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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aktuatoranordnung für die Mikrolithographie, die für die Verwendung von UV Nutzlicht geeignet ist, insbesondere von Licht im extremen ultravioletten (EUV) Bereich. Weiterhin betrifft die Erfindung ein optisches Modul, insbesondere einen Facettenspiegel, sowie eine optische Abbildungseinrichtung mit einem solchen optischen Modul. Die Erfindung lässt sich im Zusammenhang mit beliebigen optischen Abbildungsverfahren einsetzen. Besonders vorteilhaft lässt sie sich bei der Herstellung oder der Inspektion mikroelektronischer Schaltkreise sowie der hierfür verwendeten optischen Komponenten (beispielsweise optischer Masken) einsetzen.
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Typischerweise umfassen die optischen Systeme, die im Zusammenhang mit der Herstellung solcher mikroelektronischer Schaltkreise verwendet werden, eine Vielzahl von optischen Elementmodulen, die optische Elemente wie etwa Linsen, Spiegel, Gitter usw. umfassen, die im Pfad des Lichts angeordnet sind. Diese optischen Elemente wirken normalerweise in einem Belichtungsprozess zusammen, um ein auf einer Maske, einem Retikel oder dergleichen gebildetes Muster zu beleuchten und ein Bild dieses Musters auf ein Substrat wie einen Wafer zu übertragen. Die optischen Elemente sind üblicherweise in einer oder mehreren funktionell unterschiedlichen optischen Elementgruppen zusammengefasst, die innerhalb unterschiedlicher optischer Elementeinheiten gehalten werden können. Facettenspiegelvorrichtungen wie die oben genannten können unter anderem dazu dienen, den Belichtungslichtstrahl zu homogenisieren, d. h. um eine möglichst gleichmäßige Leistungsverteilung innerhalb des Belichtungslichtbündels zu bewirken. Sie können auch verwendet werden, um jede gewünschte spezifische Leistungsverteilung innerhalb des Belichtungslichtbündels bereitzustellen.
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Aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung von Halbleiterbauelementen besteht nicht nur ein ständiger Bedarf an einer verbesserten Auflösung, sondern auch ein Bedarf an einer verbesserten Genauigkeit der zur Herstellung dieser Halbleiterbauelemente verwendeten optischen Systeme. Diese Genauigkeit muss natürlich nicht nur anfänglich vorhanden sein, sondern muss über den gesamten Betrieb des optischen Systems aufrechterhalten werden. Ein Problem in diesem Zusammenhang ist eine möglichst präzise Leistungsverteilung bzw. Intensitätsverteilung innerhalb des Belichtungslichtbündels, die möglichst gut mit einer gewünschten Leistungsverteilung übereinstimmt, um letztendlich unerwünschte Abbildungsfehler zu vermeiden bzw. zumindest zu reduzieren. Um eine möglichst feinfühlige Leistungsverteilung zu ermöglichen ist es daher wünschenswert, die optische Fläche der einzelnen Facettenelemente zu verringern und die Anzahl der Facettenelemente zu erhöhen, letztlich also die „Auflösung“ des Facettenspiegels zu erhöhen.
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Um eine gewünschte Leistungsverteilung zu erzielen, wurden Facettenspiegelvorrichtungen entwickelt, wie sie beispielsweise in der
DE 102 05 425 A1 (Holderer et al.) offenbart sind, deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Die
DE 102 05 425 A1 (Holderer et al.) zeigt unter anderem Facettenspiegelvorrichtungen, bei denen Facettenelemente mit sphärischer Rückfläche in einer zugeordneten Ausnehmung innerhalb eines Trägerelements sitzen. Die kugelförmige Rückfläche liegt an einer entsprechenden kugelförmigen Wand oder mehreren Kontaktpunkten des diese Ausnehmung begrenzenden Stützelementes an. Die sphärische Rückfläche weist einen vergleichsweise kleinen Krümmungsradius auf, so dass sie ein Drehzentrum des Facettenelements definiert, das weit entfernt von einem Krümmungsmittelpunkt der optischen Fläche des Facettenelements liegt. Mit der Rückseite des Facettenelementes ist zentral ein Betätigungshebel verbunden und entsprechende Manipulatoren neigen den Betätigungshebel, d.h. erzeugen seitliche Auslenkungen des freien Endes des Betätigungshebels, um sowohl die Position als auch die Ausrichtung der optischen Fläche der Facette einzustellen.
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Ein ähnliches Justageprinzip ist auch aus der
WO 2012/175116 A1 (Vogt et al.) bekannt offenbart, deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Auch hier ist an der Rückseite des Facettenelements ein langgestreckter Betätigungshebel angebracht. Die Verkippung der optischen Fläche des Facettenelements wird auch hier durch eine seitliche Auslenkung eines Betätigungshebels quer zu seiner Längsachse erzielt.
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Diese Gestaltungen sind wegen der erforderlichen Aktuatorik, üblicherweise einer elektromechanischen Aktuatorik, vergleichsweise aufwändig. Besonders eine sehr feinfühlige Einstellung des optischen Elements gestaltet sich dabei schwierig.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Aktuatoranordnung für eine Abbildungseinrichtung für die Mikrolithographie, ein entsprechendes optisches Modul sowie eine entsprechende optische Abbildungseinrichtung mit einer solchen Anordnung, ein Verfahren zum Abstützen eines optischen Elements sowie ein optisches Abbildungsverfahren zur Verfügung zu stellen, welche bzw. welches die zuvor genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist und insbesondere auf einfache Weise eine, insbesondere sehr feinfühlige, Einstellung des optischen Elements ermöglicht.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
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Der Erfindung liegt die technische Lehre zugrunde, dass man auf einfache Weise eine, insbesondere sehr feinfühlige, Einstellung des optischen Elements ermöglicht wenn man die eine thermisch bedingte Dimensionsänderung eines oder mehrerer Aktuatorelemente gezielt nutzt, um die entsprechende Stellbewegung an dem optischen Element zu erzielen. Über die Einstellung der Temperatur bzw. Temperaturverteilung in dem Aktuatorelement kann eine besonders feinfühlige Einstellung erzielt werden, wobei insbesondere durch die geeignete Wahl des Materials des Aktuatorelements, insbesondere dessen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE), eine entsprechend feinfühlige Einstellung ermöglicht wird.
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Nach einem Aspekt betrifft die Erfindung daher eine Aktuatoranordnung für eine optische Abbildungseinrichtung für die Mikrolithographie, insbesondere für die Verwendung von Licht im extremen UV-Bereich (EUV), mit einer ersten Schnittstelleneinrichtung zum Anbinden an ein optisches Element, einer zweiten Schnittstelleneinrichtung zum Anbinden an eine Stützstruktur, einem ersten Aktuatorelement und einem zweiten Aktuatorelement, wobei das erste Aktuatorelement und das zweite Aktuatorelement kinematisch parallel zwischen der ersten Schnittstelleneinrichtung und der zweiten Schnittstelleneinrichtung wirken. Weiterhin ist eine aktive thermische Aktuierungseinrichtung vorgesehen, die derart ausgebildet ist, dass eine Temperaturverteilung in dem ersten Aktuatorelement und/oder in dem zweiten Aktuatorelement aktiv beeinflussbar ist, um über eine Änderung einer thermisch bedingten Ausdehnung wenigstens eines der Aktuatorelemente eine Verstellung der ersten Schnittstelleneinrichtung bezüglich der zweiten Schnittstelleneinrichtung in wenigstens einem Freiheitsgrad zu erzielen.
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Es versteht sich, dass durch eine entsprechende Anzahl und Anordnung der Aktuatorelemente auch eine Verstellung der ersten Schnittstelleneinrichtung bezüglich der zweiten Schnittstelleneinrichtung in beliebig vielen Freiheitsgraden (DOF) bis hin zu allen sechs Freiheitsgraden im Raum erzielt werden kann. Insbesondere kann gegebenenfalls eine statisch bestimmte Parallelkinematik, beispielsweise eine so genannte Hexapodkinematik erzielt werden.
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Die Beeinflussung bzw. Einstellung der Temperaturverteilung in dem betreffenden Aktuatorelement kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise erfolgen. So kann beispielsweise die Zu- oder Abfuhr von Strahlungsenergie gezielt genutzt werden. Bei besonders günstigen, weil einfach gestalteten Varianten umfasst die Aktuierungseinrichtung wenigstens eine thermische Aktuierungseinheit, die einem der Aktuatorelemente zugeordnet ist, um eine thermisch bedingte Ausdehnung des zugeordneten Aktuatorelements einzustellen.
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Die thermische Aktuierungseinheit kann grundsätzlich an beliebiger geeigneter Stelle angeordnet werden, an der eine entsprechende Beeinflussung bzw. Einstellung der Temperaturverteilung erzielt werden kann. Bei bestimmten Varianten wirkt die wenigstens eine thermische Aktuierungseinheit im Bereich der ersten Schnittstelleneinrichtung. Bei bestimmten Varianten wirkt die wenigstens eine thermische Aktuierungseinheit im Bereich der zweiten Schnittstelleneinrichtung. Ebenso kann die wenigstens eine thermische Aktuierungseinheit in einem Bereich des zugeordneten Aktuatorelements wirken, der zwischen der ersten Schnittstelleneinrichtung und der zweiten Schnittstelleneinrichtung liegt.
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Die thermische Aktuierungseinheit kann grundsätzlich ein beliebiges geeignetes Wirkprinzip verwenden, mit dem eine entsprechende Beeinflussung bzw. Einstellung der Temperaturverteilung erzielt werden kann. Bei bestimmten, besonders einfachen und damit günstigen Varianten umfasst die wenigstens eine thermische Aktuierungseinheit wenigstens ein aktiv ansteuerbares Temperierungselement, insbesondere wenigstens eines von einem Kühlelement und einem Heizelement. Bei bestimmten, ebenfalls besonders einfachen und damit günstigen Varianten umfasst die wenigstens eine thermische Aktuierungseinheit wenigstens ein aktiv ansteuerbares thermoelektrisches Element. Besonders einfache und damit günstige Konfigurationen ergeben sich, wenn die wenigstens eine thermische Aktuierungseinheit wenigstens ein Peltier-Element umfasst.
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Es versteht sich, dass es grundsätzlich ausreichen kann, wenn nur ein Aktuatorelement aktiv beeinflussbar ist. Bei bevorzugten Varianten mit breiteren Einflussmöglichkeiten sind mehrere Aktuatorelemente aktiv beeinflussbar. Bei bestimmten Varianten umfasst die Aktuierungseinrichtung eine erste thermische Aktuierungseinheit, die dem ersten Aktuatorelement zugeordnet ist, um eine thermisch bedingte Ausdehnung des ersten Aktuatorelements einzustellen. Bei bestimmten Varianten umfasst die Aktuierungseinrichtung eine zweite thermische Aktuierungseinheit, die dem zweiten Aktuatorelement zugeordnet ist, um eine thermisch bedingte Ausdehnung des zweiten Aktuatorelements einzustellen.
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Es versteht sich, dass die Aktuatorelemente grundsätzlich eine beliebige Gestaltung aufweisen können, bei der über eine entsprechende thermische Ausdehnung die gewünschte Stellbewegung erzielt werden kann. Bei bestimmten Varianten mit einer besonders einfachen und kompakten Gestaltung ist wenigstens eines der Aktuatorelemente als langgestrecktes Element ausgebildet, das sich entlang einer Aktuatorelementlängsachse zwischen der ersten Schnittstelleneinrichtung und der zweiten Schnittstelleneinrichtung erstreckt. Die Aktuierungseinrichtung, insbesondere wenigstens eine thermische Aktuierungseinheit der Aktuierungseinrichtung, ist dem langgestreckten Aktuatorelement dann zugeordnet und dazu ausgebildet, eine thermisch bedingte Ausdehnung des zugeordneten Aktuatorelements entlang der Aktuatorelementlängsachse einzustellen.
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Die Gestaltung des Aktuatorelements kann grundsätzlich beliebig geeignet gewählt sein, insbesondere kann es (beispielsweise an die Platzverhältnisse angepasst) abschnittsweise unterschiedliche Gestalt aufweisen. Besonders einfache und damit günstige Varianten ergeben sich, wenn das langgestreckte Aktuatorelement zumindest abschnittsweise im Wesentlichen nach Art eines Stabes ausgebildet ist. Gleiches gilt, wenn das langgestreckte Aktuatorelement zumindest abschnittsweise im Wesentlichen nach Art einer Blattfeder ausgebildet ist.
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Die jeweilige Anbindung des jeweiligen Aktuatorelements kann grundsätzlich eine beliebige Gestaltung aufweisen. So können beispielsweise mehrteilige Gelenke vorgesehen sein. Vorzugsweise werden jedoch Festkörpergelenke verwendet. Bei bestimmten Varianten umfasst wenigstens eine der Schnittstelleneinrichtungen wenigstens ein Festkörpergelenk zum Anbinden wenigstens eines der Aktuatorelemente, wobei das Festkörpergelenk zwischen einer thermischen Aktuierungseinheit der Aktuierungseinrichtung und dem angebundenen Aktuatorelement angeordnet ist. Bei bestimmten Varianten umfasst die erste Schnittstelleneinrichtung wenigstens ein Festkörpergelenk zum Anbinden wenigstens eines der Aktuatorelemente. Bei bestimmten Varianten umfasst die zweite Schnittstelleneinrichtung wenigstens ein Festkörpergelenk zum Anbinden wenigstens eines der Aktuatorelemente.
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Wie bereits erwähnt, kann über eine geeignete Wahl des Materials der Aktuatorelemente in einfacher Weise eine geeignete Abstimmung auf das erforderliche Stellverhalten der Aktuatoranordnung genommen werden. Bei bestimmten Varianten mit besonders feinfühligem Stellverhalten besteht wenigstens eines der Aktuatorelemente aus einem Material einer Aktuatorelementmaterialgruppe, wobei die Aktuatorelementmaterialgruppe Kupfer, Aluminium, Edelstahl und Kombinationen hiervon umfasst. Besonders günstige Konfigurationen ergeben sich, wenn wenigstens eines der Aktuatorelemente aus einem Material besteht, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der 13·10-6 K-1 bis 25·10-6 K-1, vorzugsweise 14·10-6 K-1 bis 18·10-6 K-1, beträgt. Auch ein möglichst hoher Wärmeleitkoeffizient ist von Vorteil, sodass bei bestimmten Varianten wenigstens eines der Aktuatorelemente aus einem Material besteht, das einen Wärmeleitkoeffizienten aufweist, der 50 W/m/K bis 400 W/m/K, vorzugsweise 350 W/m/K bis 400 W/m/K, beträgt. Weiterhin kann auch das Material der Schnittstelleneinrichtungen entsprechend abgestimmt sein, insbesondere hinsichtlich seiner Wärmeleitung. Bei bestimmten Varianten besteht wenigstens eine der Schnittstelleneinrichtungen aus einem Material einer Schnittstelleneinrichtungsmaterialgruppe besteht, wobei die Schnittstelleneinrichtungsmaterialgruppe Aluminium, Edelstahl, Kupfer und Kombinationen hiervon umfasst.
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Die Schnittstelleneinrichtungen können grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein. Bevorzugt umfasst die erste Schnittstelleneinrichtung wenigstens einen Träger für ein optisches Element. Bei bestimmten Varianten mit gutem thermischem Verhalten umfasst die zweite Schnittstelleneinrichtung wenigstens eine Temperiereinheit, insbesondere eine Kühleinheit, zum Temperieren der Stützeinrichtung.
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Es versteht sich, dass über die Anordnung der Aktuatorelemente, insbesondere die Anordnung der Aktuatorelemente relativ zueinander, die Kinematik der erzielten Stellbewegung definiert werden kann. Bei bestimmten vorteilhaften Varianten sind das erste Aktuatorelement und das zweite Aktuatorelement jeweils entlang einer Aktuatorelementlängsachse langgestreckt ausgebildet sind, wobei sich die Aktuatorelementlängsachse des ersten Aktuatorelements und die Aktuatorelementlängsachse des zweiten Aktuatorelements in zwei parallelen Aktuatorelementebenen erstrecken. Besonders günstige Varianten mit einer Verstellung um eine Kippachse ergeben sich, wenn sich die Aktuatorelementlängsachsen in einer senkrechten Draufsicht auf die Aktuatorelementebenen schneiden. Über eine geeignete Wahl des Schnittpunkts der Aktuatorelementlängsachsen lässt sich dabei insbesondere die Lage der Kippachse definieren. Weiterhin kann es günstig sein, wenn sich die Aktuatorelementlängsachsen in einer senkrechten Draufsicht auf die Aktuatorelementebenen zwischen der ersten Schnittstelleneinrichtung und der zweiten Schnittstelleneinrichtung schneiden, da der Momentanpol der Verkippung hiermit in den Bereich zwischen den Schnittstelleneinrichtungen gelegt werden kann. Durch eine entsprechende Gestaltung im Überlappungsbereich lassen sich auch vorteilhaft kompakte Gestaltungen erzielen, bei denen die beiden Aktuatorelementebenen zumindest im Wesentlichen koplanar sind.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein optisches Modul, insbesondere einen Facettenspiegel, für eine optische Abbildungseinrichtung für die Mikrolithographie, insbesondere für die Verwendung von Licht im extremen UV-Bereich (EUV), mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung, wobei die Aktuatoranordnung das optische Element auf der Stützstruktur abstützt. Dabei kann insbesondere eine Mehrzahl Q von Aktuatoranordnungen vorgesehen sein, wobei die Mehrzahl Q insbesondere 200 bis 500, vorzugsweise 350 bis 380 beträgt. Jede Aktuatoranordnung kann dann ein zugeordnetes optisches Element, beispielsweise ein Facettenelement, abstützen. Hiermit lassen sich die oben beschriebenen Varianten und Vorteile in demselben Maße realisieren, sodass insoweit auf die obigen Ausführungen Bezug genommen wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine optische Abbildungseinrichtung, insbesondere für die Mikrolithographie, mit einer Beleuchtungseinrichtung mit einer ersten optischen Elementgruppe, einer Objekteinrichtung zur Aufnahme eines Objekts, einer Projektionseinrichtung mit einer zweiten optischen Elementgruppe und einer Bildeinrichtung, wobei die Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Objekts ausgebildet ist und die Projektionseinrichtung zur Projektion einer Abbildung des Objekts auf die Bildeinrichtung ausgebildet ist. Die Beleuchtungseinrichtung und/oder die Projektionseinrichtung umfasst wenigstens eine durch eine Steuereinrichtung angesteuerte erfindungsgemäße Aktuatoranordnung, insbesondere wenigstens ein erfindungsgemäßes optisches Modul. Auch hiermit lassen sich die oben beschriebenen Varianten und Vorteile in demselben Maße realisieren, sodass insoweit auf die obigen Ausführungen Bezug genommen wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Verstellen eines optischen Elements einer optischen Abbildungseinrichtung für die Mikrolithographie, insbesondere für die Verwendung von Licht im extremen UV-Bereich (EUV), bei dem das optische Element über eine erste Schnittstelleneinrichtung an eine Aktuatoranordnung angebunden wird und die Aktuatoranordnung über eine zweite Schnittstelleneinrichtung an eine Stützstruktur angebunden wird, wobei ein erstes Aktuatorelement und ein zweites Aktuatorelement der Aktuatoranordnung kinematisch parallel zwischen der ersten Schnittstelleneinrichtung und der zweiten Schnittstelleneinrichtung wirken. Eine Temperaturverteilung in dem ersten Aktuatorelement und/oder in dem zweiten Aktuatorelement wird über eine aktive thermische Aktuierungseinrichtung aktiv beeinflusst, um über eine Änderung einer thermisch bedingten Ausdehnung wenigstens eines der Aktuatorelemente eine Verstellung der ersten Schnittstelleneinrichtung bezüglich der zweiten Schnittstelleneinrichtung in wenigstens einem Freiheitsgrad zu erzielen. Auch hiermit lassen sich die oben beschriebenen Varianten und Vorteile in demselben Maße realisieren, sodass insoweit auf die obigen Ausführungen Bezug genommen wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich ein optisches Abbildungsverfahren, insbesondere für die Mikrolithographie, bei dem eine Beleuchtungseinrichtung, die eine erste optische Elementgruppe aufweist, ein Objekt beleuchtet und eine Projektionseinrichtung, die eine zweite optische Elementgruppe aufweist, eine Abbildung des Objekts auf eine Bildeinrichtung projiziert. Dabei wird in der Beleuchtungseinrichtung und/oder der Projektionseinrichtung wenigstens eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung verwendet. Auch hiermit lassen sich die oben beschriebenen Varianten und Vorteile in demselben Maße realisieren, sodass insoweit auf die obigen Ausführungen Bezug genommen wird.
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Weitere Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, die sich auf die beigefügten Figuren bezieht. Alle Kombinationen der offenbarten Merkmale, unabhängig davon, ob diese Gegenstand eines Anspruchs sind oder nicht, liegen im Schutzbereich der Erfindung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführung einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage, die eine bevorzugte Ausführung eines erfindungsgemäßen optischen Moduls umfasst, bei dem eine bevorzugte Ausführung einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung Verwendung findet.
- 2 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils des erfindungsgemäßen optischen Moduls aus 1 in einem ersten Zustand.
- 3 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils des erfindungsgemäßen optischen Moduls aus 1 in einem zweiten Zustand.
- 4 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils einer weiteren bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen optischen Moduls.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage 101 für die Mikrolithographie beschrieben, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Moduls mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung umfasst. Zur Vereinfachung der nachfolgenden Ausführungen wird in den Zeichnungen ein x,y,z-Koordinatensystem angegeben, wobei die z-Richtung parallel zur Richtung der Gravitationskraft verläuft. Die x-Richtung und die y-Richtung verlaufen demgemäß horizontal, wobei die x-Richtung in der Darstellung der 1 senkrecht in die Zeichnungsebene hinein verläuft. Selbstverständlich ist es in weiteren Ausgestaltungen möglich, beliebige davon abweichende Orientierungen der eines x,y,z-Koordinatensystems zu wählen.
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Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 101 beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 101 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
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Eine Beleuchtungseinrichtung bzw. ein Beleuchtungssystem 102 der Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst neben einer Strahlungsquelle 102.1 eine optischen Elementgruppe in Form einer Beleuchtungsoptik 102.2 zur Beleuchtung eines (schematisiert dargestellten) Objektfeldes 103.1. Das Objektfeld 103.1 liegt in einer Objektebene 103.2 einer Objekteinrichtung 103. Beleuchtet wird hierbei ein im Objektfeld 103.1 angeordnetes Retikel 103.3 (auch als Maske bezeichnet). Das Retikel 103.3 ist von einem Retikelhalter 103.4 gehalten. Der Retikelhalter 103.4 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 103.5 insbesondere in einer oder mehreren Scanrichtungen verlagerbar. Eine solche Scanrichtung verläuft im vorliegenden Beispiel parallel zu der y-Achse.
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Die Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst weiterhin eine Projektionseinrichtung 104 mit einer weiteren optischen Elementgruppe in Form einer Projektionsoptik 104.1. Die Projektionsoptik 104.1 dient zur Abbildung des Objektfeldes 103.1 in ein (schematisiert dargestelltes) Bildfeld 105.1, das in einer Bildebene 105.2 einer Bildeinrichtung 105 liegt. Die Bildebene 105.2 verläuft parallel zu der Objektebene 103.2. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 103.2 und der Bildebene 105.2 möglich.
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Bei der Belichtung wird eine Struktur des Retikels 103.3 auf eine lichtempfindliche Schicht eines Substrats in Form eines Wafers 105.3 abgebildet, wobei die lichtempfindliche Schicht in der Bildebene 105.2 im Bereich des Bildfeldes 105.1 angeordnet ist. Der Wafer 105.3 wird von einem Substrathalter bzw. Waferhalter 105.4 gehalten. Der Waferhalter 105.4 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 105.5 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 103.3 über den Retikelverlagerungsantrieb 103.5 und andererseits des Wafers 105.3 über den Waferverlagerungsantrieb 105.5 kann synchronisiert zueinander erfolgen. Diese Synchronisation kann beispielsweise über eine gemeinsame (in 1 nur stark schematisch und ohne Steuerpfade dargestellte) Steuereinrichtung 106 erfolgen.
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Bei der Strahlungsquelle 102.1 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle (extrem ultraviolette Strahlung), Die Strahlungsquelle 102.1 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 107, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm, insbesondere einer Wellenlänge von etwa 13 nm. Bei der Strahlungsquelle 102.1 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, also mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, also mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 102.1 kann es sich aber auch um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
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Da die Projektionsbelichtungsanlage 101 mit Nutzlicht im EUV-Bereich arbeitet, handelt es sich bei den verwendeten optischen Elementen ausschließlich um reflektive optische Elemente. In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist es (insbesondere in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Beleuchtungslichts) selbstverständlich auch möglich, für die optischen Elemente jede Art von optischen Elementen (refraktiv, reflektiv, diffraktiv) alleine oder in beliebiger Kombination einzusetzen.
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Die Beleuchtungsstrahlung 107, die von der Strahlungsquelle 102.1 ausgeht, wird von einem Kollektor 102.3 gebündelt. Bei dem Kollektor 102.3 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 102.3 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, Gl), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 107 beaufschlagt werden. Der Kollektor 11 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 102.3 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 107 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 107.1. Die Zwischenfokusebene 107.1 kann bei bestimmten Varianten eine Trennung zwischen der Beleuchtungsoptik 102.2 und einem Strahlungsquellenmodul 102.4 darstellen, das die Strahlungsquelle 102.1 und den Kollektor 102.3 umfasst.
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Die Beleuchtungsoptik 102.2 umfasst entlang des Strahlengangs einen Umlenkspiegel 102.5 einen nachgeordneten ersten Facettenspiegel 102.6. Bei dem Umlenkspiegel 102.5 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 102.5 als Spektralfilter ausgeführt sein, der aus der Beleuchtungsstrahlung 107 zumindest teilweise so genanntes Falschlicht heraustrennt, dessen Wellenlänge von der Nutzlichtwellenlänge abweicht. Sofern die optisch wirksamen Flächen des ersten Facettenspiegels 102.6 im Bereich einer Ebene der Beleuchtungsoptik 102.2 angeordnet sind, die zur Objektebene 103.2 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird der erste Facettenspiegel 102.6 auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 102.6 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 102.7, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Diese ersten Facetten und deren optische Flächen sind in der 1 nur stark schematisch durch die gestrichelte Kontur 102.7 angedeutet.
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Die ersten Facetten 102.7 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 102.7 können als Facetten mit planarer oder alternativ mit konvex oder konkav gekrümmter optischer Fläche ausgeführt sein.
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Wie beispielsweise aus der
DE 10 2008 009 600 A1 (deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird) bekannt ist, können die ersten Facetten 102.7 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 102.6 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein, wie dies beispielsweise in der
DE 10 2008 009 600 A1 im Detail beschrieben ist.
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Zwischen dem Kollektor 102.3 und dem Umlenkspiegel 102.5 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 107 im vorliegenden Beispiel horizontal, also längs der y-Richtung. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten auch eine andere Ausrichtung gewählt sein kann.
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Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 102.2 ist dem ersten Facettenspiegel 102.6 ein zweiter Facettenspiegel 102.8 nachgeordnet. Sofern die optisch wirksamen Flächen des zweiten Facettenspiegels 102.8 im Bereich einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 102.2 angeordnet sind, wird der zweite Facettenspiegel 102.8 auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 102.8 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 102.2 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 102.6 und dem zweiten Facettenspiegel 102.8 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Solche spekulare Reflektoren sind beispielsweise bekannt aus der
US 2006/0132747 A1 , der
EP 1 614 008 B1 oder der
US 6,573,978 (deren jeweilige gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird).
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Der zweite Facettenspiegel 102.8 umfasst wiederum eine Mehrzahl von zweiten Facetten, die in der
1 nur stark schematisch durch die gestrichelte Kontur 102.9 angedeutet sind. Die zweiten Facetten 102.9 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet. Die zweiten Facetten 102.9 können grundsätzlich wie die ersten Facetten 102.7 gestaltet sein. Insbesondere kann es sich bei den zweiten Facetten 102.9 ebenfalls um makroskopische Facetten handeln, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können. Alternativ kann es sich bei den zweiten Facetten 102.9 um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Die zweiten Facetten 102.9 können wiederum planare oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen. Diesbezüglich wird erneut auf die
DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
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Die Beleuchtungsoptik 102.2 bildet im vorliegenden Beispiel somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugenintegrator (Fly's Eye Integrator) bezeichnet. Es kann bei bestimmten Varianten weiterhin vorteilhaft sein, die optischen Flächen des zweiten Facettenspiegels 102.8 nicht exakt in einer Ebene anzuordnen, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 104.1 optisch konjugiert ist.
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Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 102.2 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 102.8 und dem Objektfeld 103.1 eine (nur stark schematisiert dargestellte) Übertragungsoptik 102.10 angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 102.7 in das Objektfeld 103.1 beiträgt. Die Übertragungsoptik 102.10 kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 102.2 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik 102.10 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, Grazing Incidence Spiegel) umfassen.
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Die Beleuchtungsoptik 102.2 hat bei der Ausführung, wie sie in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 102.3 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 102.5, den ersten Facettenspiegel 102.6 (z. B. einen Feldfacettenspiegel) und den zweiten Facettenspiegel 102.8 (z. B. einen Pupillenfacettenspiegel). Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 102.2 kann der Umlenkspiegel 102.5 auch entfallen, sodass die Beleuchtungsoptik 102.2 nach dem Kollektor 102.3 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 102.6 und den zweiten Facettenspiegel 102.8.
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Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 102.8 werden die einzelnen ersten Facetten 102.7 in das Objektfeld 103.1 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 102.8 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 107 im Strahlengang vor dem Objektfeld 103.1. Die Abbildung der ersten Facetten 102.7 mittels der zweiten Facetten 102.9 bzw. mit den zweiten Facetten 102.9 und einer Übertragungsoptik 102.10 in die Objektebene 103.2 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
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Die Projektionsoptik 104.1 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung entlang des Strahlengangs der Projektionsbelichtungsanlage 101 nummeriert sind. Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 104.1 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 können jeweils eine (nicht näher dargestellte) Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 107 aufweisen. Bei der Projektionsoptik 104.1 handelt es sich im vorliegenden Beispiel um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 104.1 hat eine bildseitige numerische Apertur NA, die größer ist als 0,5. Insbesondere kann die bildseitige numerische Apertur NA auch größer sein kann als 0,6. Beispielsweise kann die bildseitige numerische Apertur NA 0,7 oder 0,75 betragen.
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Die 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 102.2, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 107 aufweisen. Diese Beschichtungen können aus mehreren Schichten aufgebaut sein (Multilayer-Beschichtungen), insbesondere können sie mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium gestaltet sein.
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Die Projektionsoptik 104.1 hat im vorliegenden Beispiel einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 103.1 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 105.1. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein Abstand zwischen der Objektebene 103.2 und der Bildebene 105.2 in der z-Richtung.
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Die Projektionsoptik 104.1 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 104.1 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. Die Projektionsoptik 104.1 führt im vorliegenden Beispiel somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis von 4:1. Demgegenüber führt die Projektionsoptik 104.1 in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis von 8:1. Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung sind möglich, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25.
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Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 103.1 und dem Bildfeld 105.1 kann gleich sein. Ebenso kann die Anzahl von Zwischenbildebenen je nach Ausführung der Projektionsoptik 104.1 unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlicher Anzahl derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind beispielsweise aus der
US 2018/0074303 A1 bekannt (deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird).
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Im vorliegenden Beispiel ist jeweils eine der Pupillenfacetten 102.9 genau einer der Feldfacetten 102.7 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 103.1 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 102.7 in eine Vielzahl an Objektfeldern 103.1 zerlegt. Die Feldfacetten 102.7 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 102.9.
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Die Feldfacetten 102.7 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 102.9 auf das Retikel 103.3 abgebildet, wobei sich die Abbildungen überlagern, sodass es mithin zu einer überlagernden Ausleuchtung des Objektfeldes 103.1 kommt. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 103.1 ist bevorzugt möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2% auf. Die Felduniformität kann durch die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
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Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten 102.9 kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 104.1 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten 102.9, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 104.1 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting des Beleuchtungssystems 102 bezeichnet. Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 102.2 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden. Die vorgenannten Einstellungen können bei aktiv verstellbaren Facetten jeweils durch eine entsprechende Ansteuerung über die Steuereinrichtung 106 vorgenommen werden.
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Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 103.1 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 104.1 beschrieben.
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Die Projektionsoptik 104.1 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich oder auch unzugänglich sein. Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 104.1 lässt sich häufig mit dem Pupillenfacettenspiegel 102.8 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 104.1, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 102.8 telezentrisch auf den Wafer 105.3 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 bei bestimmten Varianten sein, dass die Projektionsoptik 104.1 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn ein abbildendes optisches Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik 102.10, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 102.8 und dem Retikel 103.3 bereitgestellt wird. Mit Hilfe dieses abbildenden optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
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Bei der Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 102.2, wie sie in der 1 dargestellt ist, sind die optischen Flächen des Pupillenfacettenspiegels 102.8 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 104.1 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Facettenspiegel 102.6 (Feldfacettenspiegel) definiert eine erste Haupterstreckungsebene seiner optischen Flächen, die im vorliegenden Beispiel zur Objektebene 5 verkippt angeordnet ist. Diese erste Haupterstreckungsebene des ersten Facettenspiegels 102.6 ist im vorliegenden Beispiel verkippt zu einer zweiten Haupterstreckungsebene angeordnet, die von der optischen Fläche des Umlenkspiegels 102.5 definiert ist. Die erste Haupterstreckungsebene des ersten Facettenspiegels 102.6 ist im vorliegenden Beispiel weiterhin verkippt zu einer dritten Haupterstreckungsebene angeordnet, die von den optischen Flächen des zweiten Facettenspiegels 102.8 definiert wird.
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Wie nachfolgend anhand des zweiten Facettenspiegels 102.8 und der 2 und 3 erläutert wird, sind im vorliegenden Beispiel die Facettenspiegel 102.6 und 102.8 als erfindungsgemäße optische Module 109 aufgebaut, die eine Vielzahl optischer Anordnungen in Form von Facetteneinheiten 108 umfassen, von denen in 2 eine Facetteneinheit 108 dargestellt ist. Die Facetteneinheiten 108 sind im vorliegenden Beispiel identisch gestaltet. Bei anderen Varianten können sie aber auch jeweils (einzeln oder in Gruppen) unterschiedlich gestaltet sein.
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Die jeweilige Facetteneinheit 108 umfasst ein optisches Element in Form eines Facettenelements 110, eine Stützstruktur 111 und eine Aktuatoranordnung 112. Das optische Element 110 weist eine reflektierende optische Fläche 110.2 auf, die auf einem Facettenkörper 110.2 ausgebildet ist. Der Facettenkörper 110.2 kann dabei auf einer ersten Schnittstelleneinrichtung 112.1 der Aktuatoranordnung 112 sitzen, die den Facettenkörper 110.2 großflächig abstützt, wie dies in 2 durch die gestrichelte Kontur 113 angedeutet ist. Bei anderen Varianten können der Facettenkörper 110.2 und die erste Schnittstelleneinrichtung 112.1 aber auch einstückig miteinander ausgebildet sein.
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Die Aktuatoranordnung 112 stützt das optische Element 110 über eine zweite Schnittstelleneinrichtung 112.1 an einer Stützstruktur in Form eines Trägers 114 des Facettenspiegels 102.8 ab, wie dies in 2 durch die gestrichelte Kontur 115 angedeutet ist. Bei anderen Varianten können der Träger 114 und die zweite Schnittstelleneinrichtung 112.1 aber auch einstückig miteinander ausgebildet sein.
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Die Aktuatoranordnung 112 umfasst weiterhin ein erstes Aktuatorelement 112.3 und ein zweites Aktuatorelement 112.4, wobei das erste Aktuatorelement 112.3 und das zweite Aktuatorelement 112.4 kinematisch parallel zwischen der ersten Schnittstelleneinrichtung 112.1 und der zweiten Schnittstelleneinrichtung 112.4 wirken, um das optische Element 110 an dem Träger 114 abzustützen.
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Die Aktuatoranordnung 112 umfasst weiterhin eine aktive thermische Aktuierungseinrichtung 112.5, die dazu ausgebildet ist, eine erste Temperaturverteilung TV1 in dem ersten Aktuatorelement und eine zweite Temperaturverteilung TV2 in dem zweiten Aktuatorelement 112.4 aktiv beeinflussen, um über eine Änderung einer thermisch bedingten Ausdehnung wenigstens eines der Aktuatorelemente 112.3, 112.4 eine Verstellung der ersten Schnittstelleneinrichtung 112.1 und damit des optischen Elements 110 bezüglich der zweiten Schnittstelleneinrichtung 112.2 und damit bezüglich des Trägers 114 in wenigstens einem Freiheitsgrad (DOF) zu erzielen.
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Es versteht sich, dass die thermische Aktuierungseinrichtung 112.5 bei bestimmten Varianten auch nur auf ein einziges Aktuatorelemente 112.3, 112.4 wirken kann, um eine Verstellung des optischen Elements zu erzielen. Es versteht sich weiterhin, dass bei bestimmten Varianten durch eine entsprechende Anzahl und Anordnung der Aktuatorelemente 112.3, 112.4 auch eine Verstellung der ersten Schnittstelleneinrichtung 112.1 bezüglich der zweiten Schnittstelleneinrichtung 112.2 in beliebig vielen Freiheitsgraden (DOF) bis hin zu allen sechs Freiheitsgraden im Raum erzielt werden kann. Insbesondere kann gegebenenfalls eine statisch bestimmte Parallelkinematik, beispielsweise eine so genannte Hexapodkinematik für die Abstützung und Einstellung des optischen Elements 110 erzielt werden.
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Die Beeinflussung bzw. Einstellung der Temperaturverteilung TV1, TV2 in dem betreffenden Aktuatorelement 112.3, 112.4 kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise erfolgen. So kann beispielsweise die (berührungslose) Zu- oder Abfuhr von Strahlungsenergie gezielt genutzt werden, um die jeweils gewünschte Temperaturverteilung TV1, TV2 zu erzielen. Im vorliegenden Beispiel wird eine besonders einfach gestaltete Variante realisiert, bei der die Aktuierungseinrichtung 112.5 an einem dem Träger zugewandten Ende 112.6 eine erste thermische Aktuierungseinheit 112.7 umfasst, die dem ersten Aktuatorelement 112.3 zugeordnet ist, und eine zweite thermische Aktuierungseinheit 112.8 umfasst, die dem zweiten Aktuatorelement 112.3 zugeordnet ist. Die jeweilige thermische Aktuierungseinheit 112.7, 112.8 dient dazu, eine thermisch bedingte Ausdehnung des zugeordneten Aktuatorelements 112.3, 112.4 einzustellen.
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Es versteht sich, dass die thermische Aktuierungseinheit 112.7, 112.8 grundsätzlich an beliebiger geeigneter Stelle angeordnet werden kann, an der eine entsprechende Beeinflussung bzw. Einstellung der Temperaturverteilung TV1 bzw. TV2 erzielt werden kann. Bei bestimmten Varianten (siehe 4) kann die wenigstens eine thermische Aktuierungseinheit 112.7, 112.8 auch im Bereich der ersten Schnittstelleneinrichtung 112.1 wirken und dementsprechend dort angeordnet sein. Ebenso kann wenigstens eine thermische Aktuierungseinheit 112.7, 112.8 in einem Bereich des zugeordneten Aktuatorelements 112.3, 112.4 wirken, der zwischen der ersten Schnittstelleneinrichtung 112.1 und der zweiten Schnittstelleneinrichtung 112.2 liegt (siehe gestrichelte Kontur in 4).
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Die thermische Aktuierungseinheit 112.7, 112.8 kann grundsätzlich ein beliebiges geeignetes Wirkprinzip verwenden, mit dem eine entsprechende Beeinflussung bzw. Einstellung der Temperaturverteilung TV1 bzw. TV2 erzielt werden kann. Im vorliegenden Beispiel umfasst die thermische Aktuierungseinheit 112.7, 112.8 wenigstens ein aktiv ansteuerbares Temperierungselement, beispielsweise ein Kühlelement und/oder einem Heizelement. Im vorliegenden Beispiel ist das Temperierungselement der thermische Aktuierungseinheit 112.7, 112.8 als aktiv ansteuerbares thermoelektrisches Element ausgebildet, für das ein oder mehrere Peltier-Elemente verwendet werden.
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Wie den 2 und 3 zu entnehmen ist, ist die optische Fläche 110.1 in einem ersten Zustand (siehe 2) etwa parallel zu der xy-Ebene ausgerichtet. Dies wird im vorliegenden Beispiel erreicht, indem in den beiden identisch gestalteten Aktuatorelementen 112.3, 112.4 über die jeweilige thermische Aktuierungseinheit 112.7 bzw. 112.8 gesteuert durch die Steuereinrichtung 106 eine gleiche Temperaturverteilung TV1 = TV2 erzeugt wird. Demgemäß weisen die beiden Aktuatorelemente 112.3, 112.4 dieselbe Länge entlang der jeweiligen Aktuatorelementlängsachse 112.9 bzw. 112.10 auf.
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In einem zweiten Zustand (siehe 3) wird über die zweite thermische Aktuierungseinheit 112.8 gesteuert durch die Steuereinrichtung 106 in dem zweiten Aktuatorelement 112.4 eine zweite Temperaturverteilung TV2 eingestellt, die auf einem Niveau oberhalb des Niveaus der ersten Temperaturverteilung TV1 in dem ersten Aktuatorelement 112.3 liegt (mithin gilt also TV1 < TV2. Hierdurch stellt sich (aufgrund des höheren Temperaturniveaus) an dem zweiten Aktuatorelement 112.4 eine Länge entlang der Aktuatorelementlängsachse 112.10 ein, die größer ist die Länge des ersten Aktuatorelements 112.3 entlang der Aktuatorelementlängsachse 112.9. Dadurch ergibt sich gegenüber dem ersten Zustand (siehe 2 und gestrichelte Kontur 116 in 3) in einfacher Weise eine (in 3 stark übertrieben dargestellte) Verkippung der optischen Fläche 110.1 um eine (zu der Zeichnungsebene der 3 senkrechte) Kippachse.
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Werden die Temperaturverteilungen TV1, TV2 an beiden Aktuatorelementen 112.3, 112.4 verändert, kann im vorliegenden Beispiel eine Einstellung in den drei Freiheitsgraden (Translation in x- und z-Richtung, Rotation um die y-Achse) in der xz-Ebene (Zeichnungsebene der 3) erzielt werden.
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Über die Einstellung der Temperatur bzw. Temperaturverteilung TV1 bzw. TV2 in dem jeweiligen Aktuatorelement 112.3, 112.4 kann eine besonders feinfühlige Einstellung der optischen Fläche 110.1 erzielt werden, wobei insbesondere durch die geeignete Wahl des Materials des Aktuatorelements 112.3, 112.4, insbesondere dessen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE), eine entsprechend feinfühlige Einstellung ermöglicht wird. Über die Aktuierungseinheiten 112.7, 112.8 kann dabei in einfacher Weise der Wärmefluss durch das jeweilige Aktuatorelement 112.3, 112.4. Der Wärmefluss bestimmt die Temperatur bzw. die Temperaturverteilung TV1 bzw. TV2 in dem jeweiligen Aktuatorelement 112.3, 112.4, aus welcher sich dann wiederum die Länge des Aktuatorelements 112.3, 112.4 entlang der Aktuatorelementlängsachse 112.9 bzw. 112.10 ergibt.
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Es versteht sich, dass die Aktuatorelemente 112.3, 112.4 grundsätzlich eine beliebige Gestaltung aufweisen können, bei der über eine entsprechende thermische Ausdehnung die gewünschte Stellbewegung an der ersten Schnittstelleneinrichtung 112.1 bzw. dem optischen Element 110 erzielt werden kann. Im vorliegenden Beispiel sind die Aktuatorelemente 112.3, 112.4 jeweils als langgestrecktes Element ausgebildet, das sich entlang einer Aktuatorelementlängsachse 112.9 bzw. 112.10 zwischen der ersten Schnittstelleneinrichtung 112.1 und der zweiten Schnittstelleneinrichtung 112.2 erstreckt. Die Aktuierungseinheiten 112.7, 112.8 der Aktuierungseinrichtung 112.5 sind dem langgestreckten Aktuatorelement 112.3 bzw. 112.4 dabei entsprechend zugeordnet und dazu ausgebildet, eine thermisch bedingte Ausdehnung des zugeordneten Aktuatorelements 112.3 bzw. 112.4 entlang der Aktuatorelementlängsachse 112.9 bzw. 112.10 einzustellen.
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Im vorliegenden Beispiel wird die Länge des betreffenden Aktuatorelements 112.3 bzw. 112.4 entlang der Aktuatorelementlängsachse 112.9 bzw. 112.10 verändert, um eine Verkippung der optischen Fläche (um eine Kippachse senkrecht zur Zeichnungsebenen der 2 bzw. 3) einzustellen, wie dies in 3 dargestellt ist.
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Die Gestaltung des Aktuatorelements 112.3 bzw. 112.4 kann grundsätzlich beliebig geeignet gewählt sein, insbesondere kann es (beispielsweise an die Platzverhältnisse angepasst) abschnittsweise unterschiedliche Gestalt aufweisen. Besonders einfache und damit günstige Varianten ergeben sich, wenn das langgestreckte Aktuatorelement 112.3 bzw. 112.4 zumindest abschnittsweise im Wesentlichen nach Art eines Stabes ausgebildet ist. Gleiches gilt, wenn das langgestreckte Aktuatorelement 112.3 bzw. 112.4 zumindest abschnittsweise im Wesentlichen nach Art einer Blattfeder ausgebildet ist.
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Die jeweilige Anbindung des jeweiligen Aktuatorelements 112.3 bzw. 112.4 an der betreffenden Schnittstelleneinrichtung 112.1, 112.2 kann grundsätzlich eine beliebige Gestaltung aufweisen. So können beispielsweise mehrteilige Gelenke vorgesehen sein. Vorzugsweise werden jedoch wie im vorliegenden Beispiel (nur stark schematisch angedeutete) Festkörpergelenke verwendet. Im vorliegenden Beispiel umfassen die Schnittstelleneinrichtungen 112.1, 112.2jeweils ein Festkörpergelenk 112.11 bzw. 112.12 zum Anbinden der Aktuatorelemente 112.3 bzw. 112.4, wobei das jeweilige Festkörpergelenk 112.12 zwischen einer der Aktuierungseinheit 112.7, 112.8 und dem angebundenen Aktuatorelement 112.3 bzw. 112.4 angeordnet ist.
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Wie bereits erwähnt, kann über eine geeignete Wahl des Materials der Aktuatorelemente 112.3, 112.4 in einfacher Weise eine geeignete Abstimmung auf das erforderliche Stellverhalten der Aktuatoranordnung 112 genommen werden. Bei bestimmten Varianten mit besonders feinfühligem Stellverhalten besteht wenigstens eines der Aktuatorelemente 112.3, 112.4 aus einem Material einer Aktuatorelementmaterialgruppe, wobei die Aktuatorelementmaterialgruppe Kupfer, Aluminium, Edelstahl und Kombinationen hiervon umfasst. Besonders günstige Konfigurationen ergeben sich, wenn wenigstens eines der Aktuatorelemente 112.3, 112.4 aus einem Material besteht, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der 13·10-6 K-1 bis 25·10-6 K-1, vorzugsweise 14·10-6 K-1 bis 18·10-6 K-1, beträgt. Auch ein möglichst hoher Wärmeleitkoeffizient ist von Vorteil, sodass bei bestimmten Varianten wenigstens eines der Aktuatorelemente 112.3, 112.4 aus einem Material besteht, das einen Wärmeleitkoeffizienten aufweist, der 50 W/m/K bis 400 W/m/K, vorzugsweise 350 W/m/K bis 400 W/m/K, beträgt. Im Übrigen versteht es sich, dass eine weitere Abstimmung auch durch eine unterschiedliche Materialwahl für die Aktuatorelemente 112.3 und 112.4 erzielt werden kann.
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Weiterhin kann auch das Material der Schnittstelleneinrichtungen 112.1, 112.2 entsprechend abgestimmt sein, insbesondere hinsichtlich seiner Wärmeleitung. Bei bestimmten Varianten besteht wenigstens eine der Schnittstelleneinrichtungen 112.1, 112.2 aus einem Material einer Schnittstelleneinrichtungsmaterialgruppe besteht, wobei die Schnittstelleneinrichtungsmaterialgruppe Kupfer, Aluminium, Edelstahl und Kombinationen hiervon umfasst.
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Die Schnittstelleneinrichtungen 112.1, 112.2 können grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein. Bevorzugt umfasst die erste Schnittstelleneinrichtung 112.1 wenigstens einen Träger (siehe Kontur 113 in 2) für das optische Element 110. Bei bestimmten Varianten mit gutem thermischem Verhalten umfasst die zweite Schnittstelleneinrichtung 112.2 wenigstens eine Temperiereinheit 114.1, insbesondere eine Kühleinheit, zum Temperieren der Stützeinrichtung 114.
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Es versteht sich, dass über die Anordnung der Aktuatorelemente 112.3, 112.4, insbesondere die Anordnung der Aktuatorelemente 112.3, 112.4 relativ zueinander, die Kinematik der erzielten Stellbewegung definiert werden kann. Im vorliegenden Beispiel sind das erste Aktuatorelement 112.3 und das zweite Aktuatorelement 112.4 jeweils entlang einer Aktuatorelementlängsachse 112.9 bzw. 112.10 langgestreckt ausgebildet, wobei sich die Aktuatorelementlängsachsen 112.9, 112.10 in zwei parallelen Aktuatorelementebenen erstrecken. Im vorliegenden Beispiel definieren die Aktuatorelemente 112.3, 112.4 eine Verstellbewegung um eine Kippachse, da sich die Aktuatorelementlängsachsen 112.9, 112.10 in einer senkrechten Draufsicht auf die Aktuatorelementebenen (Zeichnungsebene in 2 und 3) schneiden. Über eine geeignete Wahl des Schnittpunkts der Aktuatorelementlängsachsen 112.9, 112.10 lässt sich dabei insbesondere die Lage der Kippachse definieren. Weiterhin kann es günstig sein, wenn sich die Aktuatorelementlängsachsen 112.9, 112.10 wie vorliegenden Beispiel in einer senkrechten Draufsicht auf die Aktuatorelementebenen zwischen der ersten Schnittstelleneinrichtung 112.1 und der zweiten Schnittstelleneinrichtung 112.2 schneiden, da der Momentanpol der Verkippung dann im Bereich zwischen den Schnittstelleneinrichtungen 112.1, 112.2 liegt. Durch eine entsprechende Gestaltung im Überlappungsbereich lassen sich auch vorteilhaft kompakte Gestaltungen erzielen, bei denen die beiden Aktuatorelementebenen zumindest im Wesentlichen koplanar sind.
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Die 4 zeigt eine Variante bei der die Aktuierungseinheiten 112.7, 112.8 im Bereich der ersten Schnittstelleeinrichtung angeordnet sind. Eine weitere Variante, bei der die thermische Aktuierungseinheit in einem Bereich des zugeordneten Aktuatorelements 112.3, 112.4 wirkt, der zwischen der ersten Schnittstelleneinrichtung 112.1 und der zweiten Schnittstelleneinrichtung 112.2 liegt ist in 4 durch die gestrichelte Kontur 117 angedeutet.
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Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen aus dem Bereich der Mikrolithographie beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch im Zusammenhang mit beliebigen anderen optischen Anwendungen, insbesondere Abbildungsverfahren bei anderen Wellenlängen, zum Einsatz kommen kann, bei denen sich ähnliche Probleme hinsichtlich der Vermeidung von thermisch bedingter Dejustage stellen.
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Weiterhin kann die Erfindung im Zusammenhang mit der Inspektion von Objekten, wie beispielsweise der so genannten Maskeninspektion zu Einsatz kommen, bei welcher die für die Mikrolithographie verwendeten Masken auf ihre Integrität etc. untersucht werden. An Stelle des Wafers 105.1 tritt dann in 1 beispielsweise eine Sensoreinheit, welche die Abbildung des Projektionsmusters des Retikels 104.1 (zur weiteren Verarbeitung) erfasst. Diese Maskeninspektion kann dann sowohl im Wesentlichen bei derselben Wellenlänge erfolgen, die im späteren Mikrolithographieprozess verwendet wird. Ebenso können aber auch beliebige hiervon abweichende Wellenlängen für die Inspektion verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend schließlich anhand konkreter Ausführungsbeispiele beschrieben, welche konkrete Kombinationen der in den nachfolgenden Patentansprüchen definierten Merkmale zeigt. Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Merkmalskombinationen beschränkt ist, sondern auch sämtliche übrigen Merkmalskombinationen, wie sie sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen ergeben, zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehören.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10205425 A1 [0004]
- WO 2012/175116 A1 [0005]
- DE 102008009600 A1 [0038, 0041]
- US 2006/0132747 A1 [0040]
- EP 1614008 B1 [0040]
- US 6573978 [0040]
- US 2018/0074303 A1 [0050]
