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Die
Erfindung betrifft ein Linsensystem oder ein Linsenspiegelsystem,
insbesondere ein Projektionsobjektiv, zur Abbildung eines in einer
Objektebene des Linsensystems oder des Linsenspiegelsystems, insbesondere
des Projektionsobjektivs, angeordneten Musters, insbesondere einer
Objektstruktur, in eine Bildebene des Projektionsobjektivs mit Hilfe
eines Immersionsmediums, das zwischen einem optischen Element des
Linsensystems oder des Linsenspiegelsystems und der Bildebene angeordnet ist,
wobei zwischen dem Linsensystem oder dem Linsenspiegelsystem und
dem Immersionsmedium eine Schutzplatte angeordnet ist.
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Photolithographische
Projektionsobjektive sind Linsensysteme oder Linsenspiegelsysteme,
die zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen fein
strukturierten Bauelementen verwendet werden. Sie dienen dazu, Muster
von Photomasken oder Strichplatten, die auch als Retikel bezeichnet werden,
d. h. Objektstrukturen, auf einen mit einer lichtempfindlichen Schicht
beschichteten Gegenstand mit höchster
Auflösung
in verkleinerndem Maßstab
zu projizieren. Zur Erzeugung immer feinerer Strukturen in der Größenordnung
von 50 nm oder darunter trägt
die Erhöhung
der numerischen Apertur in erheblichen Umfang bei. Neben der Erhöhung der numerischen
Apertur des Projektionsobjektivs selber werden hierzu auch Immersionsmedien,
insbesondere Immersionsflüssigkeiten,
eingesetzt. Die erzielbare Auflösung
wird hierbei durch den Einsatz eines Medium mit einem hohen Brechungsindex
verbessert; die Technik wird als Immersionslithographie bezeichnet.
Ihr Vorteil liegt in der Verringerung der effektiven Arbeitswellenlänge. Bei
unveränderter
Lichtfrequenz lässt
sich hierdurch die wirksame Wellenlänge im Medium verkleinern,
wobei etablierte Techniken zur Lichterzeugung, zur Wahl der optischen Materialien,
zur Beschichtungstechnik, etc. unverändert übernommen werden können. Die
Verwendung von Immersionsmedien ist außerdem die Voraussetzung für den Einsatz
von Projektionsobjektiven mit höchsten
numerischen Aperturen im Bereich von 1 und insbesondere darüber.
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Bei
einer für
die Belichtung eingesetzten Wellenlänge von beispielsweise 193
nm zeichnet sich Reinstwasser mit einem Brechungsindex von n = 1,437
als geeignete Immersionsflüssigkeit
aus. In dem Artikel „Immersion
Lithography at 157 nm" von M.
Switkes und M. Rothschild, J. Vac. Sci. Technol. B 19(6), Nov./Dec.
2001, Seiten 1 ff., werden Immersionsflüssigkeiten auf Basis von Poylfluorpolyethern (PFPE)
vorgestellt, welche bei dieser Arbeitswellenlänge ausreichend transparent
sind und mit einigen, derzeit in der Mikrolithographie verwendeten
Photoresist-Materialien kompatibel sind. Eine getestete Immersionsflüssigkeit
hat bei 157 nm beispielsweise einen Brechungsindex von 1,37.
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Aus
der WO 03/077036 und WO 03/077037 sind refraktive Projektionsobjektive
für die
Mikrolithographie bekannt, die aufgrund hoher bildseitiger Apertur
für die
Immersions-Lithographie geeignet sind. Die
US 4 480 910 und
US 5 610 683 beschreiben für die Immersions-Lithographie
vorgesehene Projektionsbelichtungsanlagen mit Einrichtungen zur Einbringung
von Immersionsfluid zwischen dem Projektionsobjektiv und dem Substrat.
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Bei
Einsatz von Reinstwasser ergeben sich Probleme aufgrund der hohen
Aggressivität
des Wassers, das Kristallmaterialien wie Calciumfluorid, Strontiumfluorid,
Bariumfluorid oder Lithiumfluorid angreift und innerhalb kurzer
Zeit im Kontakt mit der Oberfläche
unbrauchbar macht. Die Oberfläche
optischer Bauelemente, die aus einem derartigen Material bestehen,
muss deshalb geschützt
werden. Dies geschieht entweder durch das Aufbringen einer dünnen Schicht
oder durch Ansprengen einer weiteren Platte als Schutzplatte oder
alternativ durch eine Zwischenimmersion zwischen dem Bauelement
und der Schutzplatte, wobei die Zwischenimmersion das Material des
optischen Bauelements nicht angreifen darf. Als dünne Schutzschicht
eignet sich eine Schicht aus Quarz, α-Saphir oder eine extrem dünne Diamantschicht.
Als Schutzplatte eignet sich eine angesprengte Platte aus Quarzglas.
Diese Materialien sind ausreichend resistent gegenüber Reinstwasser.
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Jedoch
ergibt sich beim Einsatz einer angesprengten Platte aus Quarzglas
und einem Kristallmaterial, das eine Plankonvexlinse als optisches
Bauelement ausbildet, das Problem der sich stark unterscheidenden
Ausdehnungskoeffizienten k von Quarzglas (k = 0,54·10–6 K–1)
und von Calciumfluorid (k = 18,9·10–6 K–1).
Dies führt
zu geometrischen Längendifferenzen
von 20 μm
in radialer Richtung bei einem Durchmesser von 50 mm und einem Temperaturunterschied
von mehr als 40° C,
wie er beispielsweise bei einem Transport in einem Frachtraum eines
Flugzeugs (Temperatur von ca. –20° C) und einer Montage-
oder Labortemperatur von ca. 22° C
auftritt.
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Übliche starre
Abdichtungen im Anschlussbereich der Schutzplatte an das optische
Element, wie sie durch Löten,
Ultraschallschweißen,
Bedampfen, etc. entstehen, müssen
hier versagen, da es bei den geometrischen Verschiebungen zum Ausfall
der starren Abdichtungen kommt.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen und eine
wirksame Abdichtung zur Verfügung
zu stellen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe bei einem Linsensystem oder einem Linsenspiegelsystem der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass seitlich an das Element
und/oder anschließend
an die Schutzplatte wenigstens ein Mittel angeordnet ist, das bewirkt,
dass der Partialdruck des Immersionsmediums an der äußeren Kontur
des Elements, insbesondere zwischen dem Element und der Schutzplatte,
viel geringer ist als über
der Immersionsflüssigkeit
selbst.
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Die
Erfindung beruht auf der Schaffung einer kombinierten Abdichtung
unter Einsatz einer flexiblen Dichtung bei gleichzeitiger Bereitstellung
eines Trockenraumes innerhalb des Bauelements.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass
das Mittel ein insbesondere flexibles Dichtungsmittel umfasst. Hierzu
ist eine Vielzahl von Dichtungskörpern
geeignet, die entweder eine elastische Form haben, etwa in der Form
eines Gummirings, oder als plastische Masse verformbar sind.
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Von
Vorteil ist eine Ausgestaltung der Erfindung, gemäß der wenigstens
ein Kanal zur Abführung
des Immersionsmediums aus dem Bereich zwischen dem Element und der
Schutzplatte vorhanden ist. Da sich eine Dichtung, insbesondere
eine flexible Dichtung, niemals vollständig gegen das Eindringen des
Immersionsmediums infolge von Diffusion, insbesondere von Grenzflächendiffusion,
abdichten lässt,
ist es günstig,
das in den Bereich, an den das optische Element angrenzt, eingedrungene
Immersionsmedium über
einen Kanal wieder zu entfernen, insbesondere kontinuierlich. Die
Grenzflächendiffusion
tritt an der Grenzfläche
zwischen einem flexiblen, an die Linse seitlich angrenzenden Dichtmittel
und der Linse selbst bzw. an der Grenzfläche zwischen einer die Linse
schützenden
Schutzplatte und dem Dichtmittel auf.
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Vorzugsweise
ist ferner zwischen dem Element und der Schutzplatte ein insbesondere
ringförmiger
Kanal, insbesondere im Bereich der äußeren Kontur der Schutzplatte
und/oder des Elements, zum Sammeln von Partikeln des Immersionsmediums
angeordnet. Dieser Kanal steht mit dem Kanal zum Abführen des
Immersionsmediums in Verbindung.
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Vorteilhaft
wird der ringförmige
Kanal wenigstens teilweise durch eine in die Schutzplatte und/oder
in das Element von außen
eingebrachte Ringnut gebildet.
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Von
Vorteil ist ein Linsensystem oder ein Linsenspiegelsystem, gemäß dem ein
Ringkanal mit einer ersten Leitung zum Zuführen eines inerten Mediums
und einer zweiten Leitung zum Abführen der Partikel des Immersionsmediums
in Verbindung steht. Dadurch lässt
sich eine kontinuierliche Entfernung eindiffundierten Immersionsmediums
aus der Nähe
des optischen Bauelements erzielen.
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In
einer Ausgestaltung des Linsensystems oder des Linsenspiegelsystems
ist vorgesehen, dass die Leitungen wenigstens teilweise durch das
Innere des Elements, insbesondere durch dessen optisch ungenutzten
Randbereich, hindurchlaufen. Insbesondere bei einem rechteckigen
Bildformat, beispielsweise einem Format von 8 mm × 26 mm,
kann dieser ungenutzte Bereich sehr groß sein, so dass ausreichend
Platz vorhanden ist, um im Randbereich Leitungen oder Kanäle zur Be-
und Entlüftung
einzubringen, ohne dass die Leitungen oder Kanäle in den lichtdurchstrahlten
Bereich hineinfallen. Dementsprechend kann zwischen der Linse und
der Schutzplatte nicht nur ein ringförmiger Kanal, wie oben beschrieben,
vorhanden sein, sondern auch ein beispielsweise rechteckförmiger Kanal,
der außerhalb
des lichtdurchstrahlten Gebiets liegt. Vorzugsweise bildet der Kanal
eine in sich geschlossene Struktur, so dass sich ein zusammenhängendes
Gebiet bildet, das zur Entlüftung
des Bereichs zwischen der Linse und der Schutzplatte dient. Es können jedoch
auch mehrere, voneinander unabhängige
Gebiete, beispielsweise kanalförmige
Zwischenräume,
von Ausnehmungen zwischen der Linse und der Schutzplatte vorhanden sein,
die jeweils zur Entlüftung
und zum Abführen
eines in diesen Raum eingedrungenen Immersionsmediums dienen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung kommt zwischen dem Element und
der Schutzplatte, insbesondere angrenzend an den Ringkanal, eine
Dichtung zum Einsatz.
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Hierbei
erweist es sich insbesondere als vorteilhaft, wenn die Dichtung
als durchgehende Ringdichtung aus einem festen elastischen Material,
insbesondere als Butyl-, Silikon- oder Acryldichtung, ausgebildet
ist. Alternativ lässt
sich jedoch auch eine andere Abdichtmasse einsetzen. Wenn die Schutzplatte
sehr dünn
ist, also beispielsweise eine Stärke von
weniger als 50 μm
hat, folgt sie trotz unterschiedlicher Wärmeausdehnung dem von der Steifigkeit
her bestimmenden Element, also der Kristalllinse; die Abdichtung
kann dann auch steif sein.
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In
einer Ausgestaltung lässt
sich die Dichtung zwischen zwei wenigstens im wesentlichen koplanaren
Flächen
einsetzen, die einerseits von dem Element und andererseits von der
Schutzplatte gebildet werden. Alternativ lässt sich beispielsweise vorsehen,
dass die Dichtung zwischen zwei im wesentlichen unter einem spitzen
oder einem rechten Winkel zueinander stehenden Flächen des
Elements und der Schutzplatte angeordnet ist.
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Vorteilhaft
ist es, wenn in dem Kanal und/oder in einer zusätzlichen, zwischen dem Element
und der Schutzplatte eingebrachten Kammer ein Aufnahmemittel als
Träger
zur Aufnahme des Immersionsmittels durch eine chemische Reaktion
oder infolge von Adsorption oder Absorption vorhanden ist.
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Ebenso
ist ein Linsensystem oder ein Linsenspiegelsystem von Vorteil, bei
dem dem Aufnahmemittel ein Indikator, insbesondere ein Farbindikator,
beigefügt
ist, der den Verbrauch des Aufnahmemittels infolge der Reaktion,
der Adsorption oder der Absorption anzeigt. Hierzu eignet sich Silicagel,
dem Kobaltchlorid als Farbindikator beigesetzt ist. Wenn die Trocknungseigenschaft
des Silicagels erschöpft ist,
wechselt das Kobaltchlorid seine Farbe von blau nach rosa. Es ist
bedeutsam, dass das Trocknungsmittel auch nach der Aufnahme von
Wasser weiterhin chemisch inert bleibt. Es versteht sich, dass auch
andere Materialien als Silicagel zum Einsatz kommen können.
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Von
Vorteil ist ein Linsensystem oder ein Linsenspiegelsystem, bei dem
das Aufnahmemittel in einen insbesondere an die Form des Kanals
und/oder der Kammer angepassten, insbesondere zylinderförmigen,
Träger
oder in mehrere, insbesondere zylindersegmentförmige Träger eingebracht ist.
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Ebenso
ist es aber auch denkbar, dass der Träger eine Porenstruktur aufweist,
wobei das Aufnahmemittel in der Porenstruktur eingebettet ist. Eine derartige
Porenstruktur lässt
sich beispielsweise durch den Einsatz von Schaumglas oder Metallschaum
realisieren.
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In
einer anderen Ausgestaltung des Linsensystems oder des Linsenspiegelsystems
wird in die Ringnut ein mit einem Aufnahmemittel getränktes, insbesondere
hochgetrocknetes, Band oder eine mit dem Aufnahmemittel getränkte, insbesondere
hochgetrocknete, Schnur als Träger
eingebracht; hierbei wird das Band bzw. die Schnur mit Vorteil mehrfach um
die Ringnut gewickelt, bis es bzw. sie die Ringnut vorzugsweise
vollständig
ausfüllt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des Linsensystems oder des Linsenspiegelsystems
ist vorgesehen, dass auf das Element im Bereich der Anordnung der
Mittel, die bewirken, dass der Partialdruck des Immersionsmediums
zwischen dem Element und der Schutzplatte viel geringer ist als
zwischen der Schutzplatte und dem Muster, insbesondere einer Objektstruktur,
insbesondere im Bereich des Kanals oder einer anderen Kontur zur
Aufnahme einer Dichtung eine Schutzbedampfung aufgebracht ist, die
das Element gegen Wasser und/oder UV-Strahlung schützt. Der
UV-Schutz wird insbesondere ausschließlich im Randbereich vorgesehen;
dadurch ist das Dichtmaterial wenigstens weitgehend gegen UV-Strahlung
geschützt.
Hierbei kann auf einer benachbarten Linsenfläche, aber auch auf der Schutzplatte,
eine UV-Schutzschicht
aufgebracht sein, die im Falle einer durchzulassenden Wellenlänge von 193
nm beispielsweise aus Zirkondioxid (ZrO2)
besteht.
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Zusätzlich oder
alternativ zu den oben beschriebenen Maßnahmen lässt sich ein Linsensystem oder
ein Linsenspiegelsystem so ausgestalten, dass das seitlich angeordnete
Mittel aus einem starren Material, insbesondere aus demselben Material oder
einem ähnlichen
Material besteht wie das Element, insbesondere aus Calciumfluorid,
Strontiumfluorid, Bariumfluorid oder Lithiumfluorid, oder aus Siliciumdioxid
oder aus Glas, insbesondere Quarzglas, ausgebildet ist, wobei die
Schutzplatte und das Mittel aus demselben Material bestehen.
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Beim
Einsatz von Materialien für
den die Schutzplatte bildenden Körper
muss berücksichtigt werden,
dass neben der chemischen Resistenz auch dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten
eine große
Bedeutung zukommt. Hierbei müssen
zwei Fälle
unterschieden werden: eine dünne
Schutzplatte, deren Dicke etwa zwischen 5 μm und 100 μm liegt, und eine dicke Schutzplatte,
deren Dicke größer als etwa
100 μm ist
und die bis etwa 10 mm stark sein kann.
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Der
thermische Ausdehnungskoeffizient des beispielsweise aus Calciumfluorid
(CaF2) bestehenden Linsenmaterials ist durch
die Wahl des optischen Materials vorgegeben. Die Schutzplatte kann,
wie bereits bekannt ist, aus Quarzglas bestehen, das jedoch eine
im Vergleich zum Calciumfluorid extrem kleine thermische Ausdehnung
aufweist. Als weiteres Material für den Einsatz bei einer Wellenlänge von 248
nm eignet sich aber auch Bornitrid, das eine hexagonale Kristallstruktur
hat und dessen optische Achse parallel zur optischen Achse des Linsensystems
ausgerichtet wird. Bornitrid hat einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
von 3,5·10–6 K–1.
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Alternativ
eignet sich Saphir (Al2O3),
dessen kristallographische Hauptachse ebenfalls parallel zur optischen
Achse ausgerichtet werden muss. Seine thermische Ausdehnung senkrecht
zur optischen Achse, d. h. angrenzend an eine beispielsweise aus Calciumfluorid
bestehende Linse, beträgt
7,15·10–6 K–1.
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Ein
anderes geeignetes Material ist Berylliumoxid (BeO), das eine ebenfalls
eine hexagonale Kristallstruktur aufweist und dessen thermische
Ausdehnung 5,64·10–6 K–1 senkrecht
zur Richtung der optischen Achse beträgt.
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Ein
weiteres Material, das für
die Ausbildung der Schutzplatte bei Licht der Wellenlänge 248
nm eingesetzt werden kann, ist Diamant. Seine thermische Ausdehnung
beträgt
1,25·10–6 K–1.
Ebenso geeignet ist Magnesiumspinell, der eine thermische Ausdehnung
von 6,97·10–6 K–1 hat.
Auch Scandiumaluminiumgranat (Sc3Al5O12) mit einer thermischen Ausdehnung
von 7,7·10–6 K–1 ist
geeignet.
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Darüber hinaus
können
auch andere Materialien eingesetzt werden, wobei sich sowohl kubisch-isotrope
als auch einachsig-anisotrope Materialien verwenden lassen.
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Die
Verwendung von optisch-einachsigen Materialien knüpft allerdings
an die Verwendung von senkrecht oder parallel polarisiertem Licht,
ebenen Flächen
und geringem bildseitigen Telezentriefehler des Projektionssystems
an.
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Wenn
doppelbrechende Materialien eingesetzt werden, müssen die Plattendicken so dünn gewählt werden,
dass die Doppelbrechung den Bildaufbau nicht stört.
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Wenn
Quarzglas oder eines der oben aufgeführten Materialien auf die im
Strahlengang letzte Linse angesprengt wird, darf die Dicke der angesprengten
Schutzplatte eine Stärke
im Bereich zwischen 5 μm
und 100 μm
nicht überschreiten,
um zu verhindern, dass es zwischen der Linse und der Schutzplatte
zu Gleitbewegungen kommt. Ein seitlich der Schutzplatte angebrachtes
Mittel hat dann vorzugsweise einen Ausdehnungskoeffizienten, der
an den der Linse angepasst ist. Im Fall von Calciumfluorid beträgt dieser
somit vorzugsweise auch 18,9·10–6 K–1. Das
seitlich angebrachte Mittel besteht also seinerseits aus Calciumfluorid
oder aus einem Metall oder einer Metalllegierung, das bzw. die die
gleiche oder eine ähnliche
thermische Ausdehnung aufweist, beispielsweise Messing, das einen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 18·10–6 K–1 hat.
Um das Messing ausreichend gegen Korrosion zu schützen, wird
es vorzugsweise vernickelt.
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Wenn
die Schutzplatte jedoch eine Stärke hat,
die erheblich größer ist
als 100 μm,
also beispielsweise 0,5 mm bis 10 mm, überwiegt die Eigensteifigkeit
der Schutzplatte. In diesem Fall ist von einer Ansprengung abzusehen,
wenn ein Temperaturbereich von wenigen Grad überschritten wird. Die Ansprengkräfte reichen
bei derartigen Dicken der Schutzplatte nicht mehr aus, und es kommt
zu Scherungen, die teilweise zu permanenten Spannungen im Linsenelement
führen.
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Daher
wird erfindungsgemäß ein Anschluss zwischen
der Schutzplatte an die letzte Linse derart vorgesehen, dass die
Schutzplatte kräftefrei
gegenüber
der Linse gleiten kann. Dies kann durch den Einsatz einer Immersionsflüssigkeit
erreicht werden, die beispielsweise eine Dicke von weniger als 50 μm hat. Es
kann auch ein dünner
Film, beispielsweise ein Ölfilm,
eingesetzt werden. Alternativ lassen sich auch dünne Schichten aus einem ausreichend
elastischen Festkörpermaterial
realisieren, beispielsweise aus Teflon (Tetrafluorethylen). Diese
Schichten können jedoch
nur wenige Nanometer stark sein.
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Falls
die Schutzplatte eine Dicke hat, die im Bereich zwischen 0,5 und
10 mm liegt, muss der thermische Ausdehnungskoeffizient des seitlich
angebrachten Mittels nach dem der Schutzplatte ausgewählt werden.
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Wenn
die Schutzplatte aus Siliciumdioxid mit einem Ausdehnungskoeffizienten
von 5,4·10–6 K–1 besteht,
wird als seitlich angebrachtes Mittel vorzugsweise ebenfalls Siliciumdioxid
eingesetzt. Alternativ kann eine Eisen-Nickel-Legierung, beispielsweise
Invar oder Superlnvar, verwendet werden, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
von 1,0·10–6 K–1 hat.
Aus Gründen
des Korrosionsschutzes muss das aus einer Eisen-Nickel-Legierung
bestehende Mittel vernickelt werden.
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Wenn
die Schutzplatte aus Magnesiumspinell besteht, das einen Ausdehnungskoeffizienten von
6,97·10–6 K–1 hat,
wird als seitlich angebrachtes Mittel ein Glas von Schott, beispielsweise
Schott UBK 7, Schott K 50, Schott UK 50 oder Schott BAK 4 eingesetzt.
Diese Gläser
haben jeweils einen Ausdehnungskoeffizienten von 7,0·10–6 K–1.
Alternativ kommt für
das seitlich angebrachte Mittel auch in diesem Fall ein Metall oder
eine Metalllegierung in Betracht.
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Durch
eine derartige Konstruktion wird eine trogförmige Ummantelung des gegen
das Immersionsmedium zu schützenden
Bauelements geschaffen, die dieses schützt, auch wenn teilweise in
das Immersionsmedium eintaucht.
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Von
Vorteil ist hierbei, wenn das Element im Bereich des seitlich angeordneten
Mittels wenigstens teilweise einen sich in Richtung zu der von der Schutzplatte bedeckten
Seite des Elements verjüngenden
kegelförmigen
Umfang aufweist, wobei das das Element seitlich überdeckende Mittel selber ebenfalls
wenigstens teilweise kegelförmig
ausgebildet ist.
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Vorzugsweise
ist das seitlich angeordnete Mittel mit der Schutzplatte auf der
Unterseite des Elements zu einem trogförmigen Körper verbunden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das seitlich angeordnete Mittel
mit der Schutzplatte verklebt oder durch ein Metall oder ein Metalloxid,
durch Verschweißen
oder Löten
mit der Schutzplatte verbunden oder an diese angesprengt.
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Bei
einer Weiterbildung des Linsensystems ist das seitlich angeordnete
Mittel zusätzlich
an einem einer Innenseite des trogförmigen Körpers zugewandten stumpfen
Winkel mit der Schutzplatte verklebt ist, insbesondere durch einen
anorganischen Kleber.
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Erfindungsgemäß lässt sich
vorsehen, dass das Linsensystem zwischen dem Element und dem seitlich
angeordneten Mittel einen Abstand aufweist.
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Bei
einer anderen Weiterbildung ist das Mittel im Bereich des Abstandes
mit einer als UV-Strahlenschutz dienenden Beschichtung bedeckt ist.
Zusätzlich
kann auch im Bereich zwischen der Schutzplatte und der Unterseite
der Linse eine Bedampfung aufgebracht sein.
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Als
zusätzliche
Maßnahme
zum Schutz des optischen Elements lässt sich vorsehen, dass das Mittel
und die Schutzplatte im Verbindungsbereich auf der Außenseite
eine Schutzbedampfung, insbesondere aus Siliciumdioxid, aufweisen.
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Das
seitlich des optischen Elements angebrachte Mittel kann in seiner
inneren und/oder in seiner äußeren Wandung
stellenweise wenigstens eine Ausnehmung aufweisen. Eine auf der
Innenseite angebrachte Ausnehmung hat eine Gelenkfunktion und erhöht die Elastizität des Mittels.
Die Wandung des Mittels lässt
sich auf der Innenseite auch mehrfach übereinander (in der Ausbreitungsrichtung
des Lichtes betrachtet) mit Ausnehmungen versehen. Auch auf der
Außenkontur
des Mittels lassen sich Ausnehmungen oder Vertiefungen erzeugen,
beispielsweise durch Einfräsungen.
Hierdurch sinkt die Steifigkeit im unteren Bereich, um eine Dehnung
oder Stauchung des Mittels in Umfangsrichtung zu ermöglichen.
Andererseits bleibt das Mittel, das die Form eines Ringes aufweist,
in seinem oberen, von der Schutzplatte abgewandten Bereich steif,
da dieser weder gestaucht noch gedehnt werden muss. Durch die verbleibende
Verrippung behält
das Mittel eine ausreichende Stabilität und Steifigkeit.
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Ein
Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass mit dem Immersionsmedium
nur hochreine, nicht ausgasende Oberflächen in Verbindung kommen,
wie sie beispielsweise durch eine Schutzplatte aus Siliciumdioxid
und eine ebenfalls aus Siliciumdioxid bestehende seitliche Umgrenzung
gebildet wird, wobei zusätzlich
noch eine Siliciumdioxid enthaltende Versiegelung an der Verbindungsstelle
zwischen der Schutzplatte und der seitlichen Verkleidung verwendet
werden kann.
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Bei
einem erfindungsgemäß mit einer Schutzplatte
verbundenem optischen Bauelement können nur Temperaturunterschiede
auftreten, die von der elastischen Struktur der Anordnung aufgenommen
werden. Die zwischen der Schutzplatte dem seitlichen Schutzmittel
vorhandenen Hohlräume
sind für
einen von außen
eingebrachten Gasstrom stets zugänglich.
Da sich der Wasserspiegel stets unterhalb des oberen Randes des
konischen Schutzteils befindet, ist lediglich konstruktiv ein einfacher
Spritzschutz von oben für
den Zwischenraum zwischen dem Bauelement, beispielsweise der aus
Calciumfluorid aufgebauten Linse, und dem seitlich angebrachten
Mittel vorzusehen.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Aufbringen der
Schutzplatte und des Mittels an ein einen kegelförmigen Umfang aufweisendes
Element eines Linsensystems, insbesondere eines Projektionsobjektivs.
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Erfindungsgemäß ist das
Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Element mit seiner von
der Schutzplatte zu bedeckenden Seite nach oben in einer Halterung
gehalten wird, dass anschließend
ein seitlich anzubringendes einen Abschnitt eines Hohlkegels bildendes
Mittel über
den Umfang des Elements gestülpt
wird, bis es unterhalb des Niveaus der von der Schutzplatte zu bedeckenden
Seite abgesunken ist, und dass anschließend die Schutzplatte aufgelegt
auf die von ihr zu bedeckende Fläche
aufgelegt, insbesondere angesprengt, wird.
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Dieses
Verfahren wird dadurch weitergebildet, dass das Element zusammen
mit der Schutzplatte und dem seitlich anzubringende Mittel miteinander derart
miteinander gedreht werden, dass die Schutzplatte wenigstens im
wesentlichen unterhalb des Elements liegt und dass darauf die Schutzplatte
und das Mittel zu einem trogförmigen
Körper
miteinander verbunden werden. Das Mittel wird vorzugsweise an die Schutzplatte
oder den Schutzkörper
angesprengt oder angeklebt; es kann jedoch auch auf andere Weise
mit diesem verbunden werden.
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Eine
weitere Verfahrensmaßnahme
besteht darin, dass das Mittel und/oder die Schutzplatte auf der
von dem Element abgewandten Seite, insbesondere im Übergangsbereich
von dem Mittel zu der Schutzplatte, versiegelt wird, wie durch das
Aufdampfen oder Abscheiden einer oxidischen Verbindung, insbesondere
einer Quarz-Schutzschicht.
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Ein
zusätzlicher
Verfahrensschritt kann darin bestehen, dass das Mittel auf der Außenseite
wenigstens bereichsweise mit Ausnehmungen versehen wird, insbesondere
durch Abfräsen.
Hierbei lässt sich
beispielsweise eine Rippenstruktur erzeugen.
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Eine
Zusatzmaßnahme
besteht in vorteilhafter Weise darin, dass die Schutzplatte und
das Mittel im Bereich des zwischen ihnen gebildeten stumpfen Winkels
miteinander verklebt werden.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf den Einsatz eines Linsensystems
oder eines Linsenspiegelsystems bzw. Spiegellinsensystems, in dem
in wenigstens einem optischen Element das Abführen von Partikeln des Immersionsmittels
aus einem Bereich zwischen der Schutzplatte und dem Element oder aus
einem Bereich zwischen der Schutzplatte, dem Mittel und dem Element
vorgesehen wird.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass ein Inertgas, insbesondere Stickstoff oder ein Edelgas über eine
erste Leitung zu dem Bereich geführt
wird, in diesem die Partikel mitreißt und über eine zweite Leitung aus
dem Bereich wegführt.
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Durch
die Erfindung wird eine Degradation des optischen Bauelements, insbesondere
einer Linse; vermieden, indem vor das optische Bauelement eine Schutzplatte
gebracht wird, die es gegen das Immersionsmedium, insbesondere die
Immersionsflüssigkeit
wie Reinstwasser, schützt.
Damit wird eine Verlängerung
der Lebensdauer der Linse innerhalb des Projektionsobjektivs und
somit des gesamten optischen Systems erreicht. Im Regelfall kommt
zwar nur das im Lichtweg letzte Element mit einem Immersionsmedium
in Berührung;
jedoch lässt
sich die Erfindung auch dann mit Vorteil einsetzen, wenn es sich um
das im Lichtweg erste Element oder um ein innerhalb des Projektionsobjektivs
angeordnetes optisches Element handelt.
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In
allgemeiner Weise betrifft ein optisches Element mit wenigstens
zwei optisch wirksamen Flächen,
wenigstens einem, wenigstens eine optische Fläche überdeckenden und an dieser,
wenigsten teilweise, an einer Anlagefläche anliegenden Schutzkörper.
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Erfindungsgemäß ist das
optische Element dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem optischen
Element und dem Schutzkörper
außerhalb
der Anlagefläche
ein Zwischenraum ausgebildet ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist der Schutzkörper im Bereich der Anlagefläche an das
optische Element angesprengt; und eine dünne Schutzplatte mit einer
Stärke
im Bereich zwischen 5 μm
und 100 μm
ist sowohl an das letzte optische Element, d. h. in Richtung der
Immersionsflüssigkeit,
als auch an den Schutzkörper
angesprengt. Dies bedeutet, dass der Schutzkörper das optische Element an
dessen äußerer Kontur
umgibt, so dass dieses und der Schutzkörper aneinander angrenzende
Grenzflächen
bilden, die beide von der Schutzplatte überdeckt werden.
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Der
Zwischenraum ist alternativ entweder offen oder abgeschlossen. Der
Zwischenraum ist in vorteilhafter Weise durch eine Ausnehmung in
dem optischen Element und/oder dem Schutzkörper geformt.
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Vorzugsweise
ist der Zwischenraum durch einen Kleber und/oder eine Dichtungsmasse
abgeschlossen. Mit Vorteil wird vorgesehen, dass der Zwischenraum über eine
Zu- und Ableitung für
ein Fluid verfügt.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf den Einsatz eines im Zwischenraum
eingesetzten partialdruckreduzierenden Materials, das bezüglich einer Substanz,
insbesondere bezüglich
eines Immersionsmediums, den Partialdruck reduziert. Das Material
vermindert den Partialdruck beispielsweise durch eine chemische
Reaktion oder durch Adsorption des Immersionsmedium.
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Mit
Vorteil ist außerdem
vorgesehen, dass das optische Element eine dicke plankonvexe oder plankonkave
Linse ist, wobei der Schutzkörper
wenigstens die plane optische wirksame Fläche überdeckt. Die Linse enthält vorzugsweise
Calciumfluorid oder ein fluoridhaltiges Material.
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Ein
Schutzkörper,
der eine planparallele oder wenigstens nahezu planparallele Platte
im Bereich der Anlagefläche
umfasst, erweist sich als vorteilhaft.
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Mit
Vorteil umfasst der Schutzkörper
wenigstens ein Randelement zur wenigstens teilweisen Überdeckung
der optisch nicht wirksamen Randfläche der Linse.
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In
vorteilhafter Weise ist der Zwischenraum im Bereich der planparallelen
der planparallelen oder wenigstens nahezu planparallelen Platte
und/oder des Randelements gebildet.
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Zusätzlich lässt sich
vorsehen, dass der Zwischenraum ringförmig die Anlagefläche mit
der planparallelen Platte in der Nähe des Rand oder am Rand des
optischen Elements umgibt.
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Ebenso
ist es von Vorteil, wenn das optische Element mit seinem Schutzkörper wenigstens
teilweise in eine Immersionsflüssigkeit
eintaucht.
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Eine
andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass
durch den Zwischenraum die Anlagefläche des Schutzkörpers an
der optisch wirksamen Fläche
einem reduzierten Dampfdruck der Immersionsflüssigkeit ausgesetzt ist. Zusätzlich lässt sich
vorsehen, dass die Linse über
eine Zwischenimmersionsflüssigkeit
von dem Schutzkörper
getrennt ist.
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Nachstehend
wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Schnittansicht in Richtung der optischen Achse (senkrechte Schnittansicht)
durch eine oberhalb eines Immersionsmediums angeordnete und von
diesem durch eine Schutzplatte getrennte Linse,
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2 einen
vergrößerten Ausschnitt
aus 1,
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3 eine
Schnittansicht in der Ebene der Verbindung zwischen der Linse und
der Schutzplatte,
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4–9 vergrößerte Detailansichten
im Verbindungsbereich zwischen der Schutzplatte und der Linse in
senkrechter Schnittansicht,
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10, 11 Draufsichten
auf eine Ebene der Schutzplatte, die von einem Träger bzw.
von einem Band mit einem Trocknungsmaterial umgeben ist,
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12 eine
vergrößerte Schnittansicht
im Detail im Anschlussbereich der Schutzplatte an die Linse mit
einem Trocknungsmittel,
-
13 eine
an ihrer dem Gehäuse
zugewandten Seite kegelförmig
geschliffene Linse,
-
14 die
Linse nach 13 in Verbindung mit einem eine
Grundplatte und eine Seitenplatte aufweisenden Schutzkörper in
einer senkrechten Schnittansicht,
-
15 einen
vergrößerten Ausschnitt
aus 15, wobei zusätzlich
eine Klebestelle und eine aufgedampfte Schicht vorhanden sind,
-
16, 17 die
Seitenplatte gemäß 14 mit
zusätzlich
auf der Innenseite eingebrachten Vertiefungen,
-
18, 19 Bearbeitungsschritte
zum Aufbringen des Schutzkörpers
auf die Linse gemäß 13, 14,
-
20 den
Anschlussbereich zwischen der Linse und der Grundplatte sowie der
Seitenplatte des Schutzkörpers,
-
21 die
Seitenplatte mit zusätzlichen,
von der Außenseite
eingebrachten Vertiefungen,
-
22 eine
Schnittansicht in Richtung der optischen Achse (senkrechte Schnittansicht)
durch eine weitere, oberhalb eines ersten Immersionsmediums angeordnete
und von diesem durch eine Schutzplatte und ein zweites Immersionsmedium
getrennte Linse,
-
23 eine
Schnittansicht durch die Linse gemäß 22, wobei
zusätzlich
eine Klemmvorrichtung zur Verbindung zwischen der Linse und der Schutzplatte
vorgesehen ist, und
-
24 eine
weitere Schnittansicht einer durch eine Schutzplatte und einen Seitenschutz
geschützten
Linse in Richtung der optischen Achse.
-
Eine
in einem Projektionsobjektiv als letztes optisches Element eingebrachte
Plankonvexlinse 1 (1, 2)
besteht vorzugsweise aus einem Fluoridkristall, vorzugsweise aus
Calcium-, Strontium- oder Bariumfluorid. Die Verwendung von Fluoridkristallmaterial
für das
letzte optische Element ist bei Systemen für Arbeitswellenlängen von
157 nm oder darunter nahezu zwingend, da andere optische Materialien,
beispielsweise synthetisches Quarzglas, für diese Wellenlänge nicht
ausreichend transparent sind. Auch bei Systemen, die bei größeren Wellenlängen arbeiten,
beispielsweise bei 193 nm, kann die Verwendung von Calciumfluorid
für das
letzte optische Element günstig
sein, da dieses nahe der Bildebene angeordnete Element hohen Strahlungsbelastungen
ausgesetzt ist und Calciumfluorid im Gegensatz zu synthetischem
Quarzglas eine geringere Neigung zu strahlungsinduzierten Dichteänderungen aufweist.
Da es jedoch gegenüber
Reinstwasser nicht beständig
ist, wird es durch dieses als Immersionsmedium 2 ziemlich
rasch angegriffen, so dass die Linse 1 durch eine eine
starre Beschichtung bildende Schutzplatte 3 von dem Immersionsmedium 2 getrennt
wird. Die Schutzplatte 3 besteht beispielsweise aus dem
gegenüber
dem Wasser inerten Siliciumdioxid oder Quarzglas.
-
Um
ein Eindringen des Immersionsmediums 2 zu verhindern, dessen
oberer Pegel seitlich der Linse 1 höher ragt als das obere Niveau
der Schutzplatte 3, ist im Anschlussbereich der Linse 1 und
der Schutzplatte 3 eine ringförmige Dichtung 4 vorhanden,
die beispielsweise von einer Butylabdichtungsmasse gebildet wird,
insbesondere einem Butylkautschuk.
-
Jedoch
gelingt durch die flexible Dichtung 4 keine vollständige Abdichtung
der Linse 1 gegenüber dem
Immersionsmedium 2, so dass auch im Bereich zwischen der
Dichtung 4, der Linse 1 und der Schutzplatte 3 ein
geringer Partialdruck des Immersionsmediums 2 herrscht.
Daher ist auf der Innenseite der Dichtung 4 zwischen der
Linse 1 und der Schutzplatte 3 ein Hohlraum in
Form einer Kammer oder eines insbesondere ringförmig zwischen der Linse 1 und der
Schutzplatte 3 verlaufenden Kanals 5 vorgesehen,
der mit einem Zuleitungs- und einem Ableitungskanal 6, 7 verbunden
ist, um den Kanal oder die Kammer 5 mit einem über den
Zuleitungskanal 6 einströmenden Inertgas wie z. B. Stickstoff
zu spülen
und dadurch das eingedrungene Immersionsmedium 2 über den
Ableitungskanal 7 zu entfernen.
-
Die
Kanäle 6, 7 sind
entweder in ihrem unteren Bereich in den Körper der Linse 1 eingebracht, oder
sie verlaufen als ganze innerhalb eines die Linse 1 wie
auch alle übrigen
Bauelemente aufnehmenden Gehäuses 8.
Ob die zur Bildung des Kanals oder der Kammer 5 erforderlichen
Konturen in der Linse 1 oder in der Schutzplatte 3 angebracht
sind oder ob sowohl in der Linse 1 als auch in der Schutzplatte 3 Konturen
vorgesehen sind, hängt
im wesentlichen von der Dicke der Schutzplatte 3 bzw. der
Schutzplatte 34 (vgl. 22, 23)
ab; dies bedeutet, dass bei einer dickeren Schutzplatte 3, 34 die
Kontur bevorzugt in der Schutzplatte 3, 34 eingebracht
wird.
-
Aufgrund
der Elastizität
der Dichtung 4 kann diese Scherungen zwischen der Linse 1 und
der Schutzplatte 3 sicher aufnehmen. Während des Betriebs durchströmt – entweder
kontinuierlich oder in bestimmten, vorgegebenen Zeitabständen oder
bei Überschreiten
eines vorgegebenen, maximal zulässigen
Partialdrucks – ein
trockenes Gas den Hohlraum bzw. den Kanal 5 und damit den
Rand des Ansprengbereichs und hält
diesen trocken in dem Sinne, dass dort der Partialdruck der Immersionsflüssigkeit
reduziert ist und ständig
auf einem möglichst
niedrigen Niveau gehalten wird.
-
Die
Schutzplatte 3 kann ferner in vorteilhafter Weise bei Beschädigung auch
vor Ort, d. h. am Projektionsobjektiv, wieder abgelöst und gegen
eine Ersatzplatte ausgetauscht werden. Dazu wird die ringförmige Abdichtung
mit einem extrem dünnen
Werkzeug getrennt, und anschließend
wird die Schutzplatte 3 abgesprengt. Eine neue Platte wird
aufgesprengt und sodann wieder im Randbereich umlaufend abgedichtet.
Es versteht sich, dass die optischen Parameter wie die Brechzahl,
die Dicke, der optische Durchgang der Ersatzplatte der zuvor angebrachten
Platte 3 entsprechen müssen.
-
Der
Kanal 5 kann verschiedene Querschnittskonturen aufweisen,
beispielsweise eine Rechteckkontur oder eine trogförmige Kontur,
wie 4 und 5 zeigen. Dabei wird die kanalbildende
Ausnehmung vorzugsweise an der Schutzplatte 3 gefertigt,
um den Fertigungsaufwand zu minimieren. Alternativ oder zusätzlich kann
jedoch auch an der Linse 1 eine entsprechende kanalbildende
Ausnehmung, z. B. eine Ringnut, angebracht werden. Entsprechend
hat auch die Dichtung 4 verschiedene Formen. Wenn sie von
einer plastisch verformbaren Masse gebildet wird, wird gemäß der in 4 dargestellten
Ausführungsform,
bei der die kanalbildende Ausnehmung einen stufenförmigen Rand
der Schutzplatte 3 bildet, am äußeren Umfang des stufenförmigen Rands
eine Manschette 9 eingefügt, um ein Eindringen der Abdichtmasse
in den durch den stufenförmigen
Rand der Schutzplatte 3, der Manschette 9 und
der planen Fläche
der Linse 1 gebildeten Kanal 5 zu verhindern.
Die Ausführungsform
gemäß 5, bei
der die kanalbildende Ausnehmung, z. B. eine ringförmige Nut
in der planen Fläche
der Schutzplatte 3 ist, die in der Nähe des Rands der Schutzplatte 3, diesem
etwa folgend, angebracht ist, zeichnet sich dadurch aus, dass besonders
wenig Abdichtmasse benötigt
wird.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel (6)
kann in der Linse 1 oberhalb des Kanals 5 ein in
den Anfang des Kanals 7 hineinragender Vorsprung 10 vorgesehen
sein, der von der Kontur der Linse 1 gebildet wird, d.h.
die Linse umfasst wenigstens einen Teil der den Kanal bildenden
Ausnehmung. In einer Ausführungsform
wird die für
den Kanal 5 und die Dichtung 4 erforderliche Ausnehmung von
der Linse 1 gebildet.
-
In
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung (7) ist in
der Linse 1 eine Vertiefung (z.B. in Form einer Ringnut)
mit einem z.B. trapezförmigen Querschnitt
zur Bildung des Kanals 5 eingearbeitet. Die in 6, 7 dargestellten
Konturen können beispielsweise
durch duktiles Drehen eines Calciumfluorid-Kristalls hergestellt
werden, wobei dieser Prozess spannungsarm durchgeführt werden
muss. Dies gelingt durch geringe Vorschübe bei der Bearbeitung, durch
den Einsatz eines Schleifmittels mit einem feinen und scharfen gebundenen
Korn als Schleifmittel, duktiles Drehen im Mikrometer-Bereich sowie
bei Bedarf durch anschließendes Ätzen und Polieren
der umlaufenden Kontur.
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Der
Kanal 5 kann ganz oder teilweise durch ein permanent in
ihm verbleibendes Trocknungsmittel 11 ausgefüllt werden.
Dadurch können
Belüftungsbohrungen
in der Linse 1 zur Bildung der Kanäle 6, 7 entfallen.
Die Kammer oder der Kanal 5 zur Aufnahme des Trocknungsmittels 11 wird
vorzugsweise erst nach dem Ansprengen der Schutzplatte 3 mit
dem Trocknungsmittel 11 befüllt. Anschließend wird
die Dichtung 4 angebracht. Der Raum für den Kanal 5 und
die Dichtung 4 wird z.B. durch Abtragen der Schutzplatte 3 an
ihrem oberen äußeren Rand gebildet,
wodurch sich in etwa ein stufenförmiger Rand
an der Schutzplatte 3 ergibt.
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Alternativ
oder zusätzlich
wird der Raum für den
Kanal 5 und die Dichtung 4 durch Abtragen des unteren äußeren Randes
der Linse 1 erzeugt, wie 9 zeigt.
In diesem Fall lässt
sich die Schutzplatte 3 vorteilhaft sehr dünn als angesprengte
Platte ausgestalten, beispielsweise mit einer zwischen 5 μm und 100 μm liegenden
Dicke; auch eine makroskopische Dicke von 1 mm ist möglich. In
diesem Fall wird die Schutzplatte 3 allerdings vorzugsweise
durch eine wenige Millimeter oder auch nur wenige Nanometer starke
Teflonschicht oder mit einer organischen Immersion geschützt.
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Dem
Trocknungsmittel 11 lässt
sich zusätzlich
ein Indikator zugeben, so dass bei der Kontrolle und regelmäßigen Reinigung
der Schutzplatte 3 der Zustand des Trocknungsmittels 11 hinsichtlich
seiner Funktionsfähigkeit
erkennbar ist. Wenn dann die Kapazität des Trocknungsmittels 11 erschöpft ist,
was durch den Indikator angezeigt wird, lässt sich die Dichtung 4 in
der Dichtspalte öffnen,
um das Trocknungsmittel 11 auszutauschen. Um diesen Austauschvorgang
auch vor Ort einfach ausführen
zu können,
wird das Trocknungsmittel 11 vorzugsweise in einen Träger eingebracht,
der in etwa die Form eines vorzugsweise beweglichen, segmentierten
und ummantelten Zylinders 12 (10) aufweist.
Der Träger 12 hat
vorzugsweise eine Porenstruktur und besteht beispielsweise aus einem
Glas, insbesondere Schaumglas, oder einem Metall, insbesondere Metallschaum,
wobei in den Poren das Trocknungsmittel 11 eingebracht
ist. Die Segmente des Trägers 12 werden
radial von außen
in den den Kanal 5 bildenden Ringspalt eingelegt. Anschließend wird
dieser mit der Dichtung 4 abgedichtet.
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Alternativ
zur Einbringung des Trägers 12 in den
kanalbildenden Spalt lässt
sich ein mit einem das Immersionsmedium bindenden Material versehenes, vorzugsweise
hochgetrocknetes, vorzugsweise mit einem Farbindikator versehenes,
Band 13 (11) oder eine Schnur von außen in den
Kanal 5 legen. Dabei enthält das Band 13 oder
die Schnur das Trocknungsmittel, d. h. das das Immersionsmedium bindende
Mittel.
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Zusätzlich lässt sich
am Randbereich der Linse 1, der ebenfalls mit dem Immersionsmedium 2 in
Berührung
kommt oder kommen kann, auch eine Schutzbedampfung 14 (12)
aufbringen, um zu verhindern, dass Wasser oder ein anderes Immersionsmedium 2 in
die Linse 1 eindringt. Die Schutzbedampfung 14 kann
sich zusätzlich über die
gesamte untere Fläche
der Linse 1 erstrecken, an der diese an die Schutzplatte 3 angrenzt.
In jedem Fall wird sichergestellt, dass wenigstens der Bereich,
unterhalb dessen das Trocknungsmittel 11 oder das Band
oder die Schnüre 13 oder
ein sonstiges Element und/oder die ringförmige Dichtung 4 angeordnet
ist, überdeckt wird.
Zusätzlich
wird vorzugsweise auch ein sich nach innen an diesen Bereich anschließender kreisringförmiger Bereich 14a vorgesehen,
der von der Schutzbedampfung 14 überdeckt ist. Die Schutzbedampfung 14 schützt auch
das Trocknungsmittel 11 oder den Träger oder das Band oder die
Schnüre 13 gegen
die UV-Lichtstrahlung, beispielsweise die von einem Excimer-Laser
erzeugte Strahlung mit einer Wellenlänge von 193 nm.
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Die
Kontur einer Calciumfluorid-Linse 1 wird beispielsweise
durch Schleifen mit einer Schleifscheibe mit an diese gebundenem
Korn, anschließendes
Drehen mit einer Diamant-Oberfläche
sowie durch Ätzen
und Polieren der Kontur hergestellt. Anschließend wird die Endpassung auf
der Planfläche der
Linse 1 hergestellt. Sodann wird die Schutzplatte 3 angesprengt.
Dann erfolgt z.B. das Umwickeln der ringförmigen Nut 5 mit Schnüren oder
Bändern 13; anschließend erfolgt
das Abdichten mit einem Dichtmittel. Danach erfolgt eine Passekontrolle
des gesamten Bauelements. Zur präzisen
Oberflächenanpassung
einer der Oberflächen, beispielsweise
der Linse 1 oder der Schutzplatte 3, lässt sich
u. a. auch eine Vorrichtung zur Ionenstrahlbehandlung (Ion Beam
Fixturing) einsetzen.
-
Anstelle
der oben beschriebenen Abdichtungsmöglichkeiten eines optischen
Bauelements, d. h. beispielsweise einer Linse 1 mit einer
Schutzplatte 3 und einer Dichtung 4, kann auch
vorgesehen werden, dass diese durch den Einsatz eines starren Schutzkörpers gegen
Kontamination geschützt
wird, während
gleichzeitig die erforderliche Transmission des optischen Bauelements
im Wesentlichen erhalten bleibt.
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Hierzu
wird die Linse 1, die vorzugsweise als dicke Plankonvex-Linse
ausgebildet ist, seitlich in dem Bereich, der dem Gehäuse 8 bzw.
der Fassung zugewandt ist, so geschliffen, dass sie eine kegelförmige Umfangsberandung 15 (13)
erhält. Über diese
lässt sich
ein starrer Körper 16 (14)
stülpen,
dessen Innenseiten im Wesentlichen an die Konturen der Linse 1 angepasst
sind. Insbesondere auf der Unterseite der Linse 1 wird
eine zu dem Körper 16 gehörige Grundplatte 17 an
die Linse 1 angesprengt. Ferner weist der Körper 16 eine
kegelförmige
Seitenplatte 18 auf, die sich an die Umfangsberandung 15 anschmiegt
oder vorzugsweise, etwas vom Umfangsbereich beabstandet, diesem
annähernd
folgt. Anstelle einer einzigen Seitenplatte 18 können auch
mehrere einzelne Segmente vorhanden sein, die miteinander und mit
der Grundplatte 17 fest verbunden sind, beispielsweise
durch eine Klebeverbindung. Der Körper 16 ragt mit seiner
Grundplatte 17 und seiner Seitenplatte 18 in das
Immersionsmedium 2 hinein und schützt die Linse 1 gegen
Kontamination mit dem Immersionsmedium 2.
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Die
Grundplatte 17 und die Seitenplatte 18 des Schutzkörpers 16,
die vorzugsweise beide aus demselben Material bestehen, beispielsweise
aus Siliciumdioxid (z.B. Quarz), sind vorzugsweise durch Ansprengen
miteinander verbunden, sie können
aber zusätzlich
auch noch durch einen Kleber 19 (15) miteinander
verbunden sein, insbesondere auch z.B. auf der der Linse 1 zugewandten
Seite. Auf der Außenseite
des Körpers 16 ist
in einer Ausführungsform,
insbesondere im Übergangsbereich
zwischen der Grundplatte 17 und der Seitenplatte 18 eine
starre Schicht 20, beispielsweise ebenfalls aus Siliciumdioxid,
als Schutzbedampfung aufgebracht. Die starre Verbindung der Grundplatte 17 und
der Seitenplatte 18 ermöglicht
verschiedene Formen von Abdichtungen der beiden Teile des Körpers 16,
die ebenfalls starr sind. Als Methode zur Abdichtung kommen der Einsatz
eines Metalls, eines Oxids, Verschweißen, Löten, Diffusionslöten usw.
in Betracht. Da die Grundplatte 17 an die Linse 1 angesprengt
ist, nimmt sie je nach Güte
der Ansprengung Dehnungen der Linse 1 auf. Zusätzlich kann
auf der Linse 1, insbesondere auf der Wandung 15,
eine durch Bedampfung aufgebrachte Schicht 21, insbesondere
aus Tantalpentoxid, aufgebracht sein.
-
Um
eine Belastung sowohl des Körpers 16 als
auch der Linse 1 infolge einer thermischen Dehnung ausgleichen
zu können,
wird vorzugsweise zusätzlich
wenigstens ein Gelenk 22 (16) in
die Seitenplatte 18 integriert. Alternativ kann eine Mehrzahl
von Gelenken 22, 23, 24 (17)
vorhanden sein, die jeweils durch Ausnehmungen in der Wand 18 erzeugt
werden.
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Um
den Körper 16 (18)
an die Linse 1 ansprengen zu können, wird diese mit ihrer
planen Oberfläche
zunächst
nach oben in eine Halterung 25 gelegt, dann wird nur die
kegelförmige
Seitenplatte 18 über
die konische Wandung 15 der Linse 1 gestülpt, bis
die plane Fläche 26 der
Linse 1 oberhalb einer Kante 27 der Seitenplatte 18 herausragt,
wobei die Linse nun von einer Lagerung 28 aufgenommen wird.
Darauf wird die Linse 1 zusammen mit der Seitenplatte 18 mittels
der Halterung 25 um ca. 180° gedreht (19).
Dann wird die Seitenplatte 18 von der Wandung 15 in
Richtung zu der Grundplatte 17 geschoben und an diese angesprengt
und/oder mit dieser im Bereich der Kante 27 verklebt oder
lediglich fest an die Fläche 26 der
Linse 1 angelegt. Die Verbindung der Grundplatte 17 des
Körpers 16 mit
der Seitenplatte 18 erfolgt z.B. durch Ansprengen Auflegen
und/oder durch Verkleben, insbesondere mit einem anorganischen Kleber 29,
der innerhalb eines zwischen der Wandung 15 und der Seitenplatte 18 gebildeten
Schlitzes eingebracht wird und dann diese mit der Grundplatte 17 verbindet.
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Darnach
lässt sich
der Körper 16 von
seiner Außenseite
versiegeln, etwa durch das Aufdampfen oder Abscheiden einer Quarz-Schutzschicht,
die ein Eindringen des Immersionsmediums 2 zu der Linse 1 weitgehend
oder völlig
verhindert. Vorzugsweise lässt
sich der zwischen Linse 1 und wenigstens teilweise der
Seitenplatte 18 geformte Schlitz 30 während des
Betriebs des Projektionsobjektivs belüften, beispielsweise mit trockenem
Stickstoff, um allfällige Spuren
des Immersionsmediums 2 zu entfernen.
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Damit
die Seitenplatte oder der Schutzkonus 18 Stauchungen übersteht,
ohne zu brechen, werden, insbesondere zusätzlich oder alternativ zu den auf
der Innenseite der Seitenplatte 18 eingebrachten Gelenken 22 bis 24,
auf die Außenseite
der Seitenplatte 18 Vertiefungen 31 (21)
eingebracht. Damit vermindert sich die Steifigkeit der Seitenplatte 18, so
dass diese Dehnungen oder Stauchungen vollziehen kann. Im oberen
Bereich 32 bleibt die Seitenplatte 18 steif, weil
dort keine Vertiefungen 30 vorhanden sind; auch die gerade
Form der nach unten verlaufenden Rippenstruktur, die durch die Vertiefungen 18 entsteht,
trägt zur
Steifigkeit bei.
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Der
Vorteil der in 21 dargestellten Ausführungsform
besteht darin, dass mit dem Immersionsmedium 2 nur diesbezüglich inerte
Materialien in Kontakt treten, nämlich
beispielsweise ausschließlich Siliciumdioxid
(z.B. Quarz), wie im Falle einer Versiegelung 20 (vgl. 15).
Während
des Transports auftretende Temperaturschwankungen werden durch die
Elastizität
der konischen Seitenplatte 18 aufgefangen. Die Ansprengung
oder sonstige Verbindung zwischen der Grundplatte 17 und
der planen Fläche der
Linse 1 bleibt über
den Schlitz oder Zwischenraum 30 einer Belüftung durch
ein inertes Gas stets zugänglich.
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Da
der Pegel des Immersionsmediums 2 stets unterhalb der Oberkante
der Seitenplatte 18 bleibt, ist lediglich ein einfacher
Spritzwasserschutz zum Schutz der Linse 1 im Bereich zwischen
dieser und der Seitenplatte 18 notwendig.
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In
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Linse 33 (22)
durch eine dicke Schutzplatte 34 von dem Immersionsmedium 2 getrennt.
Die Dicke der Schutzplatte 34, d. h. die Erstreckung in
Richtung der optischen Achse A, liegt vorzugsweise im Bereich zwischen
0,1 mm und 10 mm. Da die Schutzplatte 34, wenn sie an der
Unterseite der Linse 33 angesprengt wäre, bei thermischer Wechselbeanspruchung
von dieser wenigstens teilweise abgesprengt würde, weil die mit der Plattendicke
der Schutzplatte 34 zunehmende Steifigkeit in Richtung
der Ansprengfläche
Scherkräfte
erzeugt, die eine unkontrollierte Absprengung der Schutzplatte 34 bewirken,
wobei die Absprengung auch nach der Beendigung der Belastung unkontrolliert
eintreten könnte,
ist nach der in 22 dargestellten Ausführungsform
ein zweites Immersionsmedium 35 zwischen der Linse 33 und
der Schutzplatte 34 als Zwischenimmersion vorgesehen. Das
Immersionsmedium 35 erlaubt, dass die optische Einrichtung,
zu der die Linse 33 gehört,
Temperaturunterschiede von mehr als 20° C ohne Beeinträchtigung
der technischen Funktionsfähigkeit
und der Qualität
der optischen Abbildung überstehen
kann.
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Als
Zwischenimmersionsflüssigkeit 35 eignet sich
beispielsweise Dekahydronaphtalin (Dekalin) oder jegliche andere
Flüssigkeit,
die die Linse 33 nicht angreift, welche beispielsweise
aus Calciumfluorid besteht. Seitlich oberhalb der Schutzplatte 34 ist entweder
eine einzige konisch ausgebildete Seitenplatte 36 vorhanden,
oder es ist eine Mehrzahl von miteinander verbundenen, insbesondere
verklebten Seitenplatten vorhanden, wobei die Seitenplatte 36 bzw.
die mehreren Seitenplatten jeweils mit der Schutzplatte verbunden
ist bzw. sind, so dass insgesamt ein trogförmiger Aufbau aus der Seitenplatte 36 und
der sich daran anschließenden
seitlichen Plattenanordnung entsteht; dadurch wird ein Eindringen des äußeren Immersionsmediums 2 in
den Bereich oberhalb der Schutzplatte 34 verhindert. Die
Seitenplatte 36 oder die Mehrzahl der Seitenplatten besteht vorzugsweise
aus demselben Material oder aus einem Material, das wenigstens dieselben
oder annähernd
dieselben thermischen Eigenschaften hat wie die Schutzplatte 34,
da das thermische Verhalten des durch die Schutzplatte 34 und
die Seitenplatte 36 oder die Seitenplatten gebildeten Schutzkörpers im wesentlichen
durch die untere Schutzplatte 34 bestimmt wird.
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Allgemein
gilt, dass beim Vorhandensein eines Seitenschutzes, etwa in Form
der Seitenplatte 18 oder der Seitenplatte 36,
sich die Materialauswahl des Seitenschutzes darnach bestimmt, welches
Material die Ausdehnung der Schutzplatte 3 bzw. 34 dominiert.
Im Fall einer dünnen
Schutzplatte 3 wird deren Ausdehnungsverhalten im wesentlichen
durch die Eigenschaften der Linse 1 festgelegt, im Fall
einer dicken Schutzplatte 34 wird deren Ausdehnungsverhalten
durch die Schutzplatte 34 selbst festgelegt.
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Vorzugsweise
ist zwischen der Seitenplatte 36 und der Linse 33 ein
Freiraum oder Zwischenraum 37 zwischengeschaltet, so dass
die Zwischenimmersionsflüssigkeit
ausgetauscht werden kann. Ferner lässt sich der Schutzkörper, bestehend
aus der Schutzplatte 34 und der Seitenplatte 36,
relativ zu der Linse 33 mittels mindestens einer Halterung 38 an
einer Gehäusewand 39 eines
das Linsensystem aufnehmenden Gehäuses aktiv und/oder passiv
justieren, um die gewünschte
Abbildungsqualität
zu erreichen. Die Linse 33 ist ihrerseits über Befestigungen 40 mit
der Gehäusewand 39 verbunden.
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In
einer anderen Ausführungsform
(23) ist der Einsatz einer zusätzlichen Justagevorrichtung nicht
notwendig, da in diesem Fall die Schutzplatte 34 mittels
mindestens einer Anlagefläche 41 zur
Anlage mit der Linse 33 gebracht ist. Die Anlagefläche 31 kann
ringförmig
oder in Form einer Dreipunktauflage ausgebildet sein, wobei die
Anlageflächen 41 außerhalb
des optisch wirksamen Bereichs liegen. Die Befestigung der Schutzplatte 34 erfolgt
beispielsweise mittels einer Klemmvorrichtung 42, wobei
zusätzlich
an geeigneten Stellen Dichtelemente vorgesehen sind, um ein Eindringen
des Immersionsmediums 2 in den Bereich zwischen der Linse 33 und
der Schutzplatte 34 zu verhindern. Die Dichtelemente sind
beispielsweise analog zu den Ausgestaltungen ausgeführt, wie
sie anhand der 1, 2, 4–8 dargestellt
sind. Auf die Dichtelemente kann jedoch verzichtet werden, wenn
ein Seitenschutz 36 vorhanden ist, wie er in 22 dargestellt ist
und in entsprechender Weise angebracht ist.
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In
einer Alternative hierzu (24) ist
die Linse 33 einerseits auf ihrer Unterseite durch die Schutzplatte 34 und
seitlich durch den Seitenschutz 36 geschützt. Die
Schutzplatte 34 ist an die Linse 33 angesprengt;
sie hat nur eine geringe Stärke,
beispielsweise von 50 μm,
und vollzieht eine Ausdehnung der Linse 33 mit.
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Der
Seitenschutz 36 erstreckt sich in dieser Ausführungsform
nicht nur seitlich zur Abgrenzung gegenüber dem Gehäuse, sondern weist einen ringförmigen unteren
Randbereich 43 als Schutzkörper zum Schutz der Linse 33 auf,
der die Linse 33 nach unten begrenzt und ebenfalls wie
die Schutzplatte 34 an die Linse 33 angesprengt
ist. Die Linse 33 und der Randbereich 43 bilden
zur Schutzplatte 34 hin eine ebene Grenzfläche aus,
an die die Schutzplatte 34 angesprengt ist.
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In
der Zone zwischen dem Randbereich 43 und der der Schutzplatte 34 zugewandten
Grenzschicht ist ein ringförmiger
Kanal oder ein Ringspalt 44 vorgesehen, der über wenigstens
eine Entlüftungsbohrung 45 entlüftet wird.
Es können,
entsprechend über
den Kreisumfang verteilt, auch mehrere Entlüftungsbohrungen vorgesehen
sein.
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Zusätzlich oder
alternativ zum Einsatz des Seitenschutzes 36 kann eine
umlaufende seitliche Abdichtung, insbesondere eine von einer Dichtungsmasse
gebildete Dichtung 46, vorgesehen sein.
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Es
versteht sich, dass im Rahmen der Erfindung auch solche Ausführungsformen
erfasst sind, die durch die Kombination oder den Austausch einzelner
Merkmale der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen
entstehen. Insbesondere lassen sich verschiedene Formen seitlicher
Schutzplatten 18, 36 sowohl mit einer Schutzplatte 3 als auch
mit einer Schutzplatte 34 kombinieren.