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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen lithografischen Apparat
und ein Verfahren zur Kompensation von thermischen Deformationen
in einem lithografischen Apparat.
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Ein
lithografischer Apparat ist eine Maschine, die ein gewünschtes
Muster auf einem Zielabschnitt eines Substrates aufbringt. Lithografische
Apparate können
zum Beispiel bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen
(ICs) verwendet werden. Unter dieser Bedingung kann ein Bemusterungsmittel,
wie zum Beispiel eine Maske, verwendet werden, um ein Schaltkreismuster
zu erzeugen, dass einer einzelnen Schicht des ICs entspricht, und
dieses Muster kann auf einem Zielabschnitt (der z. B. einen Teil
von einem oder mehreren Chips umfasst) auf einem Substrat (z. B.
einem Silicon-Wafer) abgebildet werden, der eine Schicht aus strahlungsempfindlichem
Material (Schutzschicht) umfasst. Im Allgemeinen enthält ein einzelnes
Substrat ein Netzwerk von aneinander angrenzenden Zielabschnitten,
die nacheinander belichtet werden. Bekannte lithografische Apparate
beinhalten so genannte Schrittschaltwerke, in welchen jeder Zielabschnitt
bestrahlt wird, indem ein gesamtes Muster auf den Zielabschnitt
in einem Zug bestrahlt wird, und so genannte Scanner, in welchen
jeder Zielabschnitt bestrahlt wird, indem das Ziel durch den Projektionsstrahl
in einer gegebenen Belichtung abgetastet wird (die „Abtast"-Richtung), während das
Substrat synchron parallel oder antiparallel zu dieser Richtung
abgetastet wird.
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Ein
lithografischer Apparat beinhaltet Komponenten, wie zum Beispiel
Strahlungsquellen, die Hitze erzeugen. Andere Elemente in dem lithografischen
Apparat, wie zum Beispiel Stützrahmen
und optische und andere Elemente werden einer thermischen Belastung
von den Hitze erzeugenden Komponenten ausgesetzt. Es wurde herausgefunden, dass
die thermische Belastung, der bestimmte Elemente in dem lithografischen
Apparat ausgesetzt sind, die Abbildungsqualität des Apparates beeinträchtigt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, dieses Problem zu adressieren.
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Weiter
ist es, um die Größe von Merkmalen, die
abgebildet werden können,
indem ein lithografischer Apparat verwendet wird, wünschenswert,
die Wellenlänge
der Beleuchtungs-Strahlung
zu verringern. Ultraviolette Wellenlängen von weniger als 180 nm
werden hierfür
momentan verwendet, zum Beispiel 157 nm oder 126 nm. Es werden ebenfalls
extreme ultra violette (EUV), ebenfalls als weiche Röntgen-Strahlen
bezeichnete Wellenlängen
von weniger als 50 nm verwendet, zum Beispiel 13,5 nm.
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Eine
Folge der Verwendung von kürzeren Wellenlängen ist,
dass, während
thermische Stabilität
innerhalb des Abbildungssystems in dem lithografischen Apparat weiter
ein Problem bleibt, herausgefunden worden ist, dass Apparate, die
bei kürzeren Wellenlängen arbeiten,
wie zum Beispiel solchen kleiner als 180 nm, selbst gegenüber thermischen Stabilitätsproblemen
anfälliger
sind, als solche, die bei höheren
Wellenlängen
arbeiten.
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Ein
Apparat, der bei einer kürzeren
Wellenlänge
arbeitet, wird zum Beispiel in unserer anhängigen
europäischen
Patentanmeldung Nr. 1178357 beschrieben. In
EP1178357 ist ein lithografischer
Apparat bekannt, von welchem sich bestimmte Komponenten einer Vakuumkammer
befinden. Der Projektionsstrahl bildet die Maske auf das Substrat über eine Anzahl
von Spiegeln ab. Eine derartige Anordnung wird zum Beispiel benötigt, wenn
ein EUV-Strahl verwendet wird, da ein EUV-Abbildungsstrahl ungeeignet
für Abbildungszwecke
in Gasen bei atmosphärischem
Druck wäre,
und da zur Zeit keine Strahlen brechenden optischen Elemente für EUV-Strahlung verfügbar sind.
Dieselben Anordnungen sind für
andere Strahltypen notwendig.
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Die
europäische Patentanmeldung Nr. 1178357 merkt
an, dass ein Betrieb unter Vakuum Temperatur Stabilitätsprobleme
hervorrufen kann, da Wärmestrahlung
von den Wänden
der Vakuumkammer oder von der Vakuumpumpe zu einer thermischen Ausdehnung
oder einem Zusammenziehen führen
kann. Dies führt
bei temperaturkritischen Komponenten, wie dem Referenzrahmen, einschließlich dem
Stützrahmen,
dem Substrattisch oder dem Projektionssystem, zu Abbildungsfehlern.
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Insbesondere
beeinflussen thermische Stabilitätseffekte
die Bildqualität,
da der Abschnitt der optischen Elemente, insbesondere die Spiegel
in EUV-lithografischen Projektionsapparaten, erreicht werden und
während
der Belichtung extrem genau aufrechterhalten werden müssen. Zum
Beispiel müssen
in EUV-Apparaten die Spiegel mit einer Genauigkeit von +/– 0,1 nm
oder weniger positioniert werden. Da die optischen Elemente, wie
zum Beispiel Spiegel, auf einem Stützrahmen unterstützt bzw.
getragen werden, versteht es sich, dass die Temperaturschwankungen,
welche den Stützrahmen
dazu bringen kann, sich zu deformieren, ebenfalls bewirken kann,
dass die Position der Spiegel variiert.
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Üblicherweise
wird dieses Problem adressiert, indem Apparate entworfen werden,
die so wenig wie möglich
auf thermische Schwankungen reagieren. Zum Beispiel, indem Stützrahmen
und andere kritische Strukturen aus Materialien, wie zum Beispiel
Zerodur (Han delsmarke) oder Invar konstruiert werden, welche spezialisierte
Materialien sind, die im Stand der Technik als NZTE(fast null thermische
Ausdehnung)-Materialien oder Ähnliches
bezeichnet werden. Derartige Materialien sind so ausgelegt, dass
sie einen sehr geringen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Obwohl
die Verwendung dieser Materialien die thermomechanische Stabilität des Apparates
verbessert, weisen sie verschiedene Nachteile auf, einschließlich Kosten,
Herstellbarkeit und Zerbrechlichkeit der verwendeten Materialien, wie
zum Beispiel Zerodur, die zu der Komplexität der Herstellung hinzu kommen.
Ebenfalls ist es problematisch, Glasmaterialien miteinander zu verbinden, welches
einer der Faktoren ist, die zu dem mehr allgemeinen Problem der
Herstellbarkeit von NZTE-Materialien, wie zum Beispiel Zerodur,
beitragen.
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Ein
weiterer Ansatz, um das Problem der thermischen Stabilität zu lösen, wie
zum Beispiel in
EP 1178357 beschrieben
ist, ist, ein Hitzeschild bereitzustellen, das zwischen Hitzequellen
und temperaturkritischen Komponenten angebracht wird. Ein weiterer
Ansatz wird in
US 5,581,324 offenbart.
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Es
wurde herausgefunden, dass trotz aller Versuche, die Auswirkungen,
die Temperaturfluktuationen auf einen lithografischen Apparat haben,
der bei irgendeiner Wellenlänge
arbeitet, zu minimieren, dieser Einfluss nicht vollständig beseitigt
werden kann. Weiter weisen, wie oben erwähnt die Materialien und Techniken,
die verwendet werden, um die Probleme der thermischen Stabilität zu bekämpfen, ihre
Nachteile auf, und zwar im Allgemeinen zusätzlich zur Komplexität und den
Kosten des Apparates.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme zu adressieren,
die bei herkömmlichen
Apparaten in Bezug auf eine thermomechanische Stabilität angetroffen
werden. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Apparat bereitzustellen, bei welchem die Position von wenigstens
einem beweglichen optischen Element in dem Projektionssystem thermomechanisch stabil
ist.
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Entsprechend
eines Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein lithografischer
Apparat nach Anspruch 1 bereitgestellt.
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Durch
Fühlen
der Temperatur an wenigstens einer Stelle ist es möglich, die
thermische Deformation eines Elementes auszugleichen. Indem eher
eine Deformations-Ausgleichseinheit
zum Ausgleichen bereitgestellt wird, als zu versuchen, eine Deformation
des Elementes zu beseitigen, die durch Temperatur hervorgerufen
wird, ist es nicht länger
erforderlich, Elemente aus spezialisierten Materialien wie zum Beispiel
einem NZTE-Material,
wie zum Beispiel Zerodur, in dem lithografischen Apparat herzustellen, die
einer thermischen Belastung ausgesetzt werden. Stattdessen können günstigere,
weniger zerbrechliche und leichter zu verarbeitende Materialien
verwendet werden. Dies stellt die Vorteile einer Reduzierung der
Material- und Herstellungskosten und einer Erhöhung der Herstellbarkeit von
bestimmten Elementen in dem lithografischen Apparat bereit, die
einer thermischen Belastung ausgesetzt sind. Als ein Ergebnis wird,
wenn eine thermische Belastung auf einem Projektionssystem-Stützrahmen
kompensiert wird, die thermische Stabilität so verbessert, dass eine
Positionierungsgenauigkeit des beweglichen optischen Elementes,
das durch den Projektionssystem-Stützrahmen unterstützt bzw.
getragen wird, von einem Bruchteil von Nanometern über einen
Belichtungszeitraum erreicht wird, zum Beispiel über mehrere Minuten. Indem
eine Steuerungseinheit bereitgestellt wird, wird eine direkte Steuerungsschleife zwischen
dem Element, das einer thermischen Belastung ausgesetzt ist, und
der Temperatur, die bei dem Element abgetastet wird, eingerichtet.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
wird eine Modellierungseinheit bereitgestellt, welche das Modell
erzeugt, wobei eine Finite-Elemente-Modellierung verwendet wird.
Es wurde herausgefunden, dass die Finite-Elemente-Modellierung verwendet werden
kann, um effektiv und genau Elemente zu modellieren, die aus einem
homogenen Material bestehen, wie zum Beispiel Zerodur oder Metall,
Invar oder Aluminium. Bei einer alternativen Ausführungsform
wird die Deformation der Struktur für mehrere Temperaturverteilungen
gemessen und es wird eine experimentelle Passung verwendet, um ein
Modell für
die thermische Deformations-Kompensation-Einheit zu erzeugen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der wenigstens eine Temperatursensor direkt auf dem Element
angebracht. Durch Anbringen des wenigstens einen Temperatursensors
direkt auf dem Element wird die Genauigkeit der abgetasteten Temperatur,
und somit die Kompensation von jeder thermischen Belastung jeweils
genauer abgetastet und kompensiert.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der wenigstens eine Temperatursensor entweder auf einer Innenseite
oder einen Außenseite
des Elementes angebracht. Indem der wenigstens eine Temperatursensor
entweder auf einer Innenseite oder einer Außenseite des Elementes angebracht
wird, wird die Genauigkeit der abgetasteten Temperatur des Elementes,
und damit die Kompensation jeder thermischen Belastung sogar jeweils
noch genauer abgetastet und kompensiert.
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Das
Element ist ein Stützrahmen.
Indem eine thermische Deformation in einem Stützrahmen ausgeglichen wird,
wohingegen früher
derartige Stützrahmen
notwendigerweise aus teueren spezialisierten Materialien hergestellt
wurden, können
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung günstigere
Materialien, wie zum Beispiel Metalle, wie zum Beispiel Invar und
Aluminium als Materialien für
einen Stützrahmen
verwendet werden. Indem ein Stützrahmen
aus Metall, wie zum Beispiel Invar oder Aluminium verwendet wird,
können
auf dem Gebiet der Dynamik Vorteile erzielt werden, der Rahmen ist weniger
zerbrechlich, die Herstellbarkeit des Stützrahmens wird verbessert,
die Verbindungstechnologie, d. h. die Fähigkeit, unterschiedliche Komponenten
miteinander zu verbinden, wird vereinfacht, und die Freiheit der
Auslegung des Stützrahmens
wird erhöht.
Weiter werden die Kosten und die Bearbeitungszeit des Rahmens verringert.
Weiter wurde herausgefunden, dass homogene Materialien, wie zum Beispiel
Metalle, genau und effektiv modelliert werden können, indem die Finite-Elemente-Modellierung entsprechend
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Stützrahmen
wenigstens einer eines Quellenrahmens, um eine Strahlungsquelle
zu unterstützen bzw.
zu tragen, ein Beleuchtungs-Einrichtungs-Rahmen,
um ein Beleuchtungssystem zu unterstützen bzw. zu tragen, ein Bemusterungsmittel-Stützrahmen,
um ein Bemusterungsmittel zu unterstützen bzw. zu tragen, ein Projektionssystem-Stützrahmen, um
ein Projektionssystem zu unterstützen
bzw. zu tragen, ein erster Referenz-Stützrahmen, um entweder den Projektionssystem-Stützrahmen
oder ein Messsystem zu unterstützen
bzw. zu tragen, ein zweiter Referenz-Stützrahmen, um den ersten Referenz-Stützrahmen
zu unterstützen
bzw. zu tragen und ein Substrat-Stützrahmen, um ein Substrat zu unterstützen bzw.
zu tragen. Auf diese Weise weist die vorliegende Erfindung eine
Anwendung für
unterschiedliche Elemente in dem lithografischen Apparat auf.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein weiteres Element wenigstens eines von optischen Elementen
und ein Element, das in einem Messsystem umfasst wird. Auf diese
Weise kann zusätzlich
zu Stützrahmen
die vorliegende Erfindung auf optische Elemente, wie zum Beispiel
Spiegel und Linsen und Elemente in einem Messsystem, wie zum Beispiel
Spiegelblöcken,
angewendet werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das weitere Element ein bewegliches optisches Element, das auf
dem Stützrahmen
unterstützt
bzw. getragen wird, und das Steuerungssignal bewirkt, dass die Position
des weiteren beweglichen optischen Elementes so eingestellt wird,
um die Deformation des Elementes auszugleichen, und zwar als Antwort
auf die wenigstens eine Temperatur, die durch den wenigstens einen
Sensor abgetastet wird.
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Auf
diese Weise kann, statt sicherzustellen zu müssen, dass der Stützrahmen
sich um einen Minimalbetrag verformt, eine Betrachtung für jegliche Deformation
durch die optischen Elemente erfolgen. Somit werden die Herstellungstoleranzen
reduziert. Gleichzeitig wird die Genauigkeit des Systems, zum Beispiel
des Beleuchtungssystems oder Projektionssystems, in welchem das
bewegliche optische Element angebracht ist, verbessert.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
wird wenigstens ein Temperatursensor direkt auf dem Stützrahmen
und dem optischen Element angebracht, wobei die Position des optischen
Elementes durch die Temperaturen bestimmt wird, die durch die Temperatursensoren
abgetastet werden, die auf dem Stützrahmen und dem optischen
Element angebracht sind. Durch Messung der Temperatur direkt auf
dem Stützrahmen
und dem optischen Element wird die Genauigkeit der Kompensationen
der thermischen Deformation der Struktur weiter verbessert.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform stellt
die Verarbeitungseinheit, die auf den Sensor reagiert, ein Deformationssignal
bereit, das auf die Deformation hinweist, wobei die Verarbeitungseinheit das
Deformationssignal auf der Basis von Deformationsdaten und der abgetasteten
Temperatur ableitet, wobei die Deformationsdaten aus dem Modell
abgeleitet werden und die Deformation des Rahmens als eine Funktion
der Temperatur an wenigstens einer Stelle darstellt. Durch Bereitstellen
eines Deformationssignals, das von der abgetasteten Temperatur und
Deformationsdaten abgeleitet wird, ist eine genaue Abschätzung bzw.
Bewertung der Deformation erreichbar, welches der Einstellungseinheit
ein genau bestimmtes Deformationssignal bereitstellt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Apparat Folgendes: wenigstens eines eines Beleuchtungssystems,
um einen Projektionsstrahl von Strahlung bereitzustellen, eine Unterstützungsstruktur
für ein
Unterstützungs-Bemusterungsmittel, wobei
das Bemusterungsmittel dazu dient, dem Projektionsstrahl ein Muster
in seinem Querschnitt mitzugeben, einen Substrattisch, um ein Substrat
zu halten, und ein Projektionssystem, um den bemusterten Strahl
auf einen Zielabschnitt des Substrates zu projizieren.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
liegen die Deformationsdaten in der Form eines thermischen Deformationsmodells
vor. Durch Bereitstellen der Deformationsdaten in der Form eines
thermischen Deformationsmodelles können Deformationsdaten bereitgestellt
werden, die sich auf mehrere Parameter und Betriebsbedingungen des
Apparates beziehen. Somit wird die Genauigkeit, mit welcher eine Deformation
des Stützrahmens
ausgeglichen wird, weiter verbessert.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform kompensiert
die thermische Kompensation-Deformationseinheit
einen thermischen Effekt auf eine Struktur des Elementes. Auf diese
Weise wird der thermische Effekt der Struktur selbst kompensiert.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
befindet sich der wenigstens eine Temperatursensor an einer Stelle
bzw. Stellen, wo die Struktur des Elementes eine hohe Festigkeit
aufweist. Es wurde herausgefunden, dass Temperatursensoren, die
an Stellen platziert werden, wo die Struktur eine hohe Festigkeit aufweist,
besonders gute Ergebnisse bereitstellen, da die Temperatur an diesen
Stellen das thermomechanische Verhalten der gesamten Struktur dominiert.
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Gemäß eines
weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
bereitgestellt, um eine thermische Deformation in einem lithografischen
Apparat nach Anspruch 1 zu kompensieren.
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Entsprechend
eines noch weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein
Anwender-Endgerät
bereitgestellt, das betreibbare Mittel umfasst, um das Verfahren
von irgendeinem der Ansprüche
21 bis 27 auszuführen.
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Entsprechend
eines noch weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein
computerlesbares Speichermedium bereitgestellt, das ein Programm
speichert, welches, wenn es auf einem Computer läuft, den Computer steuert,
um das Verfahren von irgendeinem der Ansprüche 21 bis 27 auszuführen.
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Obwohl
in diesem Text spezielle Hinweise auf die Verwendung des lithografischen
Apparates bei der Chip-Herstellung erfolgen, sollte verstanden werden,
dass der lithografische Apparat, der hierein beschrieben wird, andere
Anwendungen aufweisen kann, zum Beispiel die Herstellung von integrierten optischen
Systemen, von Führungs-
und Detektionsmustern für
Speicher für
magnetische Domänen, Flüssigkeitskristallanzeigen
(LEDs), magnetische Dünnfilm-Köpfe, etc.
Der erfahrene Handwerker wird erkennen, dass im Kontext derartiger
alternativer Anwendungen jede Verwendung des Begriffes „Wafer" oder „Chip" hierin jeweils als
Synonym mit dem mehr allgemeineren Ausdruck „Substrat" oder „Zielabschnitt" betrachtet werden
kann. Das Substrat, auf das sich hierin bezogen wird, wird vor oder
nach einer Belichtung bearbeitet, in zum Beispiel einer Leiterbahn
(ein Werkzeug, das typischerweise eine Schutzschicht auf ein Substrat
aufbringt und die belichtete Schutzschicht entwickelt) oder ein
Messtechnik- oder Inspektion-Werkzeug. Wo immer anwendbar, kann
die Offenbarung hierin auf derartige und andere Substrat-Verarbeitungs-Werkzeuge
angewendet werden. Weiter kann das Substrat mehr als einmal bearbeitet
werden, zum Beispiel um einen Multischicht-IC zu erzeugen, sodass
der Ausdruck Substrat, der hierin verwendet wird, sich ebenfalls
auf ein Substrat beziehen kann, das bereits mehrere verarbeitete
Schichten enthält.
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Die
Begriffe „Strahlung" und „Strahl", die hierin verwendet
werden, umfasst alle Typen von elektromagnetischer Strahlung, einschließlich ultravioletter
(UV) Strahlung (die z. B. eine Wellenlänge von 365, 355, 248, 193,
157 oder 126 nm aufweisen) und extreme ultraviolette Strahlung (EUV)
(die z. B. eine Wellenlänge
im Bereich von 5–20
nm aufweist) als auch Teilchenstrahlen, wie zum Beispiel Ionenstrahlen
oder Elektronenstrahlen.
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Der
Begriff „Bemusterungsmittel", der hierin verwendet
wird, sollte breit interpretiert werden, als er sich auf ein Mittel
bezieht, das verwendet werden kann, um ein Projektionsstrahl in
seinem Querschnitt ein Muster mitzugeben, wie zum Beispiel, um ein Muster
in dem Zielabschnitt des Substrates zu erzeugen. Es ist zu beachten,
dass das Muster, das den Projektionsstrahl mitgegeben wird, nicht
genau dem gewünschten
Muster in dem Zielabschnitt des Substrates entsprechen kann. Im
Allgemeinen entspricht das Muster, das dem Projektionsstrahl mitgegeben wird,
einer bestimmten funktionalen Schicht in einer Vorrichtung, die
in dem Zielabschnitt erzeugt wird, wie zum Beispiel einem integrierten
Schaltkreis.
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Bemusterungsmittel
können
durchlässig oder
reflektierend sein. Beispiele für
Bemusterungsmittel beinhalten Masken, programmierbare Spiegelfelder
und programmierbare LCD-Elemente.
Masken sind in der Lithografie gut bekannt, und beinhalten Maskentypen,
wie zum Beispiel binäre,
wechselnde Phasenverschiebungs- und abgeschwächte Phasenverschiebungs- als auch verschiedene
Hybrid-Maskentypen. Ein Beispiel eines programmierbaren Spiegelfeldes
verwendet eine Matrix-Anordnung von kleinen Spiegeln, von denen
jeder einzeln geneigt werden kann, um einen einfallenden Strahlungsstrahl in
unterschiedlichen Richtungen zu reflektieren; auf diese Weise wird
der reflektierte Strahl gemustert. In jedem Beispiel von Bemusterungsmitteln
kann die Stützstruktur
zum Beispiel ein Rahmen oder ein Tisch sein, welcher fixiert oder
beweglich, wie gewünscht,
sein kann, und welcher sicherstellt, dass das Bemusterungsmittel
an der gewünschten
Position ist, zum Beispiel in Bezug auf das Projektionssystem. Jede
Verwendung des Begriffes „Strichplatte" oder „Maske" hierin kann synonym
mit mehr allgemeineren Begriff „Bemusterungsmittel" betrachtet werden.
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Der
Begriff „Projektionssystem", der hierin verwendet
wird, sollte breit als verschiedene Typen von Projektionssystemen
umfassend verstanden werden, einschließlich brechender optischer
Systeme, reflektierender optischer Systeme und katadioptrischer
Systeme, die zum Beispiel für
Belichtungsstrahlen geeignet sind, oder für andere Faktoren, wie zum
Beispiel die Verwendung einer Immersions-Flüssigkeit unter der Verwendung
eines Vakuums. Jede Verwendung des Begriffes „Linse" hierein kann als Synonym mit dem mehr
allgemeineren Begriff „Projektionssystem" betrachtet werden.
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Das
Beleuchtungssystem kann ebenfalls verschiedene Typen von optischen
Komponenten, einschließlich
brechender, reflektierender, katadioptrischer Komponenten zum Ausrichten,
Formen oder Steuern des Projektionsstrahls der Strahlung umfassen,
und derartige Komponenten können
ebenfalls unten gemeinsam oder einzeln als „Linse" bezeichnet werden.
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Der
lithografische Apparat kann von einem Typ sein, der zwei (duale
Stufen) oder mehrere Substrattische aufweist (und/oder zwei oder
mehr Maskentische). In derartigen „Mehrfachstufen-Maschinen" können die
zusätzlichen
Tische parallel verwendet werden, oder vorbereitende Schritte können auf einem
oder mehreren Tischen ausgeführt
werden, während
einer oder mehrere andere Tische für eine Belichtung verwendet
werden.
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Der
lithografische Apparat kann ebenfalls von einen Typ sein, bei welchem
das Substrat in eine Flüssigkeit
eintaucht, die einen relativ hohen Brechungsindex aufweist, zum
Beispiel Wasser, um einen Zwischenraum zwischen dem finalen Element des
Projektionssystems und dem Substrat zu füllen. Immersions-Flüssigkeiten
können
ebenfalls auf andere Zwischenräume
in dem lithografischen Apparat angewendet werden, zum Beispiel zwischen
der Maske und dem ersten Element des Projektionssystems. Immersions-Techniken
sind im Stand der Technik gut bekannt, um die numerische Apertur
des Projektionssystems zu erhöhen.
Der lithografische Apparat kann ebenfalls vom Typ einer Flachbildschirm-Anzeige
sein.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nun nur als Beispiel beschrieben, mit Bezug
auf die beigefügten
schematischen Zeichnungen, bei welchen entsprechende Bezugszeichen
entsprechende Teile bezeichnen, und in welchen Folgendes gilt:
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1 stellt
einen lithografischen Apparat entsprechend einer Ausführungsform
der Erfindung dar;
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2 stellt
Details eines lithografischen Apparates einschließlich einer
Temperatur-Deformations-Kompensations-Schaltung
entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar; und
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3a und 3b stellen
einen Stützrahmen
dar, auf welchem eine Vielzahl von Sensoren angebracht ist.
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1 stellt
einen lithografischen Apparat entsprechend einer bestimmten Ausführungsform der
Erfindung schematisch dar, der Apparat umfasst Folgendes:
- – ein
Beleuchtungssystem (Beleuchter) IL, um einen Projektionsstrahl PB
von Strahlung (z. B. UV- oder EUV-Strahlung) bereitzustellen.
- – eine
erste Stützstruktur
(z. B. einen Maskentisch) MT, um ein unterstützendes Bemusterungsmittel
(z. B. eine Maske) MA zu unterstützen
bzw. zu tragen, die mit einem ersten Positionierungsmittel PM zum
genauen Positionieren des Bemusterungsmittels in Bezug auf den Gegenstand
PL verbunden ist;
- – einem
Substrattisch (z. B. einen Wafer-Tisch) WT, um ein Substrat zu halten
(z. B. einen Schutzschild-beschichteten Wafer) W, der mit einem zweiten
Positionierungsmittel PW verbunden ist, um das Substrat in Bezug
den Gegenstand PL genauer zu positionieren; und
- – ein
Projektionssystem (z. B. eine reflektierende Projektionslinse) PL
zum Abbilden eines Musters, das dem Projektionsstrahl PB durch ein
Bemusterungsmittel MA auf einen Zielabschnitt C (der z. B. einen
oder mehrere Chips umfasst) des Substrates W mitgegeben wird.
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Wie
hier dargestellt, ist der Apparat von einem reflektiven Typ (der
z. B. eine reflektierende Maske oder ein programmierbares Spiegelfeld
eines oben erwähnten
Typs verwendet). Alternativ kann der Apparat von einem durchlässigen Typ
sein (der z. B. eine durchlässige
Maske verwendet).
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Der
Beleuchter IL empfängt
einen Strahlungsstrahl einer Strahlungsquelle SO. Die Quelle und
der lithografische Apparat können
getrennte Einheiten sein, zum Beispiel wenn die Quelle eine Plasma-Entladungsquelle
ist. In einem derartigen Fall wird die Quelle nicht als ein Teil
des lithografischen Apparates betrachtet und der Strahlungsstrahl
geht im Allgemeinen von der Quelle SO durch den Beleuchter IL durch,
und zwar mit der Hilfe eines Strahlungssammlers, der zum Beispiel
geeignete Sammel-Spiegel und/oder spektrale Reinheitsfilter umfasst.
In anderen Fällen
kann die Quelle ein integraler Bestandteil des Apparates sein, zum
Beispiel wenn die Quelle eine Quecksilberlampe ist. Die Quelle SO und
der Beleuchter IL können
als ein Beleuchtungssystem bezeichnet werden.
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Der
Beleuchter IL kann Einstellungsmittel zum Einstellen der Winkelintensitätsverteilung
des Strahles umfassen. Im Allgemeinen werden wenigstens die äußere und/oder
innere radiale Ausdehnung (üblicherweise
jeweils als σ-aus
und σ-innen
bezeichnet) der Intensitätsverteilung
in einer Augenhöhe
eingestellt. Der Beleuchter stellt einen positionierten Strahlungsstrahl
bereit, der als Projektionsstrahl PB bezeichnet wird, der eine gewünschte Gleichmäßigkeit und Intensitätsverteilung in seinem Querschnitt
aufweist.
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Der
Projektionsstrahl PB fällt
auf die Maske MA ein, welche auf dem Maskentisch MT gehalten wird.
Indem er durch die Maske MA reflektiert wird, geht der Projektionsstrahl
PB durch die Linse PL durch, welche den Strahl auf einen Zielabschnitt
C des Substrates W fokussiert. Mit der Hilfe des zweiten Positionierungsmittels
PW und einem Positionssensor IV2 (z. B. einer interferometrischen
Vorrichtung) kann der Substrattisch WT genau bewegt werden, zum
Beispiel um unterschiedliche Zielpositionen C in dem Weg des Strahls
PB zu positionieren. Ähnlich
können
das erste Positionierungsmittel PM und ein Positionssensor IV1 verwendet
werden, um die Maske MA in Bezug auf den Weg des Strahls PB genau
zu positionieren, z. B. nach einer mechanischen Zurückholung
von einer Maskenbibliothek oder während einer Abtastung. Im Allgemeinen
wird eine Bewegung der Objekttische MT und WT mit der Hilfe von
einem lang gestreckten Modul (Grob-Positionierung) und einem kurzgestreckten
Modul (Fein-Positionierung), welche einen Teil der Positionierungsmittel
PM und PW ausbilden, realisiert. Jedoch kann in dem Fall eines Schrittschaltwerks
(das einem Scanner gegenübersteht)
der Maskentisch MT nur mit einem kurzgestreckten Aktuator verbunden
sein, oder kann fixiert sein. Eine Maske MA und ein Substrat W können ausgerichtet
werden, indem Maskenausrichtungs-Markierungen verwendet werden und
Substratausrichtungs-Markierungen P1, P2.
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Der
dargestellte Apparat kann in den folgenden, bevorzugten Betriebsarten
verwendet werden:
- 1. Bei der Schritt-Betriebsart
werden der Maskentisch MT und der Substrattisch WT im Wesentlichen
stationär
gehalten, während
ein gesamtes Muster, das einem Projektionsstrahl mitgegeben wird,
in einem Zug auf einen Zielabschnitt C projiziert wird (d. h. eine
einzelne statische Belichtung). Der Substrattisch WT wird dann in
die X- und/oder Y-Richtung verschoben, sodass ein unterschiedlicher
Zielabschnitt C belichtet werden kann. Bei der Schritt-Betriebsart beschränkt die maximale
Größe des Belichtungsfeldes
die Größe des Zielabschnittes
C, der mit einer einzigen statischen Belichtung abgebildet werden
kann.
- 2. Bei der Abtast-Betriebsart werden der Maskentisch MT und
der Substrattisch WT synchron abgetastet, während ein Muster, das dem Projektionsstrahl
mitgegeben wird, auf einem Zielabschnitt C abgebildet wird (d. h.
eine einzelne dynamische Belichtung). Die Geschwindigkeit und die
Richtung des Substrattisches WT relativ zu dem Maskentisch MT wird
bestimmt, indem die (Ent-)Magnetisierung und Bild-Umkehrcharakteristika
des Projektionssystems PL bestimmt werden. Bei der Abtast-Betriebsart
beschränkt
die maximale Größe des Belichtungsfeldes
die Breite (in der Nicht-Abtastrichtung) des Zielabschnittes bei
einer einzelnen dynamischen Belichtung, wohingegen die Länge der
Abtastbewegung die Höhe
(in der Abtastrichtung) des Zielabschnittes bestimmt.
- 3. Bei einer anderen Betriebsart wird der Maskentisch MT im
Wesentlichen stationär
gehalten, wobei er ein programmierbares Bemusterungsmittel hält, und
der Substrattisch WT wird bewegt oder abgetastet, während ein
Muster, das dem Projektionsstrahl mitgegeben wird, auf einen Zielabschnitt
C projiziert wird. Bei dieser Betriebsart wird im Allgemeinen eine
gepulste Strahlungsquelle verwendet und das programmierbare Bemusterungsmittel
wird wie gewünscht
aktualisiert nach jeder Bewegung des Substrattisches WT oder zwischen
nacheinander folgenden Strahlungspulsen während einer Abtastung. Diese
Betriebsart kann leicht auf eine maskenlose Lithografie angewendet
werden, die programmierbare Bemusterungsmittel verwendet, wie zum
Beispiel programmierbare Spiegelfelder eines Types wie oben beschrieben.
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Kombinationen
und/oder Variationen der oben beschriebenen Betriebsarten können insgesamt
oder vollständig
unterschiedliche Betriebsarten der Verwendung können eingesetzt werden.
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Bei
dem lithografischen Apparat, der bei einer bestimmten Wellenlänge arbeitet,
zum Beispiel EUV, alpha- und gamma-Strahlung, werden bestimmte Apparate-Komponenten,
zum Beispiel das Projektionssystem, der Beleuchter, die Maske und der
Maskentisch und der Wafer und der Wafertisch in einer Vakuumkammer
angebracht, die ausgepumpt wird, wobei eine Vakuumpumpe verwendet
wird. Während
die vorliegende Erfindung eine bestimmte Anwen dung für solche
Apparate aufweist, die Komponenten in einer Vakuumkammer aufweisen,
da herausgefunden worden ist, dass die Vakuumpumpe die thermische
Instabilität
von lithografischen Apparaten erhöht, weist die vorliegende Erfindung
andere Anwendungen für
lithografische Apparate auf, die keine Vakuumkammer und -pumpe umfassen,
da eine thermische Instabilität
ein Problem in diesen Apparaten zu sein scheint.
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Die
vorliegende Erfindung findet bei vielen Elementen innerhalb eines
lithografischen Apparates Anwendung. Mit Bezug auf 2-4, wird eine spezielle Ausführungsform
in Bezug auf die Kompensation von thermischer Deformation innerhalb
des Projektionssystems beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht
in dieser Hinsicht beschränkt.
Die Erfindung ist auf jede Art von Stützrahmen in dem lithografischen Apparat
anwendbar, zusätzlich
zu anderen Elementen in einem lithografischen Apparat, wie zum Beispiel
optischen Elementen, die bewegbar sein können, wie zum Beispiel Spiegel
und Linsen, und ebenfalls anderen Elementen mit einem Messsystem
IF1, IF2, wie zum Beispiel Spiegel-Blöcken.
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Zum
Beispiel Elemente, deren thermische Deformationen zum Kompensieren
berücksichtigt werden
können,
aber nicht auf einen Quellen-Rahmen zum Unterstützen der Strahlungsquelle SO
beschränkt
sind, einem Beleuchtungs-Rahmen zum Unterstützen des Beleuchtungssystems
IL, einem Bemusterungsmittel-Stützrahmens
MT, zum Unterstützen
bzw. Tragen eines Bemusterungsmittels MA, einem Projektionssystem-Stützrahmen,
zum Unterstützen
bzw. Tragen eines Projektionssystems PL, einem ersten Referenz-Stützrahmen
MF, zum Unterstützen
bzw. Tragen wenigstens eines des Projektionssystem-Stützrahmens
und einem Messsystem IF1, IF2, einem zweiten Referenz-Stützrahmen
BF, um den ersten Referenz-Stützrahmen
MF zu unterstützen
bzw. zu tragen und einem Substrat-Stützrahmen WT, um ein Substrat
WA zu unterstützen
bzw. zu tragen. Es ist in Bezug auf die schematische Art von 1 zu
beachten, dass der oben zitierte Stützrahmen, wo er nicht in 1 speziell
bezeichnet wird, so betrachtet wird, um jeweils ein Teil der Quelle
SO, des Beleuchtungssystems IL, des Projektionssystems PL auszubilden.
Wie erwähnt,
können
durch Kompensation der thermischen Deformationen bei Elementen,
die einer thermischen Belastung ausgesetzt sind, alternative Materialien
für die
Elemente verwendet werden. Zum Beispiel kann wenigstens einer der
ersten Referenz-Stützrahmen
MF und des zweiten Referenz-Stützrahmens
BF aus entweder Invar oder Aluminium hergestellt werden. Es ist
zu beachten, dass im Stand der Technik der erste Referenz-Stützrahmen
MF als ein Messtechnik-(oder Metro-)Rahmen und der zweite Referenz-Stützrahmen BF
als der Basis-Rahmen bezeichnet werden kann. Bei ei ner Ausführungsform
wird ein Steuerungssignal an ein weiteres Element in dem Apparat
ausgegeben, was bewirkt, dass das weitere Element eine Korrektur
der Deformation berücksichtigt.
Bei einer weiteren Ausführungsform
wird das weitere Element auf dem Element unterstützt bzw. getragen. Bei einer noch
weiteren Ausführungsform
berücksichtigt
das Steuerungssignal die Deformation bei einem Sollwert für die Steuerung
des weiteren Elements. Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Steuerungssignal
an ein weiteres Element in dem Apparat ausgegeben, was bewirkt,
dass das weitere Element die Korrektur der Deformation berücksichtigt.
Das weitere Element kann zum Beispiel ein optisches Element, wie
zum Beispiel ein Spiegel oder eine Linse, sein. Bei einer Ausführungsform
bewirkt das Steuerungssignal, dass das weitere Element sich als
Antwort auf die berechnete Deformation durch die thermische Deformations-Kompensationseinheit
bewegt. Wie mit Bezug auf 2 bis 4 beschrieben, kann das weitere Element
auf dem Element unterstützt
bzw. getragen werden. Somit wird jede Deformation des Elementes
ausgeglichen, indem das weitere Element gesteuert wird, zum Beispiel
das weitere Element zu bewegen, um die Deformation des Elementes
auszugleichen. Bei einer Ausführungsform
berücksichtigt das
Steuerungssignal die Deformation bei einem Sollwert für die Steuerung
des weiteren Elementes.
-
2 stellt
Details eines lithografischen Apparates dar, der eine Temperatur-Deformations-Kompensations-Schaltung
entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Die Ausführungsform der Erfindung, die
in und mit Bezug auf 2 gezeigt und beschrieben wird,
besteht in Bezug auf das Projektionssystem PL und den Projektionssystem-Stützrahmen 4.
Jedoch ist, wie oben diskutiert, die Erfindung nicht auf dieses
Beispiel beschränkt
und kann auf solche weiteren Situationen, wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben,
angewendet werden. Für
solche Elemente, die dieselben Bezugszeichen wie ein Element aufweisen,
dass in 1 bezeichnet und beschrieben
wird, wird auf 1 Bezug genommen. Das Projektionssystem
PL umfasst typischerweise ein Element 4. Das Element, das
in 2 gezeigt wird, ist ein Stützrahmen, insbesondere der
Projektionssystem-Stützrahmen.
Das Projektionssystem PL umfasst weiter eine Vielzahl von weiteren
Elementen. In 2 sind die weiteren Elemente
M1, M6 eine Vielzahl von optischen Elementen M1–M6. Die optischen Elemente,
die in der Ausführungsform
gezeigt sind, die in 2 gezeigt sind, sind Spiegel.
Wenigstens einer der Spiegel ist beweglich angeordnet. Typischerweise
sind alle die Spiegel, mit Ausnahme des Spiegels M5, beweglich. Die
Spiegel sind so angeordnet, um den bemusterten Strahl von der Maske
zu dem Wafer zu führen.
Typi scherweise sind alle Spiegel, außer dem Spiegel M5, beweglich.
Wie erwähnt,
ist die Genauigkeit, mit welcher die Spiegel positioniert werden,
extrem hoch. Die Position der Spiegel wird durch eine Steuerungseinheit 14 gesteuert.
Ein Positionssensor 25 wird bereitgestellt, um die Position
des Spiegels zu bestimmen. Ein Aktuator 26 wird so angepasst,
um ein Steuerungssignal cs von der Steuerungseinheit 14 zu
empfangen und den Spiegel dazu zu bringen, sich zu einer gewünschten
Position als Antwort auf das Steuerungssignal cs zu bewegen. Die
Spiegel werden in einem Stützrahmen 4 bereitgestellt.
Der Stützrahmen 4 kann
einen Referenzrahmen 4 umfassen und eine Vielzahl von Sensorrahmen 28.
Die Vielzahl von Sensorrahmen 28 ist so angepasst, um in
dem Referenzrahmen 4 befestigt zu werden, wobei ein verbindendes
Element 27 verwendet wird. Der Sensorrahmen 28 ist
ein Rahmen, der angepasst ist, um ein optisches Element M1–M6 zu unterstützen bzw. zu
tragen, typischerweise ein bewegbarer Spiegel, der Positionssensor 25 und
der Aktuator 26. Ein getrennter Sensorrahmen 28 kann
für jeden
Spiegel M1–M6
bereitgestellt werden. Typischerweise jedoch wird ein getrenntes
Spiegel-Modul für
M1–M4
und M6 bereitgestellt. M5 ist typischerweise stationär und direkt
auf dem Stützrahmen 4 befestigt.
Typischerweise wird der Spiegel M5 nicht mit Sensoren oder Aktuatoren
bereitgestellt. Eine derartige Unteranordnung wird üblicherweise
als ein „Spiegel-Modul" bezeichnet. Die
Spiegel können
im thermischen Kontakt mit dem Stützrahmen sein. Insbesondere
beeinflusst jede thermische Instabilität des Stützrahmens die optischen Elemente.
In 2 sind, um der Einfachheit willen, nur zwei Sensorrahmen
gezeigt, jedoch werden typischerweise alle beweglichen Spiegel auf
ihrem eigenen Sensorrahmen 28 gehalten bzw. getragen. Üblicherweise
wird jeder Sensorrahmen 28 in dem Referenzrahmen 4 befestigt,
wobei eine so genannte „statisch
bestimmte Schnittstelle" 27 verwendet
wird. Eine derartige Schnittstelle kann zum Beispiel eine Vielzahl
von Elementen 27 umfassen (von welchen nur einige wenige
in 2 gezeigt sind), die angeordnet sind, um das Spiegel-Modul
in Bezug auf den Rahmen 4 in einer solchen Weise zu befestigen, dass
jedes Element 27 nur einmal jeden der sechs Freiheitsgrade
beschränkt.
In 2 wird die Unterstützung des Spiegels auf dem
Stützrahmen
schematisch durch Stangen 27 dargestellt, die Spiegel M1 und
M6 unterstützt
bzw. trägt.
Die Spiegel M2–M4 werden
typischerweise auf eine ähnliche
Art und Weise unterstützt
bzw. getragen, obwohl aus Gründen
der Einfachheit in 2 die Unterstützungsglieder
nur für
Spiegel M1 und M6 gezeigt werden. Typischerweise ist M5 stationär, somit
unterscheiden sich seine Unterstützungsgliedern
von denen für
M1–M4 und
M6. Obwohl die „statisch
bestimmte Schnittstelle",
die mit Bezug auf 2 beschrieben wird, eine herkömmliche
Weise des Befestigens eines Spiegels in einem Stütz rahmen darstellt, ist die
vorliegende Erfindung nicht in dieser Hinsicht beschränkt und
ist für eine
Anwendung in irgendeinem Apparat geeignet, wobei ein bewegliches
optisches Element auf einem Stützrahmen
unabhängig
von der Art des Stützgliedes
unterstützt
bzw. getragen wird. Da die optischen Elemente (Spiegel) in dem Stützrahmen 4 unterstützt bzw.
getragen werden, wird verstanden, dass eine Deformation in dem Stützrahmen,
die durch eine Temperaturfluktuation in dem lithografischen Apparat verursacht
wird, dazu führen
kann, dass sich die Position des Spiegels verändert. Um dieses Problem zu adressieren,
wird eine thermische Deformation-Kompensationseinheit 10, 15 bereitgestellt.
Die thermische Deformations-Kompensationseinheit 10, 15 umfasst
wenigstens einen Temperatursensor 10, um die Temperatur
an wenigstens einer Stelle auf dem Rahmen 4 abzutasten.
In 2 ist ein Temperatursensor 10 in der
Umgebung eines Spiegels M6 gezeigt. Jedoch kann eine Anzahl von
Sensoren über den
Stützrahmen 4 bereitgestellt
werden. Die Gesamtzahl der Sensoren kann ungefähr 50 betragen, dies
ist jedoch nicht beschränkend.
Trotzdem ist die Stelle für
jeden Sensor für
die Erfindung nicht kritisch, bei einer besonderen Ausführungsform
werden Sensoren 10 in der Umgebung von Spiegeln M1–M6 bereitgestellt,
insbesondere in solchen Bereichen, wo die Sensorrahmen in Berührung mit
den Referenzrahmen kommen. Bei einer alternativen Ausführungsform,
wo die optischen Elemente auf alternative Art und Weisen in einem
Stützrahmen 4 befestigt sind,
können
die Temperatursensoren an solchen Positionen angeordnet sein, wo
die optischen Elemente von dem Rahmen durch eine alternative Befestigung
oder Unterstützungs-
bzw. Halteelemente unterstützt
bzw. getragen werden. Für
Situationen, in denen zum Beispiel kein Sensor-Rahmen bereitgestellt
wird, für
Ausführungsformen,
wo die Spiegelpositions-Sensoren direkt auf dem Stützrahmen
befestigt sind, befindet sich ein Temperatursensor an derselben
Position wie der Spiegel-Positionssensor, da dieser Positionssensor
die Position des optischen Elementes, d. h. des Spiegels, bestimmt.
Weiter können
Sensoren an Stellen angebracht sein, an denen bekannt ist, dass
Deformationen auftauchen, da gerade Deformationen an einer Stelle
relativ entfernt von einem optischen Element einen Einfluss auf
die Position des optischen Elementes haben können. Bei einer speziellen
Ausführungsform
wurde herausgefunden, dass Temperatursensoren, die an Stellen angebracht
sind, wo die Struktur eine hohe Festigkeit aufweist, insbesondere
gute Resultate erzielen, da die Temperatur an diesen Stellen das
thermomechanische Verhalten der gesamten Struktur dominiert. Bei
einer speziellen Ausführungsform
werden Temperatursensoren sowohl auf dem Stützrahmen als auch den optischen
Elementen angebracht. Auf diese Weise kann die Genauigkeit der Kompensation weiter
verbessert werden. Die Art und Weise, in welcher die vorliegende
Er findung eine gegebene Deformation aufgrund der Temperatur an einer
bestimmten Stelle kompensiert, wird unten detaillierter beschrieben.
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Der
Stützrahmen 4 stellt
einen Rahmen bereit, auf welchem die optischen Elemente M1–M6 bereitgestellt
werden. Typischerweise ist der Stützrahmen 4 ein Gehäuse. Der
Projektionsstrahl PB tritt in das Gehäuse über eine Öffnung oder ein Fenster 7 ein,
das in dem Gehäuse
ausgebildet ist, und verlässt das
Gehäuse über eine Öffnung oder
ein Fenster 11. Das Gehäuse
kann ebenfalls eine Festigkeitsplatte 8 umfassen, die über der
Mitte des Gehäuses
angebracht ist. Bei dieser speziellen Ausführungsform wird eine weitere Öffnung oder
ein weiteres Fenster 9 in der Festigkeitsplatte 8 bereitgestellt,
um es dem Projektionsstrahl zu ermöglichen, sich durch das Gehäuse auszubreiten.
Der Stützrahmen 4 kann
aus niedrigen Ausdehnungsmaterialien bestehen. Jedoch erlaubt die
Erfindung die Verwendung anderer Materialien, einschließlich Metalle,
für den
Stützrahmen 4.
Bei einer speziellen Ausführungsform
besteht der Stützrahmen 4 aus
Invar (Schutzmarke). Der Stützrahmen
kann alternativ aus anderen Metallen, wie zum Beispiel Aluminium
oder Keramik-Materialien bestehen. Im Allgemeinen ist die Erfindung
in einem großen
Ausmaß von
der Material unabhängig.
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Um
in der Lage zu sein, das Modell für die thermische Deformation
ausreichend zu berechnen, sollte die mathematische Darstellung der
thermischen Eigenschaften und ein Verhalten des Materials ungefähr so gut
wie möglich
der Realität
entsprechen. Alternativ kann zum Beispiel für exotische und anisotrope
Materialien das thermische Deformationsmodell experimentell bestimmt
werden, zum Beispiel durch Messung der Deformation für diese
Struktur für mehrere
Temperaturverteilungen und einer Passung eines thermischen Deformationsmodell
in den experimentellen Daten, zum Beispiel eine Regressionsanalyse.
Natürlich
sollte die Temperaturmessung ebenfalls genau genug sein. Verschiedene
Materialien sind bekannt, deren Verhalten mehr oder weniger linear
ist, d. h. dass sie thermische Expansionskoeffizienten und thermische
Leitfähigkeitskoeffizienten aufweisen,
die mehr oder weniger konstant in Bezug auf die Zeit und als eine
Funktion der absoluten Temperatur sind; bestimmt in dem Temperaturbereich über welchem
ein lithografischer Apparat arbeitet, d. h. von ungefähr 20 Grad
Celsius zu ungefähr
30 Grad Celsius. Jedoch kann im Allgemeinen, selbst wenn ein Temperaturverhalten
nicht linear ist, was zu einem bestimmten Ausmaß bereitgestellt wird, eine Deformation
noch genau genug vorhergesagt werden, um ausreichend kompensiert
zu werden. Somit ist die Erfindung im Allgemeinen nicht auf Materialien mit
linearen Materialeigenschaften beschränkt. Jedoch genügt es, wenn
Materialeigenschaften linear sind, die Temperaturunterschiede zwischen
einem bestimmten Zeitumfang zu messen, anstatt der abso luten Temperaturen.
Ebenfalls erfordern Materialien mit hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten eine
noch genauere Messung der Temperaturänderungen, um in der Lage zu
sein, dass optische Bildstörungen
oder Messfehler, die zu einem Verlust oder einer Überlappung
und einem Fokus aufgrund einer endlichen Kompensation oder Deformation
des Stützrahmens
führen,
innerhalb bestimmter Grenzen bleiben. Somit sind im Allgemeinen
Materialien mit allen Arten von thermischen Ausdehnungskoeffizienten
erlaubt. Jedoch gilt, dass je höher
der Wert ist, umso genauer ist die Messung der Temperatur oder der
Temperaturänderungen.
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In
Bezug auf Aluminium wird kommentiert, dass sein thermischer Ausdehnungskoeffizient
recht hoch ist, typischerweise 20 bis 40 Mal höher als Invar. Daher wird der
Betrag der thermischen Deformation, die kompensiert werden muss,
in Bezug auf einen Invar-Stützrahmen
erhöht.
Jedoch stellt Aluminium Vorteile bereit, wie zum Beispiel relativ
niedrige Kosten, einfache Herstellbarkeit und Robustheit, weiter
weist Aluminium eine hohe thermische Leitfähigkeit und eine spezifische
Wärme auf,
die zu einer niedrigeren und noch gleichförmigeren Veränderung in
Temperaturen führt,
welche wiederum zu einer noch gleichförmigeren Deformation und daher
einem einfachen thermischen Deformationsmodell führt. Wie bei Invar kann Aluminium
eine gut bekannte „Verbindungstechnologie" ausnutzen, und hier
gibt es einen großen
Freiheitsumfang für
ein Design. Weiter ist für
Aluminium das Verhältnis
der Dichte zu Youngs Modulen (rho/E) fast gleich dem von Zerodur. Das
Verhältnis
der Dichte zu Youngs Modulen ist ein bekanntes Maß, das verwendet
wird, um die Schwierigkeit zu bestimmen, ein gewünschtes dynamisches Verhalten
zu erzielen.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
wird eine Stützstruktur
bereitgestellt, die ein keramisches Material umfasst. Die Wahl eines
keramischen Materials kann aus unterschiedlichen verfügbaren Keramiken
heraus erfolgen. Keramische Materialien weisen eine breite Bandbreite
von entsprechenden Eigenschaften auf, wie zum Beispiel Elastbarkeit,
einen thermischen Ausdehnungskoeffizient und eine Leitung und das
Verhältnis
der Dichte zu Youngs Modul (rho/E).
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Bei
den Ausführungsformen
wird, wie zum Beispiel in lithografischen Apparaten, die bei EUV- und
anderen Wellenlängen
arbeiten, das Projektionssystem PL in einer Vakuumkammer angeordnet. Öffnungen 5 werden
in einem Rahmen bereitgestellt, durch welchen eine Vakuumkammer
(nicht gezeigt) den Raum evakuiert, der durch den Stützrahmen 4 eingeschlossen
wird.
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Die
thermische Deformations-Kompensationseinheit 10, 15 umfasst
wenigstens einen Temperatursensor 10, welcher auf oder
in der Umgebung des Stützrahmens 4 angeordnet
ist.
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Der
Temperatursensor 10 erzeugt ein Signal, das auf eine Temperatur
bei einer bestimmten Stelle hinweist. Der Temperatursensor 10 ist
mit der Justier-Einheit 15 verbunden. Die Justier-Einheit 15 beinhaltet
ein Verarbeitungselement, wie zum Beispiel eine Verarbeitungseinheit 12 und
eine Steuerungseinheit 14. Die Verarbeitungseinheit 12 ist
Teil einer Steuerungsschleife, einschließlich der Steuerungseinheit 14,
um ein Steuerungssignal es zu erzeugen. Ebenfalls wird eine Speichereinheit 16 bereitgestellt, um
Daten zu speichern, die durch die Modulierungseinheit 18 erzeugt
wird, auf welche die Verarbeitungseinheit 12 Zugriff hat,
und eine Modulierungseinheit 18, um Daten zu erzeugen,
die auf die Deformation an einer bestimmten Stelle hinweisen, die durch
die Temperatur an der Stelle hervorgerufen wird, zu welcher die
Verarbeitungseinheit 12 und die Speichereinheit 16 Zugriff
haben. Zusätzlich
zu dem Empfangen von Daten von der Verarbeitungseinheit 12 kann
die Steuerungseinheit 14 ebenfalls Eingaben von anderen
Steuerungsschaltkreisen 20 des lithografischen Apparates
empfangen.
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Die
Elemente, die in der Steuerungsschleife enthalten sind, können durch
elektrische Geräte
oder andere Elemente verbunden sein, wie zum Beispiel optische Elemente,
einschließlich
optischer Fasern oder planaren Wellenleitern. Alternativ können sie durch
andere Elemente verbunden werden, wie zum Beispiel eine IR-Verbindung,
wo eine Blickrichtung zwischen dem Temperatursensor und wenigstens
einer Komponente der Justier-Einheit 15, wie zum Beispiel
der Verarbeitungseinheit 12, erforderlich ist. Wo die Steuerungs-Schleifenelemente
der Justier-Einheit 15 mit dem Temperatursensor oder -sensoren 10 über elektrische
Drähte
oder andere Mittel verbunden sind, wie zum Beispiel optische Fasern,
oder eine IR-Verbindung, kann die Verbindung herkömmlich zugeführt werden
oder durch existierende Öffnungen
eingerichtet werden, die in dem Stützrahmen 4 ausgebildet
sind, wie zum Beispiel Öffnungen 5. Somit
wird die mechanische Stabilität
des Stützrahmens 4 nicht
beeinträchtigt,
oder die Herstellung durch die Ausbildung von zusätzlichen
Löchern
oder Merkmalen in dem Stützrahmen 4 verkompliziert.
Die Datenübertragung
kann ebenfalls über
andere drahtlose Mittel erfolgen.
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Die
Elemente der Steuerungsschleife, einschließlich der Justier-Einheit 15,
können
lokal in dem lithografischen Apparat angebracht sein, oder in der
Umgebung des lithografischen Apparates. Alternativ können sie
an einer entfernten Stelle angeordnet sein, zum Beispiel einer entfernten
Steuerungsstelle. Insbesondere wird vorgesehen, dass die Modulierungseinheit 18 und
die Speichereinheit 16 an einer Stelle entfernt von dem
lithografischen Apparat angeordnet sein. Bei einer derartigen Ausführungsform
wird die Verarbeitungseinheit 12 so angepasst, um entfernten
Zugriff auf die Speichereinheit 16 und die Modulierungseinheit 18 zu
erhalten.
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Die
Verarbeitungseinheit 12 ist so angepasst, um das Signal
zu empfangen, das durch einen bestimmten Temperatursensor erzeugt
wird. Bei einer Ausführungsform
enthält
das Signal, das durch einen bestimmten Temperatursensor 10 erzeugt wird,
eine Komponente, welche die Stelle der abgetasteten Temperatur der
Verarbeitungseinheit 12 identifiziert. Alternativ beinhaltet
die Verarbeitungseinheit 12 einen adressierbaren Speicher,
welcher es für
eine bestimmte abgetastete Temperatur ermöglicht, der Verarbeitungseinheit 12 zugeordnet
zu werden, und zwar mit der bestimmten Stelle, für welche die abgetastete Temperatur
zugeordnet wird. Wenn die Stelle des Abtastens und der Temperatur
identifiziert worden ist, erhält
die Verarbeitungseinheit 12 Zugriff zu der Speichereinheit 16.
In einer Speichereinheit 16 werden Daten, die das mechanische
Verhalten des Stützrahmens 4 als
eine Funktion der Temperatur beschreiben, gespeichert, insbesondere speichert
die Speichereinheit 16 die Deformationsdaten an einer bestimmten
Stelle als eine Funktion der Temperatur. Für eine bestimmte Temperaturablesung an
einer bestimmten Stelle, insbesondere der Stelle oder der Stellen,
an denen ein optisches Element entweder direkt oder indirekt in
Kontakt mit dem Stützrahmen 4 steht,
berechnet die Verarbeitungseinheit 12 die Deformation des
Rahmens 4 basierend auf Modellrechnungen, die vorher ausgeführt wurden.
Somit werden die entsprechende Deformationsdaten für eine bestimmte
Stelle erhalten. Die Deformationsdaten werden der Speichereinheit 16 durch eine
Modulierungseinheit 18 bereitgestellt. Die Modulierungseinheit 18,
welche ebenfalls in direkter Verbindung mit der Verarbeitungseinheit 12 stehen kann,
erzeugt ein computererzeugtes Modell des Stützrahmens 4 über seine
Oberfläche
als eine Funktion der Temperatur. Es wurde herausgefunden, dass für eine Konstruktion,
die aus einem homogenen Material besteht, ein derartiges Metall,
das Invar und Aluminium beinhaltet, besonders gut modelliert werden
kann, indem die Finite-Elemente-Modellierung verwendet wird. Somit
ist es abhängig
von der Anzahl der Sensoren möglich,
die Deformation des Stützrahmens 4 als
eine Funktion der Temperatur zu berechnen, die an verschiedenen
Stellen auf der Innenseite und der Außenseite des Stützrahmens
gemessen wird. Basierend auf den Daten, die der Verarbeitungseinheit 12 verfügbar sind,
erzeugt die Verarbeitungseinheit 12 ein Deformations-Kompensationssignal
dcs, welches auf die Deformation hinweist, die durch die abgetastete
Temperatur an einer bestimmten Stelle hinweist. Das Deformations-Kompensationssignal
dcs wird der Steuerungseinheit 14 bereitgestellt, welche
als Antwort auf das Deformations-Kompensationssignal
und irgendwelche anderen Steuerungssignale die es von den anderen Steuerungseinheiten 20 empfangen
kann, ein Steuerungssignal cs erzeugt. Das Steuerungssignal cs, das
durch die Steuerungseinheit 14 erzeugt wird, zieht somit
jede Deformation an dem Sollwert für die Positions-Steuerungsschleifen
der optischen Elemente für
jedes „Spiegel-Modul" in Betracht. Das Steuerungssignal
cs wird auf das optische Element angewendet, zum Beispiel über einen
Aktuator 26, um zu bewirken, dass die Position des optischen
Elementes in Übereinstimmung
mit dem Steuerungssignal cs verändert
wird.
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Bei
einer bestimmten Ausführungsform
werden computerumfassende Einheiten/Elemente 12, 14, 15, 16, 18 bereitgestellt,
die ein mathematisches Modell 180 enthalten, das ein thermisches
Verhalten des Stützrahmens 4 beschreibt.
Unter Verwendung dieses Modells 180 ist es möglich, die
Störung
des Rahmens 4 als eine Funktion von entweder einer absoluten
oder einer relativen Temperatur an einer Anzahl von Positionen vorauszusagen.
Verzerrungen werden verstanden als eine Verschiebung eines Rahmenpunktes
in Bezug auf einen anderen Punkt. Das Modell 180 wird zum
Beispiel bestimmt, während des
Designprozesses des Stützrahmens 4 oder
der Projektions-Optikanordnung PL. Alternativ kann es einen Anzahl
von Werten umfassen, die für
jeden Stützrahmen 4 zugeführt und/oder
eingestellt werden, oder jede Erzeugung von Stützrahmen. Es wird ebenfalls
vorgesehen, dass das Modell 180 für jede Projektionskasten-Anordnungs-PL
feinjustiert werden kann. Dies kann entweder manuell oder automatisch
ausgeführt
werden, und zwar während
einem Aufbau der Belichtungseinheit. Es ist weiter vorgesehen, dass
die Feinjustierung unterbrechend wiederholt werden kann, zum Beispiel
alle paar Monate, oder nach einem bestimmten, vorher festgelegten
Intervall. Nochmals kann diese Feinjustierung manuell oder automatisch
ausgeführt
werden. Automatische Justierung oder Selbst-Kalibrierung ist durch
Messen von aktuellen Temperaturen des Stützrahmens 4 möglich, während gleichzeitig
das aktuelle optische Bild auf der Wafer-Seite gemessen wird und
seine Verzerrung berechnet wird, zum Beispiel indem eine interferometrische
Technik verwendet wird.
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Die
Eingabe für
das Modell 18 kann eine absolute oder relative Temperatur
sein, die in einer Vielzahl von Stellen durch Temperatursensoren 10 gemessen
werden. Basierend auf diesen Werten berechnet dieses mathematische
Modell 180 eine Verzerrung. Die Genauigkeit der berechneten
Verzerrung wird von der Genauigkeit des mathematischen Modells und
der Genauigkeit die gemessenen Temperaturen abhängen. Indem die berechneten
Verzerrungs-Werte
verwendet werden, werden Spiegel-Verschiebungen, die durch die Verzerrung
hervorgerufen werden könnten,
berechnet. Dann werden die Verschiebungen, die durch die Aktuatoren 26 erforderlich
sind, durch Entgegenwirken solchen Spiegel-Verschiebungen berechnet.
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Schließlich ein
Ausgleich solcher späteren Verschiebungen
durch Aktuatoren 26 ausgeführt, und um vorzugsweise Spiegel-Verschiebungen
von Stützrahmen-Verzerrungen
zu beseitigen.
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Bei
einer bestimmten Ausführungsform
umfasst eine Justier-Einheit 15 die zentrale Verarbeitungseinheit
(CPU) 12 eines Computers und die Computerausgabe 14.
Die Speichereinheit 16 umfasst einen Computerspeicher.
Die Modulierungseinheit 18 umfasst das mathematische Modell 180,
das in dem Computer gespeichert ist. Die andere Steuerungsschaltung 20 umfasst
eine externe Eingabe. Ebenfalls wird, da der Computer von dem lithografischen
Apparat getrennt ist, vorgesehen, dass der Computer nicht notwendigerweise
einen getrennten Computer aufweist. Bei einer derartigen Ausführungsform
ist das Computermodell 18 und alle erforderliche Software
Teil der „Maschinen-Software". Vorzugsweise verwendet
der Computer die SUN-Computer-Plattform, wie das EUV, TWINSCAN oder
die PAS-Belichtungseinheit
(SUN ist eine Schutzmarke). Alternativ kann es eine zugeordnete Satelliten-Verarbeitungseinheit
sein, von welcher es eine Vielzahl gibt, die über die Belichtungseinheiten verteilt
sind. Diese zugewiesene Verarbeitungseinheit mit ihrem RAM kann
sich nahe der kompensierten thermischen Deformationsstruktur befinden
oder Teil der kompensierten thermischen Deformationsstruktur-Anordnung
sein. Vorzugsweise jedoch kommuniziert sie mit der Hauptmaschinen-Software,
wobei z. B. Sollwerte, Anweisungen, Werte, Zeitabläufe und
Daten von anderen Einheiten empfangen werden und Logins, Stati,
Kalibrierungsergebnisse, etc. hochgeladen werden. Zugriff auf und
Ankopplung an dieses Modell mit seinen numerischen Werten, seinen
Aktivitäten,
etc., kann ausgeführt
werden, indem ein Benutzerschnittstellen-Terminal mit jeder Belichtungseinheit
bereitgestellt wird.
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3a und 3b stellen
einen Stützrahmen 4 dar,
auf welchem eine Vielzahl von Temperatursensoren 10 angebracht
ist. 3a zeigt einen Stützrahmen 4 in drei
Dimensionen, wobei die nach vorne gerichtete äußere Wand des Stützrahmens 4 weggelassen
worden ist, um das Innere des Stützrahmens 4 zu
zeigen. 3b zeigt eine ebene Ansicht
einer Seite der inneren zugewandten Wand des Stützrahmens. Wie erwähnt, können die
Temperatursensoren 10 auf der Innenseite oder der Außenseite des
Stützrahmens 4 oder
an beiden angeordnet sein. Weiter können die Temperatursensoren
oben auf dem Material angeordnet sein, aber jedenfalls innerhalb
des Materials, da dies ein spezielles genaues Lesen bereitstellt.
Die Ver teilung der Sensoren und ihre genaue Anzahl sind für die Erfindung
nicht kritisch. Jedoch kann, je größer die Anzahl von Sensoren
ist, umso genauer die Deformation abgeschätzt und somit kompensiert werden.
Die Sensoren 10 werden verwendet, um Temperaturen mit einer
Auflösung
von wenigstens 0,1 mK zu messen und außerdem sind sie für Nicht-Vakuum-Bedingungen geeignet,
sind geeignet für
eine Verwendung bei solchen Bedingungen, die in evakuierten Kammern
herausgefunden wurden. Es wird kommentiert, dass die absolute Genauigkeit
der Sensoren nicht wesentlich ist. Die Sensoren 10 sind
kleine und einfache Komponenten, die nicht großartig zur Komplexität des Rahmens 4 beitragen
und die Funktion oder Herstellbarkeit des Stützrahmens 4 nicht
beeinträchtigen.
Optional wird ein Schild 13 um den Sensor herum bereitgestellt,
um ihn von anderen Effekten des Projektionsstrahles zu schätzen. Da
der Projektionsstrahl durch den Rahmen durch Spiegel gelenkt wird,
ist es unwahrscheinlich, dass irgendeine wesentliche Menge von Strahlung
auf die Sensoren einfällt,
da die Sensoren auf dem Stützrahmen
angebracht sind, welcher nicht in dem Ausbreitungsweg des Projektionsstrahles
PB liegt. Jedoch schützen,
da Streuung bewirkt, dass eine bestimmte Lichtmenge in alle Winkel
reflektiert wird, die Schilde die Sensoren vor jedem gestreuten
Licht.
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Die
Deformation-Kompensationsverarbeitung kann zu bestimmten Zeitintervallen
ausgeführt werden,
während
der Apparat betriebsbereit ist. Alternativ kann sie kontinuierlich über eine
bestimmte Zeitspanne ausgeführt
werden, zum Beispiel während
einer Belichtung. Es wurde herausgefunden, dass die Verwendung der
vorliegenden Erfindung zu 90–98%
effektiv in einem Kompensation einer Deformation des Stützrahmens
ist, die durch Temperaturschwankungen bewirkt wird, der einen Verstärkungsfaktor
von 10 bis 50 aufweist. Somit können
die thermischen Anforderungen an das Material, aus dem der Rahmen
hergestellt ist, auf ein gewisses Maß entspannt werden, um wenigstens
eine vergleichbare thermische Stabilität mit herkömmlichen Rahmen zu erzielen.
Dadurch wird die Wahl von Materialien, die offen für Betrachtungen
für den
Stützrahmen
ist, weit erhöht,
zum Beispiel durch Metalle wie zum Beispiel Invar oder andere Materialien,
wie oben diskutiert.
-
Während bestimmte
Ausführungsformen
der Erfindung oben beschrieben wurden, wird angenommen, dass die
Erfindung anders als beschrieben ausgeübt werden kann. Die Erfindung
ist in den Ansprüchen
beschrieben.