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Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage und ein Verfahren zur Manipulation von Schwingungen.
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Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithografie unterliegen extrem hohen Anforderungen an die Abbildungsqualität, um die gewünschten mikroskopisch kleinen Strukturen möglichst fehlerfrei herstellen zu können. In einem Lithografieprozess oder einem Mikrolithografieprozess beleuchtet ein Beleuchtungssystem eine photolithografische Maske, die auch als Retikel bezeichnet wird. Das durch die Maske hindurchtretende Licht oder das von der Maske reflektierte Licht wird von einer Projektionsoptik auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes, in der Bildebene der Projektionsoptik angebrachtes Substrat (beispielsweise einen Wafer) projiziert, um die Strukturelemente der Maske auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. Die Anforderungen an die Positionierung der Abbildung auf dem Wafer und die Intensität des durch das Beleuchtungssystem bereitgestellten Lichts werden mit jeder neuen Generation erhöht, was zu einer höheren Wärmelast auf den optischen Elementen führt.
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In Fällen hoher Wärmelast kann es von Vorteil sein, Komponenten, insbesondere die als Spiegel ausgebildeten optischen Elemente in EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, also in Anlagen, die mit elektromagnetischer Strahlung der Wellenlänge zwischen 1nm und 120nm, insbesondere bei 13,5nm betrieben werden, durch eine Wasserkühlung zu temperieren. Auch in DUV-Projektionsbelichtungsanlagen, die mit elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 120nm und 300nm betrieben werden, können fluidgekühlte, wie beispielsweise wassergekühlte, Spiegel oder im Allgemeinen Komponenten zum Einsatz kommen. Die Spiegel umfassen üblicherweise Aussparungen, die von temperiertem Wasser durchströmt werden und dadurch die Wärme von der optischen Wirkfläche, also der von dem zur Abbildung der Strukturelemente genutzten Licht beaufschlagten Spiegeloberfläche, wegführen. Alternativ können auch andere Arten von Kühlung Anwendung finden, wie beispielsweise Aufsetzkühler. Dabei muss jegliche dynamische bzw. mechanische Anregung, unter anderem auch durch sogenannte flussinduzierte Vibrationen, vermieden werden, da jede derartige Anregung die abbildenden Prozesse der Projektionsbelichtungsanlage stört. Die flussinduzierten Vibrationen führen einerseits zu einer Positionsänderung der Spiegel und andererseits zu einer Deformation der optischen Wirkflächen der Spiegel, was beides einen negativen Einfluss auf die Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage hat.
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Die Anregung durch fluidinduzierte Vibrationen setzt sich dabei aus einem lokalen und einem empfangenen Anteil zusammen. Der lokale Anteil ist derjenige Anteil, der in einer Komponente, wie beispielsweise einem Spiegel an Umlenkungen, Querschnittsänderungen oder ähnlichen Änderungen der Fluidführung entsteht und direkt am Entstehungsort Kräfte in den Spiegel einleitet.
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Bei dem empfangenen Anteil handelt es sich um akustische Wellen, die in Form von Druckschwankungen durch das Fluid wandern und an anderer Stelle des Systems Kräfte einleiten und dadurch Störungen fern des eigentlichen Entstehungsortes verursachen. Diese Druckschwankungen können auch sehr weit außerhalb der Spiegel erzeugt werden, wie beispielsweise in einer anderen Komponente des Objektivs oder in einem Fluidkabinett, also der Komponente, in welcher das zur Temperierung der Spiegel oder anderer Komponenten genutzte Fluid temperiert, aufbereitet und bereitgestellt wird. Prinzipiell kann überall, wo im Fluid eine Turbulenz entstehen kann auch eine akustische Quelle entstehen, welche als akustische Quelle und Senke wirken kann.
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Um die weiter oben beschriebenen Auswirkungen von flussinduzierten Vibrationen zu reduzieren, können eine Reihe von Maßnahmen ergriffen werden, wie beispielsweise eine Optimierung der Kühlkanäle im Spiegel, aber auch der Zuleitungen vom Fluidkabinett zum Spiegel zur Reduzierung der flussinduzierten Vibrationen. Durch die mit jeder Generation steigenden Produktanforderungen sind die bisher getroffenen Maßnahmen, insbesondere in Bezug auf die empfangenen Anteile oftmals nicht mehr ausreichend, um die gestiegenen Anforderungen zu erfüllen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigt. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Minimierung der Auswirkungen von Vibrationen auf die Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage anzugeben.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie umfasst mindestens eine Komponente mit einem Fluidkanal und einer Fluidbereitstellungsvorrichtung für ein Fluid zum Durchströmen des Fluidkanals. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass sie einen Sensor zur Erfassung einer Schwingung mindestens eines Bestandteils der Projektionsbelichtungsanlage und/oder eines ein Bestandteil umgebenden Gasvolumens und einen Aktuator zur Erzeugung einer Manipulationsschwingung zur Manipulation der erfassten Schwingung umfasst.
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Kern der Erfindung ist es also, die erfasste, üblicherweise parasitäre und die Performance der Projektionsbelichtungsanlage vermindernde Schwingung derart zu manipulieren, dass die performancemindernde Wirkung der manipulierten Schwingung minimiert oder gar vollständig eliminiert wird. Im Gegensatz zu dem von Kopfhörern bekannten Auslöschung von Störgeräuschen, was auch als Noise Canceling bekannt ist, ist das Ziel nicht alleine die Auslöschung der Schwingung, was insbesondere bei sich ändernden Geräuschen nur dann möglich ist, wenn der Aktuator in Schallrichtung nach dem Sensor angeordnet ist. Der Sensor kann dabei als akustischer Sensor oder als Bewegungssensor ausgebildet sein und der Aktuator kann Schall oder eine mechanische Bewegung erzeugen. Dadurch kann sowohl eine Schwingung in einem Fluid als auch eine Schwingung in einem Material, wie beispielsweise in einem Spiegel manipuliert werden. Unter Manipulation der Schwingung wird im Zusammenhang der Erfindung die Veränderung der Amplitude und/oder der Frequenz der erfassten Schwingung verstanden.
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Dabei kann der Aktuator in Ausbreitungsrichtung der Schwingung zwischen dem Sensor und einer durch die Manipulation der erfassten Schwingung zu schützenden Komponente angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass auch bei einer sich ändernden Schwingung neben einer Manipulation der Schwingung prinzipiell die Schwingung auch ausgelöscht werden kann.
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Weiterhin kann die Projektionsbelichtungsanlage eine Steuerungseinheit umfassen, welche die vom Sensor erfassten Signale auswerten und eine geeignete Manipulationsschwingung bestimmen kann.
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Insbesondere kann die Steuerungseinheit derart ausgelegt sein, dass die Zeit von der Erfassung der Schwingung bis zur Erzeugung der von der Steuerungseinheit bestimmten Manipulationsschwingung durch den Aktuator kleiner oder gleich der Zeit ist, welche die erfasste Auslenkung der Schwingung zum Zurücklegen der Strecke von dem Ort der Erfassung durch den Sensor bis zum Eintrag der Manipulationsschwingung durch den Aktuator in mindestens ein Bestandteil der Projektionsbelichtungsanlage benötigt. Wie weiter oben bereits erwähnt, kann dadurch vorteilhafterweise eine sich ändernde Schwingung manipuliert werden, bevor diese eine in Bezug auf die Abbildungsqualität, wie beispielsweise einen Spiegel einer Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage, kritische Komponente erreicht.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Sensor zur Erfassung der Schwingung in Ausbreitungsrichtung der Schwingung zwischen dem Aktuator und der zu schützenden Komponente der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass der Aktuator in einem Bereich angeordnet werden kann, welcher beispielsweise weniger Anforderungen an die Baugröße oder eine Ausgasrate des Aktuators aufweist. Dadurch kann der Aktuator beispielsweise außerhalb des in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage evakuierten Bereichs der Projektionsoptik angeordnet sein.
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In diesem Fall kann die Steuerungseinheit derart eingerichtet sein, dass die Manipulationsschwingung auf Basis einer Vorsteuerung bestimmt wird. Diese kann beispielsweise die Frequenz einer parasitären Schwingung bereits derart manipulieren, dass diese in einen weniger kritischen Bereich verschoben wird und beispielsweise durch eine aktive Positionsregelung der als Spiegel ausgebildeten Komponente kompensiert werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können auch die manipulierten Schwingungen durch einen Sensor erfasst werden. Dies hat den Vorteil, dass die manipulierte Schwingung geregelt werden kann. Eine Kombination der beiden Varianten einer Vorsteuerung und einer Regelung kann eine weitere Minimierung der manipulierten Schwingung bewirken.
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Weiterhin kann die Schwingung in mindestens zwei Raumrichtungen manipuliert werden, insbesondere kann die Schwingung in alle sechs Raumrichtungen manipuliert werden. Je nach Aufbau und Anordnung der zu schützenden Komponente kann es bereits ausreichend sein, eine oder zwei Raumrichtungen zu manipulieren, da eine Schwingung in eine der anderen vier Raumrichtungen keine Wirkung auf die Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage hat und daher nicht weiter beachtet werden muss.
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Ebenso kann die Ansteuerung derart ausgebildet sein, dass eine Manipulationsschwingung nur dann bestimmt wird, wenn die erfasste Schwingung eine Mindestamplitude überschreitet und/oder innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs liegt.
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Weiterhin können die Bestandteile der Projektionsbelichtungsanlage Teil der Fluidbereitstellungsvorrichtung sein.
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Insbesondere kann die Fluidbereitstellungsvorrichtung von der Komponente durch passive Elemente entkoppelt sein.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Manipulation von einer an mindestens einem Bestandteil einer Projektionsbelichtungsanlage und/oder in dem ein Bestandteil umgebenden Gasvolumen durch einen Sensor erfassten Schwingung, zeichnet sich dadurch aus, dass eine auf Basis der durch den Sensor erfassten Schwingung bestimmten und durch einen Aktuator in ein Bestandteil der Projektionsbelichtungsanlage und/oder in das ein Bestandteil umfassende Gasvolumen eingebrachten Manipulationsschwingung die Amplitude und/oder die Frequenz der erfassten Schwingung manipuliert. Wie weiter oben erläutert ist der zugrunde liegende übergeordnete Regelparameter nicht die Schwingung an sich, sondern die Performance der Projektionsbelichtungsanlage.
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Insbesondere kann die Manipulationsschwingung derart bestimmt werden, dass die manipulierte Schwingung eine Frequenz und/oder eine Amplitude aufweist, welche keinen signifikanten Einfluss auf die Abbildungsgenauigkeit der Projektionsbelichtungsanlage bewirkt.
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Weiterhin kann die Manipulationsschwingung auf Basis eines Regelkreises und/oder einer Vorsteuerung bestimmt werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
- 1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
- 2 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die DUV-Projektionslithografie, und
- 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer möglichen erfindungsgemäßen Anordnung der Sensoren und Aktuatoren.
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Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sind hierbei nicht einschränkend verstanden.
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Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer 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 separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem 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 xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung 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 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 Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
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Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 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 (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (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 Strahlungsquelle 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 im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen 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.
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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 (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 Pupillenfacettenspiegel 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 (Gl-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 Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 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. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. 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, hoch reflektierende 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 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 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 βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
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Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, 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, 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, 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 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 sind bekannt aus der
US 2018/0074303 A1 .
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Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 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 Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.
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Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 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 Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting 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 Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 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 Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.
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Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
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2 zeigt schematisch im Meridionalschnitt eine weitere Projektionsbelichtungsanlage 101 für die DUV-Projektionslithografie, in welcher die Erfindung eben-falls zur Anwendung kommen kann.
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Der Aufbau der Projektionsbelichtungsanlage 101 und das Prinzip der Abbildung ist vergleichbar mit dem in 1 beschriebenen Aufbau und Vorgehen. Gleiche Bauteile sind mit einem um 100 gegenüber 1 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet, die Bezugszeichen in 2 beginnen also mit 101.
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Im Unterschied zu einer wie in 1 beschriebenen EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 können auf Grund der größeren Wellenlänge der als Nutzlicht verwendeten DUV-Strahlung 116 im Bereich von 100 nm bis 300 nm, insbesondere von 193 nm, in der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 101 zur Abbildung beziehungsweise zur Beleuchtung refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elementen 117, wie beispielsweise Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen verwendet werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst dabei im Wesentlichen ein Beleuchtungssystem 102, einen Retikelhalter 108 zur Aufnahme und exakten Positionierung eines mit einer Struktur versehenen Retikels 107, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 113 bestimmt werden, einen Waferhalter 114 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 113 und einem Projektionsobjektiv 110, mit mehreren optischen Elementen 117, die über Fassungen 118 in einem Objektivgehäuse 119 des Projektionsobjektives 110 gehalten sind.
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Das Beleuchtungssystem 102 stellt eine für die Abbildung des Retikels 107 auf dem Wafer 113 benötigte DUV-Strahlung 116 bereit. Als Quelle für diese Strahlung 116 kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung 116 wird in dem Beleuchtungssystem 102 über optische Elemente derart geformt, dass die DUV-Strahlung 116 beim Auftreffen auf das Retikel 107 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
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Der Aufbau der nachfolgenden Projektionsoptik 110 mit dem Objektivgehäuse 119 unterscheidet sich außer durch den zusätzlichen Einsatz von refraktiven optischen Elementen 117 wie Linsen, Prismen, Abschlussplatten prinzipiell nicht von dem in 1 beschriebenen Aufbau und wird daher nicht weiter beschrieben.
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3 zeigt eine schematische Detaildarstellung einer Projektionsoptik 32 einer weiteren Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 31 mit vier Spiegeln M1, M2, M3, M4. Die Projektionsoptik 32 umfasst mehrere Komponenten 33, 34, 35, 36, Mx, welche mit einer Fluidbereitstellungsvorrichtung 37 verbunden sind. Die Fluidbereitstellungsanlage 37 umfasst drei Fluidreservoirs 38, 39, 40, welche jeweils eine oder mehrere Komponenten 33, 34, 35, 36, Mx versorgen. Die Fluidreservoirs 38, 39, 40 sind ihrerseits mit einer nicht dargestellten Aufbereitungsvorrichtung zur Konditionierung des Fluids 59 und einer ebenfalls nicht dargestellten Steuerungseinheit verbunden. Das erste Fluidreservoir 38 ist jeweils über eine Zuleitung 43, 45, 47, und eine Ableitung 44, 46, 48 mit der als Kraftrahmen ausgebildeten Komponente 34, mit mehreren als Spiegelrahmen ausgebildeten Komponenten 35 und mit der als Thermalschild ausgebildeten Komponente 36 verbunden. Dabei sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur für einen Spiegel M3 die Zuleitung 45 und die Ableitung 46 in der 3 dargestellt. Die Spiegelrahmen 35 sind auf dem Kraftrahmen 34 angeordnet, welcher die Kräfte von in den Spiegelrahmen 35 angeordneten Manipulatoren 58 zur Positionierung der Spiegel Mx aufnimmt, wodurch von den Kräften bewirkte Anregungen gegenüber anderer Komponenten entkoppelt werden. Der Thermalschild 36 schützt die als Sensorrahmen ausgebildete Komponente 33 vor von anderen Komponenten, wie beispielsweise den Manipulatoren 58, emittierter Wärmestrahlung und sorgt für eine Temperierung der Umgebung des Sensorrahmens 33. Das zweite Fluidreservoir 39 ist über Zuleitung 41 und Ableitung 42 mit dem Sensorrahmen 33 verbunden und temperiert diesen. Die Temperierung auf eine konstante Temperatur bewirkt, dass der Sensorrahmen 33 als stabile Referenz für die Positionierung der Spiegel Mx durch die Manipulatoren 58 verwendet werden kann. Die Position der Spiegel Mx wird dabei mit Abstandssensoren 56, wie beispielsweise Interferometern, über eine Messstrecke 57 relativ zum Sensorrahmen 33 bestimmt, wobei alle Spiegel Mx auf den gleichen Sensorrahmen 33 referenziert werden, wodurch die Spiegel Mx sehr genau zueinander ausgerichtet werden können. Das dritte Fluidreservoir 40 ist über eine Zuleitung 49 und eine Ableitung 50 mit den Spiegeln Mx verbunden, wobei ebenfalls aus Gründen der Übersichtlichkeit in der 3 nur die Zuleitung 49 und die Ableitung 50 für den Spiegel M3 dargestellt ist.
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Zur Erläuterung des Verfahrens zur Manipulation eines Bestandteils der Projektionsbelichtungsanlage 31 sind an dem durch einen Fluidkanal 51 durchströmten Kraftrahmen 34 beispielhaft zwei Sensoren 52, 53 angeordnet, welche dazu ausgelegt sind, Schwingungen am Kraftrahmen 34, im Fluid 59 oder in einem den Kraftrahmen 34 umgebenden Gasvolumen 60 zu erfassen. Die durch Geräusche, mechanische Anregung oder die Strömung des Fluids 59 bewirkten Schwingungen werden von den Sensoren 52, 53 erfasst und die Signale an eine nicht dargestellte Ansteuerungseinheit weitergeleitet, welche auf Basis der erfassten Schwingungen eine Manipulationsschwingung bestimmt. Diese wird an die Aktuatoren 54, 55 übermittelt, welche die Manipulationsschwingung durch eine Anregung des Gasvolumens 60, des Kraftrahmens 34 oder des Fluids 59 oder eine Kombination daraus in das System einbringen. Durch Überlagerung der von den Sensoren 52, 53 erfassten Schwingung und der von den Aktuatoren 54, 55 bewirkten Manipulationsschwingung wird eine manipulierte Schwingung bewirkt, welche nur noch einen sehr kleinen oder gar keinen Einfluss mehr auf die Positionierung der Spiegel Mx und im Folgenden auf die Abbildungsqualtiät der Projektionsbelichtungsanlage 31 hat.
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Dabei ist es nicht das primäre Ziel, die erfassten Schwingungen auszulöschen, wie etwa bei einem sogenannten Noise-Canceling System, sondern lediglich die Amplitude und/oder Frequenz der Schwingung derart zu manipulieren, dass sie keine Auswirkungen mehr auf die Abbildungsqualität oder noch allgemeiner formuliert, auf die Performance der Projektionsbelichtungsanlage 31 hat. Die Ansteuerungseinheit kann dabei eine Steuerung, Vorsteuerung, eine Regelung oder eine Kombination der vorgenannten verwenden. Weiterhin kann die Ansteuerungseinheit beispielsweise auch nur dann eine Manipulationsschwingung bestimmen, wenn die erfassten Schwingungen in einem bestimmten Frequenzbereich liegen und/oder deren Amplituden über einen Mindestwert liegen und/oder die Anregung in eine bestimmte Raumrichtung verläuft. Die Art, Anzahl und die Anordnung der Sensoren 52, 53 und Aktuatoren 54, 55 ist von vielen Randbedingungen abhängig, wie beispielsweise von der Geometrie der Komponente, Länge des Fluidkanals 51, Art und Größe der erwarteten Anregung, Ort der Anregung, um nur einige zu nennen. In der 3 sind verschiedene mögliche Positionen für Aktuatoren durch gestrichelte Linien dargestellt, um die Vielfalt an Möglichkeiten darzustellen. Die Sensoren 52, 53 können Schall oder Bewegungen erfassen und die Aktuatoren 54, 55 Schall oder mechanische Schwingungen erzeugen, sodass eine Schwingung sowohl in gasförmigen und flüssigen Fluiden 59, als auch in festen Körpern, wie beispielsweise einem Spiegel Mx manipuliert werden kann. Dabei kann eine als Schall erfasste Schwingung auch durch einen Aktuator 54, 55, welcher eine mechanische Schwingung erzeugt manipuliert werden und umgekehrt. Weiterhin kann die Manipulation von Schwingungen mit verschiedenen passiven Vorrichtungen zur Reduzierung von Schwingungen, wie beispielsweise Entkopplungen und Dämpfern, kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Projektionsbelichtungsanlage
- 2
- Beleuchtungssystem
- 3
- Strahlungsquelle
- 4
- Beleuchtungsoptik
- 5
- Objektfeld
- 6
- Objektebene
- 7
- Retikel
- 8
- Retikelhalter
- 9
- Retikelverlagerungsantrieb
- 10
- Projektionsoptik
- 11
- Bildfeld
- 12
- Bildebene
- 13
- Wafers
- 14
- Waferhalter
- 15
- Waferverlagerungsantrieb
- 16
- EUV-Strahlung
- 17
- Kollektor
- 18
- Zwischenfokusebene
- 19
- Umlenkspiegel
- 20
- Facettenspiegel
- 21
- Facetten
- 22
- Facettenspiegel
- 23
- Facetten
- M1-M6
- Spiegel
- 31
- Projektionsbelichtungsanlage
- 32
- Projektionsoptik
- 33
- Sensorrahmen
- 34
- Kraftrahmen
- 35
- Spiegelrahmen
- 36
- Thermalschild
- 37
- Fluidbereitstellungsvorrichtung
- 38
- Wasserreservoir Kraftrahmen/Spiegelrahmen/Thermalschild
- 39
- Wasserreservoir Sensorrahmen
- 40
- Wasserreservoir Spiegel
- 41
- Zuleitung Sensorrahmen
- 42
- Ableitung Sensorrahmen
- 43
- Zuleitung Kraftrahmen
- 44
- Ableitung Kraftrahmen
- 45
- Zuleitung Spiegelrahmen
- 46
- Ableitung Spiegelrahmen
- 47
- Zuleitung Thermalschild
- 48
- Ableitung Thermalschild
- 49
- Zuleitung Spiegel
- 50
- Ableitung Spiegel
- 51
- Fluidkanal Kraftrahmen
- 52
- Sensor
- 53
- Sensor
- 54
- Aktuator
- 55
- Aktuator
- 56
- Abstandssensor
- 57
- Messstrecke
- 58
- Manipulator Spiegel
- 59
- Fluid
- 60
- Gasvolumen
- 101
- Projektionsbelichtungsanlage
- 102
- Beleuchtungssystem
- 107
- Retikel
- 108
- Retikelhalter
- 110
- Projektionsoptik
- 113
- Wafer
- 114
- Waferhalter
- 116
- DUV-Strahlung
- 117
- optisches Element
- 118
- Fassungen
- 119
- Objektivgehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008009600 A1 [0036, 0040]
- US 2006/0132747 A1 [0038]
- EP 1614008 B1 [0038]
- US 6573978 [0038]
- DE 102017220586 A1 [0043]
- US 2018/0074303 A1 [0057]
