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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen lithographischen Apparat
und ein Verfahren zur Herstellung eines Bausteins.
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Ein
lithographischer Apparat ist ein Gerät, das ein gewünschtes
Muster auf einen Zielabschnitt eines Substrates aufbringt. Lithographische
Apparate können
beispielsweise bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen
(ICs), Flachbildschirmen und anderen Bausteinen mit Feinstrukturen
verwendet werden. Bei einem herkömmlichen
lithographischen Apparat kann eine Bemusterungsvorrichtung, die
alternativ auch als Maske oder Retikel bezeichnet wird, verwendet
werden, um ein Schaltkreismuster zu erzeugen, das einer einzelnen
Schicht des integrierten Schaltkreises (IC) (oder eines anderen
Bausteins) entspricht, und dieses Muster kann auf einen Zielabschnitt
(beispielsweise mit einem Teil eines Plättchens, einem ganzen Plättchen oder
mehreren Plättchen)
auf einem Substrat (beispielsweise einem Silizium-Wafer oder einer
Glasplatte) abgebildet werden, das eine Schicht aus strahlungsempfindlichem Material
(Resist) aufweist. Anstelle einer Maske kann die Bemusterungsvorrichtung
eine Anordnung einzeln steuerbarer Elemente umfassen, die dazu dienen,
das Schaltkreismuster zu erzeugen.
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Im
allgemeinen enthält
ein einzelnes Substrat ein Netz aneinander angrenzender Zielabschnitte, die
nacheinander belichtet werden. Bekannte lithographische Apparate
besitzen auch sogenannte Stepper, wobei jeder Zielabschnitt bestrahlt
wird, indem ein ganzes Muster auf dem Zielabschnitt in einem Durchgang
belichtet wird, und sogenannte Scanner, wobei jeder Zielabschnitt
bestrahlt wird, indem das Muster durch den Projektionsstrahl in
einer bestimmten Richtung abgetastet wird (der "Abtastrichtung"), während
das Substrat gleichzeitig parallel oder antiparallel zu dieser Richtung
abgetastet wird.
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In
vielen Fällen
kann die Speicherdichte der einzeln steuerbaren Elemente innerhalb
einer Anordnung einzeln steuerbarer Elemente relativ niedrig sein
(d.h. der aktive Bereich jedes Elementes, der den Projektionsstrahl
der Strahlung modulieren kann, stellt einen relativ kleinen Bruchteil
vom Gesamtbereich des Elementes dar). Deshalb kann ein großer Anteil
der Strahlung innerhalb des Projektionsstrahls der Strahlung nicht
moduliert werden. Mit anderen Worten, diese Strahlung wird entweder
durch die Anordnung einzeln steuerbarer Elemente reflektiert oder
durch Anordnung einzeln steuerbarer Elemente absorbiert, und zwar
unabhängig
von dem Muster auf der Anordnung.
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Das
amerikanische Patent
US
6,424,404 B , das als der nächste Stand der Technik in
Bezug auf den Gegenstand von Patentanspruch 1 angesehen wird, offenbart
den lithographischen Projektionsapparat gemäß Anspruch 1, bis auf die erste
Anordnung von Fokussierelementen.
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Es
wurde zuvor vorgeschlagen, eine Mikrolinsen-Anordnung in das Strahlungssystem
zu integrieren, um einen Projektionsstrahl bereitzustellen, der
aus einer Vielzahl von Punkten besteht, und diesen Strahl dann auf
die aktiven Bereiche der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente
zu projizieren.
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Die
europäische
Patentanmeldung
EP 1
480 086 A , die gemäß Artikel
54 (3) EPC zum Stand der Technik gehört, offenbart eine solche Mikrolinsen-Anordnung.
Die veröffentlichte
amerikanische Patentanmeldung
US 2002/097495 A offenbart (
16) ein
Strahlungssystem mit einer Mikrolinsen-Anordnung, die derart angeordnet
ist, dass ein Projektionsstrahl auf eine lichtdurchlässige Anordnung
einzeln steuerbarer Elemente projiziert wird.
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Doch
die Projektion eines solchen Projektionsstrahls der Strahlung auf
die Anordnung einzeln steuerbarer Elemente und die anschließende Projektion
des bemusterten Strahls auf das Substrat erfordert ein komplexes
und folglich teures Projektionssystem.
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Was
benötigt
wird, ist deshalb eine Möglichkeit,
nur aktive Bereiche einer Anordnung einzeln steuerbarer Elemente
zu beleuchten, ohne dass ein komplexes Projektionssystem erforderlich
ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt folgendes bereit: einen lithographischen
Projektionsapparat mit einem Beleuchtungssystem zur Aufbereitung
eines Projektionsstrahls der Strahlung, eine Anordnung einzeln steuerbarer
Elemente, die dazu dienen, den Projektionsstrahl mit einem Muster
in seinem Querschnitt zu versehen, und einen Substrattisch zum Halten
eines Substrates. Der Apparat besitzt auch eine erste und eine zweite
Anordnung einzeln steuerbarer Elemente und ein Projektionssystem.
Jedes Fokussierelement in der ersten Anordnung ist so angeordnet,
dass es einen Teil des Projektionsstrahls auf eines der einzeln
steuerbaren Elemente lenkt und Strahlung, die von ihm reflektiert
wird, erfasst. Das Projektionssystem ist so angeordnet, dass es
ein Bild der ersten Anordnung von Fokussierelementen auf die zweite
Anordnung von Fokussierelementen projiziert. Die zweite Anordnung
ist so angeordnet, dass die Strahlung, die von einem der einzeln
steuerbaren Elemente reflektiert wird, über eines der Fokussierelemente
in der ersten Anordnung von Fokussierelementen und das Projektionssystem
auf eines der Fokussierelemente in der zweiten Anordnung, die die Strahlung
auf einen Punkt auf dem Substrat fokussiert, projiziert wird.
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Die
vorliegende Erfindung liefert auch ein Verfahren zur Bemusterung
eines Substrates. Das Verfahren umfasst mindestens die folgenden
Schritte: Bemusterung eines Projektionsstrahls von einem Beleuchtungssystem
unter Verwendung einer Anordnung einzeln steuerbarer Elemente zur
Bemusterung; Lenkung eines Teils des Projektionsstrahls direkt auf
eines der einzeln steuerbaren Elemente und Erfassung der Strahlung,
die von ihm reflektiert wird, unter Verwendung jeweils einer von
einer ersten Anordnung von Fokussierelementen und Projektion eines
Bildes der ersten Anordnung von Fokussierelementen auf eine zweite
Anordnung von Fokussierelementen unter Verwendung eines Projektionssystems,
so dass die Strahlung, die von einem der einzeln steuerbaren Elemente
reflektiert wird, über
eines der zugehörigen
Fokussierelemente in der ersten Anordnung von Fokussierelementen
und das Projektionssystem auf eines der Fokussierelemente in der
zweiten Anordnung, die ihrerseits die Strahlung auf einen Punkt
auf dem Substrat fokussiert, projiziert wird.
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Die
vorliegende Erfindung liefert auch ein Verfahren zur Herstellung
eines Bausteins, das mindestens die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellung eines Substrates; Aufbereitung eines Projektionsstrahls
der Strahlung, bei dem ein Beleuchtungssystem verwendet wird; Verwendung
einer Anordnung einzeln steuerbarer Elemente, um den Projektionsstrahl
zu bemustern; Verwendung einer ersten Anordnung von Fokussierelementen,
um jeweils einen Teil des Projektionsstrahls direkt auf eines der einzeln
steuerbaren Elemente zu lenken und die Strahlung, die von ihm reflektiert
wird, zu erfassen; und Verwendung eines Projektionssystems, um ein Bild
der ersten Anordnung von Fokussierelementen auf eine zweite Anordnung
von Fokussierelementen zu projizieren, wobei die zweite Anordnung
derart angeordnet ist, dass die Strahlung, die von einem der einzeln
steuerbaren Elemente reflektiert wird, über eines der Fokussierelemente
in der ersten Anordnung von Fokussierelementen und das Projektionssystem
auf eines der Fokussierelemente in der zweiten Anordnung, die die
Strahlung auf einen Punkt auf dem Substrat fokussiert, projiziert
wird.
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In
den Ausführungsarten
können
die Projektionsoptik, die zur Projektion des Strahls auf die erste Anordnung
von Fokussierelementen verwendet wird, und die Anforderungen an
das Projektionssystem zum Projizieren des bemusterten Strahls auf
die zweite Anordnung von Fokussierelementen dieselben sein, wie
sie verwendet werden würden,
wenn die Anordnung der einzeln steuerbaren Elemente gleichmäßig belichtet
und auf das Substrat projiziert werden würde. Doch die erste Anordnung
von Fokussierelementen kann immer noch einen Teil des Projektionsstrahls
der Strahlung auf jedes der einzeln steuerbaren Elemente fokussieren
und dadurch ermöglichen,
dass ein größerer Anteil
des Projektionsstrahls der Strahlung moduliert wird.
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Die
erste Anordnung von Fokussierelementen kann neben der Anordnung
einzeln steuerbarer Elemente angeordnet werden und wird gleichmäßig beleuchtet.
Die erste Anordnung von Fokussierelementen kann eine Anordnung von
Mikrolinsen sein, wobei jede Mikrolinse dazu verwendet wird, einen Teil
des Projektionsstrahls der Strahlung auf eines der einzeln steuerbaren
Elemente zu fokussieren, insbesondere auf den aktiven Teil des einzeln
steuerbaren Elementes. Auf diese Art und Weise handelt es sich bei
der Anordnung von Fokussierelementen um das abschließende Element
in dem Strahlengang, bevor er in die Anordnung einzeln steuerbarer
Elemente einfällt.
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Jedes
der einzeln steuerbaren Elemente kann ein diffraktiver, optischer
MEMS-Baustein (mikroelektromechanischer
Baustein) sein. Jedes Element dieses Bausteins kann in mindestens
zwei Einstellungen angeordnet werden: in der ersten Einstellung
wirkt die aktive Fläche
als ebener Reflektor, der eine Strahlung nullter Ordnung in das
entsprechende Element der Fokussierelemente zurückreflektiert; bei der zweiten
Einstellung bildet seine aktive Fläche ein Gitter, das die Strahlung
erster Ordnung weg von dem entsprechenden Element der Fokussierelemente
beugt.
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Das
Projektionssystem ist so angeordnet, dass es ein Bild der Anordnung
von Fokussierelementen auf die zweite Anordnung von Fokussierelementen
projiziert. Das Projektionssystem kann beispielsweise so angeordnet
sein, dass Strahlung nullter Ordnung, die von einem der einzeln
steuerbaren Elemente reflektiert wird, über das entsprechende Element
der Fokussierelemente in der ersten Anordnung durch das Projektionssystem
und auf ein entsprechendes Element der Fokussierelemente in der zweiten
Anordnung projiziert wird. Das entsprechende Fokussierelement in
der zweiten Anordnung fokussiert die Strahlung auf einen Punkt auf
dem Substrat. In einer Ausführungsart
kann es sich bei der zweiten Anordnung von Fokussierelementen um
eine Anordnung von Mikrolinsen handeln.
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Die
Anordnung einzeln steuerbarer Elemente kann auf einer Seite eines
Substrates montiert werden und die erste Anordnung von Fokussierelementen
kann auch an dem Substrat montiert werden, so dass eine gasdichte
Einfassung um die einzeln steuerbaren Elemente gebildet wird. Alternativ
kann eine Platte, die die für
den Projektionsstrahl der Strahlung im wesentlichen durchlässig ist,
an dem Substrat montiert werden, so dass eine gasdichte Einfassung
um die einzeln steuerbaren Elemente herum gebildet wird. Die erste
Anordnung von Fokussierelementen kann ebenfalls innerhalb der gasdichten
Einfassung montiert werden.
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Die
gasdichte Einfassung, die die einzeln steuerbaren Elemente umgibt,
kann entleert oder mit einem im wesentlichen reinen und sauberen
Gas gefüllt
sein. Wenn die gasdichte Einfassung mit diesem Gas gefüllt ist,
kann der Apparat einen Gaseintritt zur Verbindung zwischen der gasdichten
Einfassung und einer Gasquelle und einen Gasaustritt aus der Einfassung
umfassen, so dass das Gas durch die Einfassung gespült werden
kann und Unreinheiten und/oder Schmutzstoffe entfernt werden.
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Ein
Stellantrieb zum Verstellen der Position der ersten Anordnung von
Fokussierelementen in Bezug auf die Anordnung einzeln steuerbarer
Elemente kann bereitgestellt werden, um sicherzustellen, dass die
Strahlung ordnungsgemäß auf jedes der
einzeln steuerbaren Elemente fokussiert ist. Die erste Anordnung
von Fokussierelementen kann auch Stellantriebe zum Verstellen der
Positionen jedes der Fokussierelemente zueinander umfassen, um sicherzustellen,
dass die Strahlung richtig auf den aktiven Teil jedes der einzeln
steuerbaren Elemente fokussiert ist. Die Erfindung wird durch die
Ansprüche
definiert.
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Weitere
Ausführungsarten,
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung, sowie der Aufbau
und die Funktionsweise der verschiedenen Ausführungsarten der vorliegenden
Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen
im Detail beschrieben. Es zeigen:
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1 einen
lithographischen Projektionsapparat gemäß einer Ausführungsart
der Erfindung;
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2 eine
schematische Anordnung zur Beleuchtung der Anordnung einzeln steuerbarer
Elemente und zur Projektion des bemusterten Strahls auf das Substrat;
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3 einen
Aufbau der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente, die zur Verwendung
in der vorliegenden Erfindung geeignet sind;
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4 einen
alternativen Aufbau zu dem in 3 gezeigten
Aufbau; und
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5 einen
weiteren, alternativen Aufbau zu dem in 3 und 4 gezeigten
Aufbau.
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Die
Ausführungsarten
der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen
beschrieben. In den Zeichnungen können gleiche Bezugsziffern
identische oder funktional ähnliche
Elemente anzeigen. Außerdem
kann es sein, dass die Ziffer(n), die in einer Bezugsziffer ganz
links steht (stehen), die Zeichnungen angeben, in der die Bezugsziffer
erstmals erscheint.
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Der
Begriff "Anordnung
einzeln steuerbarer Elemente",
wie er hier verwendet wird, sollte allgemein als sich auf beliebige
Vorrichtungen beziehend interpretiert werden, die dazu verwendet
werden können,
einen hereinkommenden Projektionsstrahl der Strahlung mit einem
bemusterten Querschnitt zu versehen, so dass ein gewünschtes
Muster in einem Zielabschnitt des Substrates erzeugt werden kann; die
Begriffe "Lichtventil" und "räumlicher Lichtmodulator" (SLM) können in
diesem Zusammenhang ebenfalls verwendet werden. Beispiele für diese
Bemusterungsvorrichtungen sind:
- – eine programmierbare
Spiegelanordnung. Diese kann eine matrixadressierbare Oberfläche mit einer
viskoelastischen Kontrollschicht und einer reflektierenden Oberfläche umfassen.
Das Grundprinzip hinter einem solchen Apparat besteht darin, dass
(beispielsweise) adressierte Bereiche der reflektierenden Oberfläche einfallendes
Licht als gebeugtes Licht reflektieren, während nicht adressierte Bereiche
einfallendes Licht als nicht gebeugtes Licht reflektieren. Wenn
man einen entsprechenden räumlichen
Filter verwendet, kann das nicht gebeugte Licht aus dem reflektierten
Strahl herausgefiltert werden, so dass lediglich das gebeugte Licht
zurückbleibt,
welches das Substrat erreicht; auf diese Art und Weise wird der
Strahl entsprechend dem Adressiermuster der matrix-adressierbaren
Oberfläche
bemustert. Es wird klar sein, dass der Filter als Alternative das
gebeugte Licht ausfiltern kann und das nicht gebeugte Licht zurückbleibt,
welches das Substrat erreicht. Auf diese Art und Weise kann auch
eine Anordnung diffraktiver, optischer MEMS-Bausteine in entsprechender
Art und Weise verwendet werden. Jeder diffraktive, optische MEMS-Baustein besteht
aus einer Vielzahl reflektierender Bänder, die zueinander verformt
werden können,
und ein Gitter bilden, das einfallendes Licht als gebeugtes Licht
reflektiert. Bei einer weiteren, alternativen Ausführungsart
einer programmierbaren Spiegelanordnung wird ein Matrixaufbau von
kleinen Spiegeln verwendet, die jeweils einzeln um eine Achse geneigt
werden können, indem
ein geeignetes, lokalisiertes, elektrisches Feld angewendet oder
piezoelektrische Betätigungselemente
verwendet werden. Auch hier sind die Spiegel wieder matrixadressierbar,
so dass adressierte Spiegel einen hereinkommenden Projektionsstrahl
der Strahlung in eine andere Richtung reflektieren werden als nicht
adressierte Spiegel; auf diese Art und Weise wird der reflektierte
Strahl gemäß dem Adressiermuster
der matrixadressierbaren Spiegel bemustert. Die erforderliche Matrixadressierung
kann unter Verwendung geeigneter elektronischer Einrichtungen durchgeführt werden.
In beiden oben beschriebenen Situationen kann die Anordnung einzeln
steuerbarer Elemente eine oder mehrere programmierbare Spiegelanordnung(en)
umfassen. Weitere Informationen über
Spiegelanordnungen, wie sie hier erwähnt werden, können beispielsweise
in den amerikanischen Patenten US
5,296,891 und US 5,523,193 und
in den PCT-Patentanmeldungen WO 98/38597 und WO 98/33096 nachgelesen
werden.
- – eine
programmierbare LCD-Anordnung. Ein Beispiel für eine solche Konstruktion
wird in dem US-Patent US 5,229,872 genannt.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass beispielsweise bei der Verwendung
der Vorspannung von Merkmalen, Strukturen der Naheffekt-Korrektur,
Phasenvariationstechniken und Mehrfachbelichtungstechniken das Muster,
das auf der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente "gezeigt" wird, sich wesentlich von
dem Muster unterscheiden kann, das schließlich auf eine Schicht des
Substrates oder auf das Substrat übertragen wird. In ähnlicher
Art und Weise kann es sein, dass das Muster, das schließlich auf
dem Substrat erzeugt wird, nicht dem Muster entspricht, das zu irgendeinem
Zeitpunkt auf der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente gebildet
wird. Dies kann bei einem Aufbau der Fall sein, bei dem das letztendliche
Muster, das an jedem Teil des Substrates gebildet wird, über einen
bestimmten Zeitraum oder eine bestimmte Anzahl von Belichtungen
aufgebaut wird, während
derer sich das Muster auf der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente
und/oder die relative Position des Substrates ändert.
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Auch
wenn in diesem Text speziell auf die Verwendung des lithographischen
Apparates bei der Herstellung von ICs (integrierten Schaltungen)
Bezug genommen wird, so wird darauf hingewiesen, dass der hierin
beschriebene lithographische Apparat auch andere weitere Anwendungsmöglichkeiten haben
kann, wie beispielsweise die Herstellung von integrierten optischen
Systemen, Führungs-
und Erfassungsmodellen für
Magnetblasenspeicher, Flachbildschirmen, Dünnschicht-Magnetköpfen etc.
Der Fachmann wird wissen, dass im Kontext dieser alternativen Anwendungen
die Ver wendung der Begriffe "Wafer" oder "Plättchen" (engl. die) in diesem
Text synonym für
die allgemeineren Begriffe "Substrat" bzw. "Zielabschnitt" angesehen werden
kann. Das hierin in Bezug genommene Substrat kann vor oder nach
der Belichtung beispielsweise in einem track (einem Werkzeug, dass
meistens eine Resist-Schicht auf ein Substrat aufbringt und den
belichteten Resist entwickelt) oder in einem Mess- oder Prüfwerkzeug
bearbeitet werden. Wo zutreffend, kann diese Offenlegung auf dieses
und andere Substrat-Verarbeitungswerkzeuge angewendet werden. Außerdem kann das
Substrat mehr als ein Mal bearbeitet werden, beispielsweise, um
eine integrierte Schaltung (IC) mit mehreren Schichten zu erzeugen,
so dass sich der Begriff Substrat, wie er hierin verwendet wird,
auch auf ein Substrat beziehen kann, das bereits mehrere, bearbeitete
Schichten enthält.
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Die
hierin verwendeten Begriffe "Strahlung" und "Strahl" umfassen sämtliche
Arten elektromagnetischer Strahlung, einschließlich Ultraviolettstrahlung
(UV) (z.B. mit einer Wellenlänge
von 408, 355, 365, 248, 193, 157 oder 126 nm) und Extrem-Ultraviolettstrahlung
(EUV) (z.B. mit einer Wellenlänge
im Bereich zwischen 5 und 20 nm).
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Der
Begriff "Projektionssystem", wie er hierin verwendet
wird, sollte umfassend interpretiert werden und beinhaltet verschiedene
Arten von Projektionssystemen, einschließlich lichtbrechende optische Systeme,
reflektierende optische Systeme und katadioptrische optische Systeme,
wie sie beispielsweise für
die verwendete Belichtungsstrahlung oder für andere Faktoren, wie die
Verwendung einer Tauchflüssigkeit
oder die Verwendung eines Vakuums, geeignet sind. Die Verwendung
des Begriffes "Linse" in diesem Text kann
als Synonym für
den allgemeineren Begriff "Projektionssystem" angesehen werden.
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Das
Beleuchtungssystem kann auch verschiedene Arten optischer Komponenten,
einschließlich
lichtbrechende, reflektierende und katadioptrische optische Komponenten
zum Lenken, Formen oder Steuern des Projektionsstrahls der Strahlung umfassen,
und diese Komponenten können
nachstehend ebenfalls zusammen oder einzeln als "Linse" bezeichnet werden.
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Der
lithographische Apparat kann außerdem derart
ausgeführt
sein, dass er zwei (zweistufig) oder mehr Substrattische besitzt.
Bei diesen "mehrstufigen" Vorrichtungen können die
zusätzlichen
Tische parallel genutzt werden oder an einem Tisch oder an mehreren
Tischen kann bzw. können
Vorbereitungsschritte durchgeführt
werden, während
ein anderer Tisch oder mehrere andere Tische für die Belichtung verwendet
werden.
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Der
lithographische Apparat kann auch derart ausgeführt sein, dass das Substrat
in eine Flüssigkeit
mit einem relativ hohen Brechungsindex, z.B. Wasser, getaucht wird,
um einen Raum zwischen dem abschließenden Element des Projektionssystems
und dem Substrat zu füllen.
Tauchflüssigkeiten können auch
in anderen Zwischenräumen
in dem lithographischen Apparat angewendet werden, beispielsweise
zwischen der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente und dem ersten
Element des Projektionssystems. Tauchverfahren sind in dem Fachgebiet
zur Erhöhung
der Blendenzahl von Projektionssystemen wohl bekannt.
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AUSFÜHRUNGSARTEN
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1 zeigt
in schematischer Art und Weise einen lithographischen Projektionsapparat
gemäß einer
speziellen Ausführungsart
der Erfindung. Der Apparat umfasst:
- – ein Beleuchtungssystem
(Illuminator) IL zur Aufbereitung eines Projektionsstrahls der Strahlung PB
(z.B. UV-Strahlung);
- – eine
Anordnung einzeln steuerbarer Elemente PPM (z.B. eine programmierbare
Spiegelanordnung), um ein Muster auf den Projektionsstrahl aufzubringen;
im allgemeinen wird die Position der Anordnung einzeln steuerbarer
Elemente in Bezug auf Teil PL befestigt; doch für ihre korrekte Positionierung
in Bezug auf Teil PL kann sie stattdessen auch mit Positioniervorrichtungen
verbunden werden;
- – einen
Substrattisch (z.B. einen Wafertisch) WT zum Halten eines Substrates
(z.B. eines Wafers mit Resistüberzug)
W, verbunden mit einer Positioniervorrichtung PW zur korrekten Positionierung des
Substrates in Bezug auf Teil PL; und
- – ein
Projektionssystem ("Linse") PL zum Abbilden
eines Musters, mit dem der Projektionsstrahl der Strahlung PB versehen
wurde, und zwar durch die Anordnung einzeln steuerbarer Elemente
PPM auf einen Zielabschnitt C (z.B. mit einem oder mehreren Plättchen)
des Substrates W; das Projektionssystem kann die Anordnung einzeln steuerbarer
Elemente auf das Substrat abbilden; alternativ kann das Projektionssystem
sekundäre Quellen
abbilden, für
die die Elemente der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente als
Shutter wirken; das Projektionssystem kann auch eine Anordnung von
Fokussierelementen umfassen wie eine Mikrolinsen-Anordnung (bekannt
als MLA) oder eine Fresnel-Linsen-Anordnung, um beispielsweise die
sekundären
Quellen zu bilden und um Mikropunkte auf das Substrat abzubilden.
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Wie
hier dargestellt, handelt es sich um einen reflektierenden Apparat
(d.h. mit einer reflektierenden Anordnung einzeln steuerbarer Elemente).
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Der
Illuminator IL empfängt
einen Projektionsstrahl der Strahlung von einer Strahlungsquelle SO.
Bei der Quelle und dem lithographischen Apparat kann es sich um
separate Gebilde handeln, beispielsweise, wenn die Quelle ein Excimer-Laser
ist. In diesen Fällen
wird die Quelle nicht so angesehen als wäre sie ein Teil des lithographischen
Apparates und der Projektionsstrahl der Strahlung wird mit Hilfe eines
Strahlweiterleitungssystems BD von der Quelle SO zu dem Illuminator
IL geleitet, wobei das Strahlweiterleitungssystem beispielsweise
geeignete Richtspiegel und/oder einen Strahl-Expander besitzt. In
anderen Fällen
kann die Quelle ein integrierter Bestandteil des Apparates sein,
beispielsweise, wenn es sich bei der Quelle um eine Quecksilberlampe handelt.
Die Quelle SO und der Illuminator IL können zusammen mit dem Strahlweiterleitungssystem
BD, sofern erforderlich, als Strahlungssystem bezeichnet werden.
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Der
Illuminator IL kann Verstelleinrichtungen AM für die Einstellung der Winkelintensitätsverteilung des
Strahls besitzen. Im allgemeinen kann zumindest die äußere und/oder
innere radiale Reichweite (im allgemeinen als σ-outer bzw. σ-inner bezeichnet) der Intensitätsverteilung
in einer Pupillenebene des Illuminators verstellt werden. Zusätzlich besitzt
der Illuminator IL im allgemeinen verschiedene andere Komponenten,
wie einen Integrator IN und einen Kondensator CO. Der Illuminator
liefert einen aufbereiteten Projektionsstrahl der Strahlung, der
als Projektionsstrahl PB bezeichnet wird, der eine gewünschte Gleichmäßigkeit
und Intensitätsverteilung in
seinem Querschnitt besitzt.
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Der
Strahl PB fängt
anschließend
die Anordnung einzeln steuerbarer Elemente PPM ab. Nachdem er von
der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente PPM reflektiert worden
ist, verläuft
der Strahl PB durch das Projektionssystem PL, das den Strahl PB
auf einen Zielabschnitt C des Substrates W fokussiert. Mit Hilfe
der Positioniervorrichtungen PW (und der interferometrischen Messeinrichtung
IF) kann der Substrattisch WT exakt bewegt werden, z.B. um verschiedene
Zielabschnitte C in dem Strahlengang PB zu positionieren. Wo sie
eingesetzt werden, können die
Positioniervorrichtungen für
die Anordnung einzeln steuerbarer Elemente dazu verwendet werden, die Position
der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente PPM in Bezug auf den
Strahlengang PB, beispielsweise während einer Abtastung, exakt
zu positionieren. Im allgemeinen erfolgt die Bewegung des Objekttisches
WT mit Hilfe eines langhubigen Moduls (grobe Positionierung) und
eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung), die in 1 nicht
ausdrücklich
dargestellt sind. Ein ähnliches
System kann ebenfalls verwendet werden, um die Anordnung einzeln
steuerbarer Elemente zu positionieren. Es wird auch klar sein, dass
der Projektionsstrahl alternativ/zusätzlich auch bewegt werden kann,
während der
Objekttisch und/oder die Anordnung einzeln steuerbarer Elemente
eine feste Position haben kann, um die erforderliche, relative Bewegung
zu liefern. Als eine weitere Alternative, die besonders bei der
Herstellung von Flachbildschirmen angewendet werden kann, kann die
Position des Substrattisches und des Projektionssystems fest sein
und das Substrat kann derart angeordnet sein, dass es in Bezug auf
den Substrattisch bewegt wird. Der Substrattisch kann beispielsweise
mit einem System zur Abtastung über das
Substrat in einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit versehen
werden.
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Auch
wenn der lithographische Apparat gemäß der Erfindung hier als für die Belichtung
eines Resist auf einem Substrat bestimmt beschrieben wird, wird
klar sein, dass die Erfindung nicht auf diese Verwendung beschränkt ist,
und der Apparat kann zur Projektion eines bemusterten Projektionsstrahls der
Strahlung beim Einsatz in der Lithographie ohne Resist verwendet
werden.
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Der
beschriebene Apparat kann in vier bevorzugten Arten verwendet werden:
- 1. Step-Modus: die Anordnung einzeln steuerbarer
Elemente versieht den Projektionsstrahl der Strahlung mit einem
ganzen Muster, das in einem Durchgang (d.h. in einer einzelnen,
statischen Belichtung) auf einen Zielabschnitt C projiziert wird. Der
Substrattisch WT wird dann in X- und/oder Y-Richtung verschoben,
so dass ein anderer Zielabschnitt C belichtet werden kann. Im Step-Modus
begrenzt die maximale Größe des Belichtungsfeldes
die Größe des Zielabschnittes
C, der in einer einzelnen, statischen Belichtung abgebildet wird.
- 2. Scan-Modus: die Anordnung einzeln steuerbarer Elemente kann
mit einer Geschwindigkeit v in eine vorgegebene Richtung (die sogenannte "Scan-Richtung", z.B. die Y-Richtung)
bewegt werden, so dass der Projektionsstrahl PB dazu gebracht wird,
die Anordnung einzeln steuerbarer Elemente abzutasten; gleichzeitig
dazu wird der Substrattisch WT mit einer Geschwindigkeit V = Mv
in die gleiche oder in die entgegengesetzte Richtung bewegt, wobei
M die Vergrößerung der Linse
PL ist. Im Scan- Modus
begrenzt die maximale Größe des Belichtungsfeldes
die Breite des Zielabschnittes (in Nichtabtastrichtung) in einer einzelnen,
dynamischen Belichtung, während
die Länge
der Abtastbewegung die Höhe
des Zielabschnittes (in Abtastrichtung) bestimmt.
- 3. Puls-Modus: die Anordnung einzeln steuerbarer Elemente wird
im wesentlichen stationär
gehalten und das gesamte Muster wird unter Verwendung einer gepulsten
Strahlungsquelle auf einen Zielabschnitt C des Substrates projiziert.
Der Substrattisch WT wird mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit
bewegt, so dass der Projektionsstrahl PB dazu gebracht wird, eine
Linie quer über
das Substrat W abzutasten. Das Muster an der Anordnung einzeln steuerbarer
Elemente wird zwischen Impulsen des Strahlungssystems, wie erforderlich,
aktualisiert und die Impulse werden zeitlich festgelegt, so dass
aufeinanderfolgende Zielabschnitte C an den erforderlichen Stellen
an dem Substrat belichtet werden. Folglich kann der Projektionsstrahl
quer über
das Substrat W abtasten, um das komplette Muster für einen
Streifen des Substrates zu belichten. Das Verfahren wird wiederholt,
bis das komplette Substrat Linie für Linie belichtet wurde.
- 4. Kontinuierlicher Scan-Modus: im wesentlichen dasselbe wie
der Puls-Modus, außer
dass eine im wesentlichen konstante Strahlungsquelle verwendet wird
und das Muster an der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente aktualisiert
wird, wenn der Projektionsstrahl quer über das Substrat abtastet und
es belichtet.
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Kombinationen
und/oder Variationen zu den oben beschriebenen Verwendungsarten
oder völlig andere
Verwendungsarten können
ebenfalls angewendet werden.
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Ein
Aufbau zur Beleuchtung der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente,
um den Projektionsstrahl der Strahlung zu bemustern, ist in 2 gezeigt.
Der Projektionsstrahl 10 der Strahlung von dem Strahlungssystem
wird mittels eines Strahlteilers 11 auf eine Anordnung
von Fokussierelementen 12 projiziert. Es wird klar sein,
dass ein alternativer Aufbau verwendet werden könnte, um die Strahlung auf
die Anordnung von Fokussierelementen zu projizieren. Die Strahlung
kann beispielsweise in einem leicht nicht telezentrischen Winkel
projiziert werden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Anordnung
von Fokussierelementen um eine Mikrolinsen-Anordnung. Doch auch
hier kann, wenn erforderlich, ein alternativer Aufbau verwendet
werden, beispielsweise eine Fresnel-Linse oder eine Zonenplattenlinse.
Jedes der Elemente innerhalb der Anordnung von Fokussierelementen 12 fokussiert
einen Teil des Projektionsstrahls 10 direkt auf eines der
einzeln steuerbaren Elemente innerhalb der Anordnung von einzeln steuerbaren
Elementen 13. Vorzugsweise ist die Anordnung von Fokussierelementen 12 so
angeordnet, dass die Strahlung nur auf die aktiven Flächen der einzeln
steuerbaren Elemente fokussiert ist. Deshalb wird die gesamte Strahlung
auf Teile der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente 13 gelenkt,
die zur Modulation der Strahlung verwendet werden können, selbst
wenn die einzeln steuerbaren Elemente 13 locker verdichtet
sind, beispielsweise aufgrund der Notwendigkeit, eine Steuerung
für jedes
der einzeln steuerbaren Elemente 13 zu liefern.
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Unter
fortgesetzter Bezugnahme auf 2 kehrt
die Strahlung, die von der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente 13 reflektiert
wird, durch die Anordnung von Fokussierelementen 12 zurück, verläuft durch
den Strahlteiler 11 und dann durch die Projektionslinse 14.
Der bemusterte Strahl fällt
in diesem Aufbau dann auf eine Feldlinse 16 ein. Die Feldlinse 16 lenkt
den bemusterten Strahl auf eine zweite Anordnung von Fokussierelementen 17,
die die Strahlung auf das Substrat 18 fokussiert. Auf diese Art
und Weise wird die erste Anordnung von Fokussierelementen 12 auf
die zweite Anordnung von Fokussierelementen 17 abgebildet.
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Es
wird klar sein, dass ein alternativer Aufbau zu dem oben gezeigten
und beschriebenen verwendet werden kann, um die erste Anordnung
von Fokussierelementen 12 auf die zweite Anordnung von
Fokussierelementen 17 abzubilden. Vorzugsweise handelt
es sich bei der zweiten Anordnung von Fokussierelementen 17 um
eine Mikrolinsen-Anordnung (auch wenn, wie oben, andere Vorrichtungen benutzt
werden können,
mit denen eine ähnliche
Wirkung erzielt wird). Es wird klar sein, dass die Beziehung zwischen
dem Abstand der ersten und zweiten Anordnung von Fokussierelementen 12 und 17 durch die
Vergrößerung des
Systems bestimmt wird, das die erste Anordnung auf die zweite Anordnung 17 abbildet.
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In
dem bevorzugten Aufbau, der in 2 schematisch
dargestellt ist, besitzt jedes einzeln steuerbare Element innerhalb
der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente 13 ein zugehöriges Fokussierelement
in der Anordnung von Fokussierelementen 12. Dieses Fokussierelement
fokussiert Strahlung von einem Teil des Projektionsstrahls 10 auf
den aktiven Teil des einzeln steuerbaren Elementes und erfasst die
von ihm reflektierte Strahlung. Diese reflektierte Strahlung wird
dann durch das Projektionssystem 14 und die Feldlinse 16 auf
ein entsprechendes der Fokussierelemente in der zweiten Anordnung von
Fokussierelementen 17 projiziert. Dieses letztere Fokussierelement
fokussiert dann diesen Teil des bemusterten Strahls auf einen Punkt
auf dem Substrat 18. Wie beschrieben, ist jedes der einzeln
steuerbaren Elemente in der Anordnung von einzeln steuerbaren Elementen 13 mit
einem der Fokussierelemente in jeweils der ersten und zweiten Anordnung
von Fokussierelementen 12, 17 verbunden. Deshalb
kann der Projektionsstrahl einfach gleichmäßig auf die erste Anordnung
von Fokussierelementen 12 beleuchtet werden und die erste
Anordnung von Fokussierelementen 12 muss nur einfach auf
die zweite Anordnung von Fokussierelementen 17 abgebildet
werden. Deshalb ist die Projektionsoptik relativ einfach.
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Vorzugsweise
besteht die Anordnung einzeln steuerbarer Elemente 13 aus
einer Anordnung diffraktiver, optischer MEMS-Bausteine. Jeder der diffraktiven,
optischen MEMS-Bausteine besteht aus einer reflektierenden Oberfläche oder
aus reflektierenden Oberflächen,
die in mindestens zwei Zuständen
angeordnet werden können.
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In
dem ersten Zustand handelt es sich bei dem diffraktiven, optischen
MEMS-Baustein um
einen ebenen Reflektor und die Strahlung, die durch ein Fokussierelement
in der ersten Anordnung von Fokussierelementen 12 auf ihn
fokussiert wird, wird einfach reflektiert (d.h. Reflexion nullter
Ordnung). Diese reflektierte Strahlung wird durch das zugehörige Fokussierelement
in der Anordnung von Fokussierelementen 12 erfasst und
durch die Projektionslinse 14 und die Feldlinse 16 auf
eines der Fokussierelemente in der zweiten Anordnung von Fokussierelementen 17,
wie oben beschrieben, projiziert. Das letztere Fokussierelement
fokussiert die Strahlung auf einen Punkt auf dem Substrat 18.
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Wenn
sich der diffraktive, optische MEMS-Baustein in dem zweiten Zustand
befindet, bildet er ein Gitter. Dies kann dadurch erreicht werden,
dass der diffraktive, optische MEMS-Baustein aus einer Vielzahl
von bandartigen Reflektoren besteht, die derart betätigt werden
können,
dass jeder zweite Reflektor in eine Richtung senkrecht zu der Oberfläche der
reflektierenden Flächen
verschoben wird. Alternativ kann es sich bei der reflektierenden Fläche um eine
kontinuierliche Fläche
handeln, die jedoch von ihrer planaren oder ebenen Form beispielsweise
in eine Sinusform verschoben wird. Unabhängig von der Art und Weise,
wie dies erreicht wird, verhält
sich der diffraktive, optische MEMS-Baustein in diesem zweiten Zustand
wie ein Gitter für
den Teil des Projektionsstrahls der Strahlung, der durch das Fokussierelement
innerhalb der Anordnung von Fokussierelementen 12 auf ihn
fokussiert wird. Folglich ist die Strahlung von dem diffraktiven,
optischen MEMS-Baustein aufgrund der Beugung eine gebeugte Strahlung
erster Ordnung, die nicht direkt in das zugehörige Element der Fokussierelemente
in der Anordnung von Fokussierelementen 12 zurückreflektiert.
Stattdessen kann sie in eines der benachbarten Fokussierelemente
in der Anordnung von Fokussierelementen 12 gelenkt werden
und wird die Anordnung von Fokussierelementen deshalb in einem großen Winkel
verlassen. Diese Strahlung wird in der Pupille 15 der Projektionsoptik blockiert
und erreicht deshalb die zweite Anordnung von Fokussierelementen 17 nicht
und wird nicht auf das Substrat 18 fokussiert. Wie oben
beschrieben, wird die Strahlung, die auf diffraktive, optische MEMS-Bausteine
in dem ersten Zustand fokussiert ist, dagegen in nullter Ordnung
reflektiert und verläuft im
wesentlichen parallel zu der optischen Achse des Apparates. Sie
verläuft
deshalb durch die Pupille 15 und wird durch eines der Fokussierelemente
in der zweiten Anordnung von Fokussierelementen 17 auf das
Substrat 18 fokussiert. Folglich wird nur Strahlung im
Zusammenhang mit diffraktiven, optischen MEMS-Bausteinen in dem
ersten Zustand auf das Substrat 18 projiziert, wodurch
das erforderliche Muster erzeugt wird.
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Die
einzeln steuerbaren Elemente in der ersten Anordnung einzeln steuerbarer
Elemente 13 können
innerhalb eines Gehäuses
eingeschlossen sein, um sie vor Kontamination durch Gase zu schützen, die
ihnen Schaden zufügen
können,
oder durch Schmutzpartikel, die ihren Betrieb stören könnten. 3 zeigt
eine solche Vorrichtung 25.
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In 3 besteht
eine Anordnung einzeln steuerbarer Elemente 26 aus einem
Substrat 27, wobei die einzeln steuerbaren Elemente 28 auf
einer Seite des Substrates 27 montiert sind. Die Anordnung
von Fokussierelementen 29 besteht aus Fokussierelementen 30 wie
Mikrolinsen, die innerhalb eines Halters 31 montiert sind.
Die Anordnung von Fokussierelementen 29 ist an der Anordnung
einzeln steuerbarer Elemente montiert und bildet eine gasdichte
Einfassung 32. Wie gezeigt, kann dies durch Montagewände 33 erreicht
werden. Es wird jedoch klar sein, dass diese Elemente durch Vorsprünge aus dem
Substrat 27 der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente
und/oder durch Vorsprünge
aus dem Substrat 31 der Anordnung von Fokussierelementen
ersetzt werden können.
Auf jeden Fall können
die Komponenten durch eutektisches Bonden oder eine andere, bekannte
Präzisions-Bondtechnik
verbunden werden. Auf diese Art und Weise wird die Anordnung von
Fokussierelementen 29 als eine Seite der gasdichten Einfassung
verwendet.
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4 zeigt
einen alternativen Aufbau dieser Vorrichtung 35, bei der
die gasdichte Einfassung 42 aus der Kombination von Substrat 37 (auf
dem die einzeln steuerbaren Elemente 38 der Anordnung von einzeln
steuerbaren Elementen 36 montiert sind), Seitenwänden 43 und
einer Platte 44 aus einem Material, das für die verwendete
Strahlung im wesentlichen lichtdurchlässig ist, hergestellt ist.
Die Anordnung von Fokussierelementen 39, die, wie oben,
aus Fokussierelementen 40 und einem Halter 41 besteht, wird
innerhalb der gasdichten Einfassung 42 montiert. Wie oben,
können
die Seitenwände
ein Teil des Substrates oder der strahlungsdurchlässigen Platte sein.
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5 zeigt
eine weitere Variante der Vorrichtungen 25, 35,
die in 3 und 4 gezeigt ist. In diesem Fall
verläuft
die Wand 53 derart, dass die gasdichte Einfassung aus der
Wand 53 und der strahlungsdurchlässigen Platte 54 gebildet
wird. Die Anordnung einzeln steuerbarer Elemente 46 und
die Anordnung von Fokussierelementen 49 sind innerhalb
der gasdichten Einfassung separat montiert.
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Die
gasdichte Einfassung kann vorzugsweise auf unter 100 mTorr entleert
oder mit einem im wesentlichen reinen, sauberen Gas (beispielsweise Stickstoff,
Argon oder anderen inerten Gasen) gefüllt werden. Wenn dies erforderlich
sein sollte, kann die gasdichte Einfassung mit dem Gas durchspült werden.
Es kann beispielsweise ein Gaseintritt und ein Gasaustritt vorhanden
sein, die mit der gasdichten Einfassung verbunden sind. Der Gaseintritt
kann dann mit einer Quelle sauberen Gases verbunden werden, um die
gasdichte Einfassung durchzuspülen,
so dass sichergestellt ist, dass die Menge an Schmutzstoffen gering
bleibt, selbst wenn die gasdichte Einfassung nicht perfekt ist,
und nur eine geringe Menge an Schmutzstoffen eindringen kann, oder
wenn Schmutzstoffe innerhalb der gasdichten Einfassung erzeugt werden.
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Um
eine korrekte Ausrichtung der Fokussierelemente 30, 40, 50 zu
den entsprechenden einzeln steuerbaren Elementen 28, 38, 48 zu
gewährleisten, können Stellantriebe
bereitgestellt werden, um die Position der Anordnung von Fokussierelementen 29, 39, 49 zu
der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente 26, 36, 46 zu
verstellen. Außerdem
oder alternativ kann eine Vielzahl von Stellantrieben bereitgestellt
werden, um die Position der Fokussierelemente 30, 40, 50 zueinander
zu verstellen. Bei den verwendeten Stellantrieben kann es sich um
piezoelektrische Stellantriebe handeln, insbesondere in dem Fall von
Stellantrieben für
die Verstellung der Position der Fokussierelemente 30, 40, 50 zueinander,
oder es kann sich um Lorentz-Stellantriebe handeln, insbesondere
im Fall der Verstellung der Position der Anordnung von Fokussierelementen 29, 39, 49 zu
der Anordnung einzeln steuerbarer Elemente 26, 36, 46. Es
wird klar sein, dass andere bekannte Vorrichtungen zur präzisen Kontrolle
der Position ebenfalls verwendet werden können, beispielsweise die thermoelektronische
Betätigung
oder akustische Modulation.
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Es
wurden oben verschiedene Ausführungsarten
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Doch es sollte klar sein,
dass diese nur beispielhaft vorgestellt wurden und nicht einschränkend zu
verstehen sind. Somit sollte der Geltungsbereich der vorlie genden
Erfindung durch die oben beschriebenen, beispielhaften Ausführungsarten
nicht eingeschränkt werden,
sondern sollte nur durch die folgenden Ansprüche definiert werden.