooler interface/LTCi
- 248
- Ausrichtwerkzeug
- 250
- Auswerteeinheit
- 252
- Autokollimator
- 254
- Lichtstrahl
- 256
- Sensortarget
- 258
- Werkzeug
- R
- Radialrichtung
- S1
- Schritt
- S2
- Schritt
- S3
- Schritt
- S4
- Schritt
- S5
- Schritt
- S6
- Schritt
- S7
- Schritt
- S8
- Schritt
- S9
- Schritt
- U
- Umfangsrichtung
- x
- x-Richtung
- y
- y-Richtung
- z
- z-Richtung
