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Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithografie zeigen im Hinblick auf ihre Abbildungsqualität ein stark temperaturabhängiges Verhalten. Sowohl nicht unmittelbar an der optischen Abbildung beteiligte Elemente, wie beispielsweise Fassungen und Halter oder Gehäuseteile als auch optische Elemente selbst, wie beispielsweise Linsen oder, im Fall der EUV-Lithografie, Spiegel, verändern bei Erwärmung oder Abkühlung ihre Ausdehnung bzw. ihre Oberflächenform, was sich unmittelbar in der Qualität der mit dem System vorgenommenen Abbildung einer Lithografiemaske, beispielsweise einer Phasenmaske, eines sogenannten Retikels, auf ein Halbleitersubstrat, einen sogenannten Wafer, niederschlägt. Die Erwärmung der einzelnen Komponenten der Anlage im Betrieb rührt dabei von der Absorption eines Teiles derjenigen Strahlung her, welche zur Abbildung des Retikels auf den Wafer verwendet wird. Diese Strahlung wird von einer im Folgenden als Nutzlichtquelle bezeichneten Lichtquelle erzeugt. Im Fall der EUV-Lithografie handelt es sich bei der Nutzlichtquelle um eine vergleichsweise aufwendig ausgeführte Plasmaquelle, bei welcher mittels Laserbestrahlung von Zinnpartikeln ein in den gewünschten kurzwelligen Frequenzbereichen elektromagnetische Strahlung emittierendes Plasma erzeugt wird.
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Üblicherweise sind Projektionsbelichtungsanlagen auf einen stationären Zustand während des Betriebes ausgelegt, das heißt auf einen Zustand, in welchem keine wesentlichen Änderungen der Temperatur von Anlagenkomponenten über der Zeit zu erwarten sind. Insbesondere nach langen Ruhezeiten der Anlage und einer damit typischerweise verbundenen Abkühlung der Komponenten ist es deswegen erforderlich, die Anlage bzw. ihre Komponenten vorzuheizen, das heißt, einen Zustand herzustellen, in welchem die Projektionsbelichtungsanlage und ihre einzelnen Komponenten jeweils auf Temperaturen eingestellt sind, welche den im Betrieb erreichten Werten nahe kommen.
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Aus dem Stand der Technik sind hierzu insbesondere bei EUV-Systemen Vorheizer bekannt, die verwendet werden, um Aberrationen durch Oberflächendeformationen aufgrund absorptionsinduzierter Temperaturvariationen sowohl zeitabhängig als auch ortsvariabel auszugleichen. Die Idee besteht darin, das Material extern dann zu heizen, wenn keine oder wenig Nutzstrahlung absorbiert wird, und in dem Maße die externe Heizleistung zu verringern, wie im Betrieb Erwärmung durch die Absorption der Nutzstrahlung erfolgt.
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Im Stand der Technik bekannte Lösungen nutzen in den Vorheizern oftmals Infrarotstrahlung, welche durch eine Beleuchtungsoptik derart beeinflusst wird, dass sie in ihrer Intensität, insbesondere auch in ihrer Intensitätsverteilung eingestellt werden kann. Die Beleuchtungsoptik umfasst häufig einen Kollimator zur Erzeugung von annähernd paralleler Strahlung aus der von einem Laser erzeugten Infrarotstrahlung und einen Tubus zur Einstellung der Strahlform. Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorheizer nutzen sogenannte Vorschraubringe zur Fixierung der einzelnen optischen Elemente in einem Gehäuse der Beleuchtungsoptik. Durch die auftretende Reibung zwischen dem Gewinde und den Vorschraubringen können jedoch Partikel unterschiedlicher Größe, beispielsweise zwischen 3 µm und 100 µm, auftreten. Dies hat den Nachteil, dass sich die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein solcher Partikel auf einem optischen Element niederschlägt und durch eine starke Absorption der Heizstrahlung durch den Partikel zur Beschädigung des optischen Elementes und damit zum Ausfall der Vorheizer führen kann, stark erhöht wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage umfasst eine Heizvorrichtung zum Heizen von mindestens einem Element der Projektionsbelichtungsanlage mittels elektromagnetischer Strahlung. Dabei umfasst die Heizvorrichtung eine Beleuchtungsoptik mit einem Gehäuse und mindestens ein in dem Gehäuse angeordnetes optisches Element zur Beeinflussung der elektromagnetischen Strahlung. Erfindungsgemäß ist, dass mindestens ein optisches Element über mindestens einem elastischen Element in dem Gehäuse fixiert ist. Durch die erfindungsgemäße Fixierung des optischen Elementes über die von dem elastischen Element ausgeübte Federkraft kann auf ein Verschrauben eines Halteringes verzichtet werden. Hierdurch wird insbesondere vermieden, dass einander korrespondierende Flanken von Gewindegängen aufeinander abgleiten, was zu einer Partikelbelastung der Beleuchtungsoptik führen könnte.
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Dabei kann das mindestens eine optische Element zwischen dem elastischen Element und einer im Gehäuse ausgebildeten Aufnahme in der Weise angeordnet sein, dass das elastische Element das optische Element gegen die Aufnahme drückt. Mit anderen Worten dient in diesem Fall die Aufnahme als Widerlager für die von dem elastischen Element auf das optische Element ausgeübte Federkraft.
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Weiterhin kann das mindestens eine optische Element zwischen einem ersten elastischen Element und einem zweiten elastischen Element angeordnet sein. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass das erste elastische Element über das optische Element eine Kraft auf das zweite elastische Element ausübt. Das zweite elastische Element kann dann seinerseits beispielsweise ein weiteres optisches Element gegen eine Aufnahme im Gehäuse drücken und damit fixieren.
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Es ist ebenso denkbar, dass das elastische Element zwischen einem ersten optischen Element und einem zweiten optischen Element angeordnet ist.
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Insbesondere in Fällen, in welchen es sich bei dem optischen Element um das letzte optische Element in der Beleuchtungsoptik handelt, kann es vorteilhaft sein, wenn das elastische Element zwischen dem optischen Element und einem Halteelement angeordnet ist. Bei dem Halteelement kann es sich insbesondere einen Sicherungsring oder Deckel handeln.
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Dabei kann der Deckel einen an der Außenfläche des Gehäuses angeordneten Verschluss umfassen, welcher beispielsweise als Bajonettverschluss ausgebildet sein kann. Dadurch, dass der Verschluss an der Außenfläche des Gehäuses angeordnet ist, kann erreicht werden, dass eine mögliche Partikelbelastung, welche durch das Aneinandervorbeigleiten von Komponenten des Verschlusses verursacht wird, nicht das Innere der Beleuchtungsoptik erreicht.
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Insbesondere in Fällen, in welchen als optisches Element ein diffraktives optisches Element wie beispielsweise ein Beugungsgitter verwendet wird, kann es sinnvoll sein, dass die Beleuchtungsoptik eine Verschiebeeinheit zur Positionierung mindestens eines optischen Elementes in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Gehäuses umfasst. Dabei kann das optische Element in einer Hülse der Verschiebeeinheit angeordnet sein.
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Eine reibungsfreie Lagerung der Hülse im Gehäuse kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Hülse auf mindestens drei Stiften gelagert ist, welche an beiden Enden eine ballige Kontaktfläche aufweisen und wobei die der Hülse gegenüberliegenden Enden der Stifte auf einer Aufnahme im Gehäuse der Beleuchtungsoptik aufliegen. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es auch denkbar, Blattfedern oder eine monolithische Kinematik zu verwenden.
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In einer vorteilhaften Variante der Erfindung kann die Heizvorrichtung eine Labyrinthdichtung umfassen. Dabei kann die Labyrinthdichtung vorteilhafterweise durch zwei miteinander korrespondierende Teilgeometrien in zwei unterschiedlichen Bauteilen der Beleuchtungsoptik ausgebildet sein.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
- 1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
- 2 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die DUV-Projektionslithografie,
- 3 eine aus dem Stand der Technik bekannte Heizvorrichtung,
- 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung,
- 5 eine Detailansicht der Erfindung,
- 6 eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
- 7 a,b eine weitere Detailansicht der Erfindung, und
- 8 eine weitere Detailansicht der Erfindung.
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Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sind hierbei nicht einschränkend verstanden.
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Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.
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Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
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In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
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Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
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Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
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Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
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Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45° gegenüber der Normalenrichtung der Spiegeloberfläche, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
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Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
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Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
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Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
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Wie beispielsweise aus der
DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die
DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
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Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.
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Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der
US 2006/0132747 A1 , der
EP 1 614 008 B1 und der
US 6,573,978 .
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Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
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Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die
DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
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Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
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Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
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Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der
DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
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Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
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Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
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Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.
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Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
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Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
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Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mx, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
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Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mx sind ebenso möglich. Mindestens einer der Spiegel Mx kann, wie in der 1 an Spiegel M4 exemplarisch dargestellt, durch eine von einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 40 erzeugten Heizstrahlung 37 vorgeheizt werden, wodurch die Spiegel Mx jeweils auf Temperaturen eingestellt werden können, welche den im Betrieb erreichten Werten nahe kommen. Die Heizvorrichtung 40 kann weiterhin zum Heizen im Betrieb verwendet werden, also den Spiegel Mx dann mit der Heizvorrichtung 40 zu heizen, wenn keine oder wenig Nutzstrahlung absorbiert wird, und in dem Maße die externe Heizleistung zu verringern, wie im Betrieb Erwärmung durch die Absorption der Nutzstrahlung erfolgt. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
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Reflexionsflächen der Spiegel Mx können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mx als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mx können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
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Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
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Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
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Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
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Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
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Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
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Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der
US 2018/0074303 A1 .
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Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.
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Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
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Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
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Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
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Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
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Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
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Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
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Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
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Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.
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Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
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2 zeigt schematisch im Meridionalschnitt eine weitere Projektionsbelichtungsanlage 101 für die DUV-Projektionslithografie, in welcher die Erfindung eben-falls zur Anwendung kommen kann.
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Der Aufbau der Projektionsbelichtungsanlage 101 und das Prinzip der Abbildung ist vergleichbar mit dem in 1 beschriebenen Aufbau und Vorgehen. Gleiche Bauteile sind mit einem um 100 gegenüber 1 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet, die Bezugszeichen in 2 beginnen also mit 101.
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Im Unterschied zu einer wie in 1 beschriebenen EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 können auf Grund der größeren Wellenlänge der als Nutzlicht verwendeten DUV-Strahlung 116 im Bereich von 100 nm bis 300 nm, insbesondere von 193 nm, in der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 101 zur Abbildung beziehungsweise zur Beleuchtung refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elementen 117, wie beispielsweise Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen verwendet werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst dabei im Wesentlichen ein Beleuchtungssystem 102, einen Retikelhalter 108 zur Aufnahme und exakten Positionierung eines mit einer Struktur versehenen Retikels 107, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 113 bestimmt werden, einen Waferhalter 114 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 113 und einem Projektionsobjektiv 110, mit mehreren optischen Elementen 117, die über Fassungen 118 in einem Objektivgehäuse 119 des Projektionsobjektives 110 gehalten sind. Mindestens eines der optischen Elemente 117 kann durch eine von einer Heizvorrichtung 40 erzeugte Heizstrahlung 37, deren Funktion bereits anhand der 1 erläutert wurde, beheizt werden.
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Das Beleuchtungssystem 102 stellt eine für die Abbildung des Retikels 107 auf dem Wafer 113 benötigte DUV-Strahlung 116 bereit. Als Quelle für diese Strahlung 116 kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung 116 wird in dem Beleuchtungssystem 102 über optische Elemente derart geformt, dass die DUV-Strahlung 116 beim Auftreffen auf das Retikel 107 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
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Der Aufbau der nachfolgenden Projektionsoptik 110 mit dem Objektivgehäuse 119 unterscheidet sich außer durch den zusätzlichen Einsatz von refraktiven optischen Elementen 117 wie Linsen, Prismen, Abschlussplatten prinzipiell nicht von dem in 1 beschriebenen Aufbau und wird daher nicht weiter beschrieben.
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3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Detail einer aus dem Stand der Technik bekannten Heizvorrichtung 30, in welcher ein Gehäuse 32 einer Beleuchtungsoptik 31 der Heizvorrichtung 30 dargestellt ist. Das Gehäuse 32 umfasst mehrere optische Elemente 33.1, 33.2, 33.3, welche jeweils auf einer im Gehäuse 32 ausgebildeten Aufnahme 34.1, 34.2, 34.3 aufliegen. Die optischen Elemente 33.1, 33.2, 33.3 werden jeweils über einen Haltering 35.1, 35.2, 35.3, welcher über ein im Gehäuse 32 angeordnetes Gewinde 36.1, 36.2, 36.3 in dieses eingeschraubt wird, gegen die Aufnahme 34.1, 34.2, 34.3 fixiert. Beim Einschrauben der Halteringe 35.1, 35.2, 35.3 in das Gehäuse 32 können Partikel erzeugt werden, welche sich auf den optischen Elementen 33.1, 33.2, 33.3 niederschlagen können. Dadurch kann es bei der Beaufschlagung der Beleuchtungsoptik 32 mit einer nicht dargestellten Heizstrahlung aufgrund der Absorption der Heizstrahlung durch die Partikel zur Beschädigung der optischen Elemente 33.1, 33.2, 33.3 und damit zum Ausfall der Beleuchtungsoptik 31 und damit der Heizvorrichtung 30 kommen.
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Es versteht sich von selbst, dass die in der Figur gezeigte Optik lediglich exemplarisch zu verstehen ist. Das gezeigte Prinzip lässt sich auch auf andere optische Anordnungen, beispielsweise Kollimatoren, anwenden.
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4 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Detail einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 40 mit einem Gehäuse 42 einer Beleuchtungsoptik 41. Das Gehäuse 42 beherbergt mehrere optische Elemente 43.1, 43.2, 43.3, welche jeweils auf einer im Gehäuse 42 ausgebildeten Aufnahme 44.1, 44.2, 44.3 angeordnet sind. Die optischen Elemente 43.1, 43.2, 43.3 werden durch als Federn 45.1, 45.2, 45.3 ausgebildete elastische Elemente gegen die Aufnahmen 44.1, 44.2, 44.3 gedrückt, wodurch die optischen Elemente 43.1, 43.2, 43.3 im Gehäuse 42 fixiert werden. Die Feder 45.2 zur Fixierung des in der Mitte der 4 dargestellten optischen Elementes 43.2 stützt sich dabei an dem benachbarten optischen Element 43.3 ab, nutzt also das optische Element 43.3 als Widerlager. Das optische Element 43.3 wird wiederum durch die Feder 45.3 gegen die im Gehäuse 42 ausgebildete Aufnahme 44.3 gedrückt und dadurch fixiert. Die Feder 45.3 stützt sich an einem Deckel 47 ab, welcher das Gehäuse 42 verschließt, wobei der Deckel 47 eine Öffnung 48 zum Durchtritt der nicht dargestellten Heizstrahlung aufweist. Neben der Fixierung des optischen Elementes 43.3 bewirkt die Feder 45.3 auch, dass der Deckel 47 über einen in der 5 im Detail erläuterten Bajonettverschluss 49 mit dem Gehäuse 42 fest verbunden wird. Durch die Anordnung des Bajonettverschlusses 49 an der Außenfläche 50 des Gehäuses 42 werden möglicherweise beim Verschließen generierte Partikel vorteilhafterweise daran gehindert, in den Innenraum des Gehäuses 42 und damit auf eines der optischen Elemente 43.1, 43.2, 43.3 zu gelangen.
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Die 5 zeigt ein Detail der Heizvorrichtung 40, in welcher der Bajonettverschluss 49 des Deckels 47 des Gehäuses 42 dargestellt ist, wobei der Deckel 47 in der 5 transparent dargestellt ist. In der Außenfläche 50 des Gehäuses 42 ist eine Aussparung 51 ausgebildet, in welcher ein am äußeren Rand des Deckels 47 ausgebildeter korrespondierender Fortsatz 52 eintauchen kann. Die Aussparung 51 umfasst dabei einen ersten Anschlag 53, mit dessen Hilfe nach dem Schließen des Deckels 47 eine Rotation des Deckels 47 und damit ein unbeabsichtigtes Öffnen des Deckels 47 verhindert wird. Zum Verschließen des Deckels 47 wird dieser derart auf das Gehäuse 42 aufgesetzt, dass der Fortsatz 52 auf einer Seite des Anschlags 53 in einen korrespondierenden Teil der Aussparung 51 eintauchen kann. Der Deckel 47 wird nachfolgend in Richtung der Längsachse 57 des Gehäuses 42 gegen die bereits anhand der 4 erläuterte Feder 45.3 gedrückt und taucht dadurch in Richtung der Längsachse 57 tiefer in den ersten Teil der Aussparung 51 ein. Der Fortsatz 52 des Deckels 47 wird nun durch eine Rotation des Deckels 47 unterhalb des Anschlags 53 bis zum gegenüberliegenden Ende der Aussparung 51 gedreht. Beim Loslassen des Deckels 47 taucht der Fortsatz 52 durch die Federkraft der Feder 45.3 bewirkt, in einen zweiten korrespondierenden Teil der Aussparung 51 bis zu einem in diesem Teil der Aussparung 51 ausgebildeten zweiten Anschlag 54 ein, und wird durch die Federkraft gegen diesen fixiert. Eine Rotation des Fortsatzes 52 wird in dieser Position durch das Ende der Aussparung 51 auf der einen Seite und dem Anschlag 53 auf der anderen Seite verhindert. Die Feder 45.3 umfasst eine nach außen, in Richtung des Gehäuses 42, gerichtete Lasche 55, welche im montierten Zustand in einer im Gehäuse 42 ausgebildeten Ausnehmung 56 angeordnet ist. Dadurch wird ein Mitdrehen der Feder 45.3 mit dem Deckel 47 beim Verschließen oder Öffnen des Deckels 47 verhindert. Durch die Anordnung des Bajonettverschlusses 49 an der Außenfläche 50 des Gehäuses 42 können möglicherweise beim Verschließen oder Öffnen des Deckels 47 generierte Partikel nicht ins Innere des Gehäuses 42 und damit auf die optischen Elemente 43.1, 43.2, 43.3 gelangen.
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6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in welcher ein Gehäuse 42 der Beleuchtungsoptik 41 einer Heizvorrichtung 40 dargestellt ist. Das Gehäuse 42 umfasst mehrere optische Elemente 43.1, 43.2, 43.3. Das in der 6 auf der linken Seite dargestellte erste optische Element 43.1 wird, wie in der 4 bereits erläutert, durch eine Feder 45.1 gegen eine Aufnahme 44.1 fixiert. Das zweite optische Element 43.2 liegt auf einer Seite ebenfalls auf einer Aufnahme 44.2 auf. Auf der anderen Seite des optischen Elementes 43.2 ist eine feste Hülse 58 angeordnet. Diese definiert einerseits den Abstand zwischen dem zweiten 43.2 und dem dritten optischen Element 43.3 und überträgt andererseits die Kraft der Feder 45.3, mit deren Hilfe das zweite optische Element 43.2 gegen die Aufnahme 44.2 fixiert wird. Die Feder 45.3 wird durch einen Haltering 59, wie beispielsweise einen Seegerring, welcher in einer an der Innenseite 60 des Gehäuses 42 ausgebildeten Nut 61 montiert ist, gehalten und fixiert dadurch das optische Element 43.3 gegen die Hülse 59.
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7a zeigt eine weitere Detailansicht der Erfindung, in welcher eine Seite des Gehäuses 42 der Beleuchtungsoptik 41 mit einer Verschiebeeinheit 74 dargestellt ist. Die Verschiebeeinheit 74 umfasst eine Hülse 63, in welcher ein in dem Gehäuse 42 angeordnetes optisches Abschlusselement 62 gefasst ist. Die Hülse 63 ist derart gelagert, dass das Abschlusselement 62 durch vier Madenschrauben 64 der Verschiebeeinheit 74 in einer X-Y-Ebene senkrecht zur Längsachse 57 des Gehäuses 42 positioniert werden kann, wie in der 7a durch zwei Doppelpfeile angedeutet ist. Die Madenschrauben 64 sind jeweils über ein nicht dargestelltes Gewinde in einem Flansch 70 des Gehäuses 42 geführt und können durch Verdrehen verstellt werden. Eine Feder 65, welche die Hülse 63 und damit das optische Abschlusselement 62, wie weiter oben bereits erläutert, im Gehäuse 42 fixiert, wird durch einen Deckel 67 mit dem Gehäuse 42 verbunden. Sowohl der Deckel 67 als auch die Feder 65 weisen Löcher 69, 66 für die Madenschrauben 64 auf.
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Die 7b zeigt eine Schnittdarstellung durch das in der 7a dargestellte Ende des Gehäuses 42 mit der Verschiebeeinheit 74. Die Hülse 63 ist auf drei Stiften 71 gelagert, welche an beiden Enden eine ballige Kontaktfläche 72 aufweisen. Die der Hülse 63 gegenüberliegenden Enden der Stifte 71 liegen auf einer Aufnahme 73 im Gehäuse 42 der Beleuchtungsoptik 41 auf. Die Stifte 71 rollen bei einer Bewegung der Hülse 63 in der X-Y-Ebene auf der Aufnahme 73 bzw. an der Hülse 63 durch ihre balligen Kontaktflächen 72 ab, wodurch eine reibungsfreie und damit partikelfreie Bewegung der Hülse 63 in der X-Y-Ebene gewährleistet ist. Durch die Bewegung der Hülse 63 kann eine Feinjustage des entsprechenden optischen Elementes erreicht werden. Zwischen der Hülse 63 des optischen Abschlusselementes 62 und dem nächsten optischen Element 43 ist wiederum ein als Feder 45 ausgebildetes elastisches Element angeordnet, welche das optische Element 43 gegen eine weitere Aufnahme 44 im Gehäuse 42 fixiert. Die Feder 45 ist derart ausgestaltet, dass das zum optischen Abschlusselement 62 gerichtete Ende der Feder 45 eine Bewegung in der X-Y-Ebene senkrecht zur Längsachse 57 des Gehäuses 42 von +/- 0,25 mm ausführen kann. Das gegenüberliegende Ende der Feder 45 wird über eine im Gehäuse 42 radial ausgebildete Führung 75 an einer Bewegung in der X-Y-Ebene gehindert, wodurch eine Bewegung des unteren Teils der Feder 45 auf dem optischen Element 43 und die damit verbundene mögliche Generierung von Partikeln, vorteilhaft vermieden wird. Alternativ kann die Hülse 63 auch auf Blattfedern oder einer anderen, beispielsweise monolithisch ausgebildeten, reibungsfreien Lagerung gelagert werden.
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8 zeigt eine weitere Detailansicht einer Beleuchtungsoptik 41 einer Heizvorrichtung 40, in welcher ein Gehäuse 42 mit einer Rotationseinheit 80 dargestellt ist. Die Rotationseinheit 80 weist in der in der 8 erläuterten Ausführungsform eine Halterung 81 für zwei beispielsweise als diffraktive optische Elemente 82.1, 82.2 ausgebildete optische Elemente auf. Die Halterung 81 wird in der in der 8 dargestellten Ausführungsform über ein als Feder 83 ausgebildetes elastisches Element gegen einen im Gehäuse 42 ausgebildeten Anschlag 84 gedrückt, und an ihrer Außenseite radial über eine im Gehäuse 42 ausgebildete Führung 85 geführt. Die Halterung 81 kann über eine an der Außenseite der Halterung 81 ausgebildeten Vertiefung 86 um die Längsachse 57 des Gehäuses 42 rotiert werden. Die Vertiefung 86 ist für ein nicht dargestelltes Werkzeug über einen im Gehäuse 42 ausgebildeten Zugang 87, welcher beispielsweise als Langloch ausgebildet ist, zugänglich, so dass die Halterung 81 zur Einstellung der räumlichen Verteilung der nicht dargestellten Heizstrahlung nur gedreht werden kann. Die Feder 83 wird auf der der Rotationseinheit 80 gegenüberliegenden Seite über eine Hülse 88, welche beispielsweise über einen in der 6 erläuterten Haltering 59 (nicht dargestellt) oder einen in den 4, 5 oder 7a, b erläuterten Deckel 47, 67 (nicht dargestellt) fixiert wird, vorgespannt. Die Halterung 81 der Rotationseinheit 80 umfasst an beiden Seiten eine Labyrinthdichtung 90, 91. Diese verhindert ein Verschleppen von bei der Rotation der Halterung 81 am Anschlag 84 oder der Führung 85 generierter Partikel in den Innenraum und damit in den Bereich der optischen Elemente 82.1, 82.2. An der auf der rechten Seite der 8 dargestellten Seite der Halterung 81 ist die Labyrinthdichtung 90 in Form einer axialen Rille 89 in der Stirnseite der Halterung 81 ausgebildet. Auf der gegenüberliegenden Seite der Halterung 81 wird die Labyrinthdichtung 91 durch eine erste Teilgeometrie 91.1 in der Feder 83 und einer korrespondierenden zweiten Teilgeometrie 91.2 in der Halterung 81 ausgebildet. Die erste Teilgeometrie 91.1 ist als eine stirnseitig in einem Flansch 92 der Feder 83 verlaufende Vertiefung 93 ausgebildet. Die zweite Teilgeometrie 91.2 ist als ein an der zur Feder 83 gerichteten Stirnseite der Halterung 81 angeordneter umlaufender Steg 94 ausgebildet, welcher in die Vertiefung 93 der Feder 83 hineinragt. Der Steg 94 umfasst zusätzlich einen an seiner Außenfläche ausgebildeten umlaufenden Einstich 93.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Projektionsbelichtungsanlage
- 2
- Beleuchtungssystem
- 3
- Strahlungsquelle
- 4
- Beleuchtungsoptik
- 5
- Objektfeld
- 6
- Objektebene
- 7
- Retikel
- 8
- Retikelhalter
- 9
- Retikelverlagerungsantrieb
- 10
- Projektionsoptik
- 11
- Bildfeld
- 12
- Bildebene
- 13
- Wafer
- 14
- Waferhalter
- 15
- Waferverlagerungsantrieb
- 16
- EUV-Strahlung
- 17
- Kollektor
- 18
- Zwischenfokusebene
- 19
- Umlenkspiegel
- 20
- Facettenspiegel
- 21
- Facetten
- 22
- Facettenspiegel
- 23
- Facetten
- 30
- Heizvorrichtung
- 31
- Beleuchtungsoptik
- 32
- Gehäuse
- 33.1-33.3
- optisches Element
- 34.1-34-3
- Aufnahme
- 35.1-35.3
- Haltering
- 36.1-36.3
- Gewinde
- 37
- Heizstrahlung
- 40
- Heizvorrichtung
- 41
- Beleuchtungsoptik
- 42
- Gehäuse
- 43.1-43.3
- optisches Element
- 44.1-44.3
- Aufnahme
- 45.1-45.3
- Feder
- 47
- Deckel
- 48
- Öffnung
- 49
- Bajonettverschluss
- 50
- Außenfläche
- 51
- Aussparung für Fortsatz
- 52
- Fortsatz
- 53
- Anschlag Rotation Fortsatz
- 54
- Anschlag Translation Fortsatz
- 55
- Lasche
- 56
- Ausnehmung
- 57
- Längsachse des Gehäuses
- 58
- Hülse
- 59
- Haltering
- 60
- Innenseite Gehäuse
- 61
- Nut
- 62
- optisches Abschlusselement
- 63
- Hülse
- 64
- Madenschraube
- 65
- Feder
- 66
- Loch Feder
- 67
- Deckel
- 68
- Öffnung Deckel
- 69
- Loch Deckel
- 70
- Flansch für Aufnahme Madenschraube
- 71
- Stift
- 72
- ballige Kontaktfläche
- 73
- Aufnahme Stifte
- 74
- Verschiebeeinheit
- 75
- Führung
- 80
- Rotationseinheit
- 81
- Halterung
- 82.1,82.2
- optische Elemente
- 83
- Feder
- 84
- Anschlag
- 85
- Führung
- 86
- Vertiefung
- 87
- Zugang
- 88
- Hülse
- 89
- Rille
- 90
- Labyrinthdichtung
- 91,91.1,91.2
- Labyrinthdichtung, Teilgeometrien
- 92
- Flansch
- 93
- Einstich
- 94
- Steg
- 95
- Einstich
- 101
- Projektionsbelichtungsanlage
- 102
- Beleuchtungssystem
- 107
- Retikel
- 108
- Retikelhalter
- 110
- Projektionsoptik
- 113
- Wafer
- 114
- Waferhalter
- 116
- DUV-Strahlung
- 117
- optisches Element
- 118
- Fassungen
- 119
- Objektivgehäuse
- M1-M6
- Spiegel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008009600 A1 [0029, 0033]
- US 20060132747 A1 [0031]
- EP 1614008 B1 [0031]
- US 6573978 [0031]
- DE 102017220586 A1 [0036]
- US 20180074303 A1 [0050]
