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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Integrationsvorrichtung zum Einbau einer wechselbaren Komponente in ein optisches System.
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Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Bei solchen EUV-Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellenlänge reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.
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Zum Einbau oder Wechsel von wie zuvor erwähnten Optiken ist es erforderlich, diese exakt zu einer festen Welt, beispielsweise in Form eines sogenannten Tragrahmens, der Lithographieanlage auszurichten. Die erforderliche Positionstoleranz der Optik gegenüber der festen Welt liegt dabei in der Größenordnung von 0 µm bis 100 µm.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zum Einbau einer Komponente in ein optisches System bereitzustellen.
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Demgemäß wird ein Verfahren zum Einbau einer wechselbaren Komponente in ein optisches System vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Absenken der Komponente auf eine feste Welt des optischen Systems, b) Anbinden der Komponente an die feste Welt, wobei eine Ist-Position der Komponente derart verlagert wird, dass die Ist-Position innerhalb eines Toleranzfelds einer Soll-Position der Komponente liegt, und wobei Entkopplungseinrichtungen zum Entkoppeln der Komponente von der festen Welt elastisch verformt werden, c) Fixieren der Komponente in ihrer Ist-Position, d) Abheben der Komponente von der festen Welt, wobei die Entkopplungseinrichtungen entspannt werden, e) Absenken der Komponente auf die feste Welt, und f) Aufheben der Fixierung der Komponente.
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Dadurch, dass das Anbinden der Komponente an die feste Welt und die Entkopplungseinrichtungen zum Verlagern der Ist-Position in das Toleranzfeld genutzt werden, kann auf ein technisch aufwändiges Positionierwerkzeug zum Positionieren der Komponente relativ zu der festen Welt verzichtet werden.
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Das Anbinden der Komponente an die feste Welt kann alleine mit Hilfe einer Gewichtskraft der Komponente erreicht werden. Unter „Anbinden“ kann dabei ein Platzieren oder Ablegen der Komponente auf der festen Welt nach dem Absenken der Komponente auf die feste Welt zu verstehen sein. Bei dem Anbinden der Komponente an die feste Welt positioniert sich diese aufgrund der Gewichtskraft selbsttätig gegenüber der festen Welt. Zusätzlich oder alternativ können optionale Klemmeinrichtungen zum Anbinden der Komponente an die feste Welt vorgesehen sein. Die Klemmeinrichtungen sind an der festen Welt gelagert und können die Komponente mit der festen Welt verbinden. Die Klemmeinrichtungen sind jedoch, wie zuvor erwähnt, optional.
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Die Komponente ist ein optisches Element, beispielsweise ein Spiegel, oder umfasst ein optisches Element. Insbesondere weist die Komponente eine Fassung, insbesondere eine sogenannte Spiegelwechselfassung, und ein optisches Element auf. Das optische Element kann in die Fassung eingeklebt sein. Die Komponente ist eine Wechselkomponente oder kann als solche bezeichnet werden. Die optionalen Klemmeinrichtungen binden die Fassung an die feste Welt an. Die Entkopplungseinrichtungen entkoppeln die Fassung von der festen Welt. Das optische System kann ein Projektionssystem einer Lithographieanlage, insbesondere einer EUV-Lithographieanlage oder einer DUV-Lithographieanlage, oder Teil eines derartigen Projektionssystems sein. Das optische System kann jedoch auch Teil eines Strahlformungs- und Beleuchtungssystems sein. Die feste Welt kann ein Tragrahmen oder ein auf Motoren gelagerter Manipulatorrahmen sein.
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Die Entkopplungseinrichtungen können der Komponente oder der festen Welt zugeordnet sein. Die Entkopplungseinrichtungen können jeweils ein der Komponente zugeordnetes Entkopplungselement und ein der festen Welt zugeordnetes Entkopplungselement aufweisen. Beispielsweise ist das der festen Welt zugeordnete Entkopplungselement ein Interface oder eine Schnittstelle der jeweiligen Kopplungseinrichtung oder kann als solche bezeichnet werden. Bei dem Absenken der Komponente auf die feste Welt greifen die Entkopplungselemente ineinander. Vorzugsweise sind drei Entkopplungseinrichtungen vorgesehen, die gleichmäßig um einen Umfang der Komponente herum verteilt angeordnet sind. Mit Hilfe der Klemmeinrichtungen oder der Gewichtskraft der Komponente wird die Komponente in dem Schritt b) gegenüber der festen Welt positioniert. Dabei verformen sich die Entkopplungseinrichtungen elastisch über ein in einem Betriebsfall zulässiges Maß hinaus. Das Fixieren der Komponente in dem Schritt c) verhindert, dass sich die Entkopplungseinrichtungen zurückverformen und so die Ist-Position aus dem Toleranzfeld herausbewegt wird.
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Die Komponente kann während der Schritte c), d) und e) durchgehend fixiert sein. Alternativ verbleibt die Ist-Position der Komponente aufgrund ihrer Gewichtskraft alleine innerhalb des Toleranzfelds. Durch das Abheben der Komponente von der festen Welt entspannen sich die elastisch verformten Entkopplungseinrichtungen von ihrem verformten Zustand zurück in einen unverformten Zustand. Das heißt, bei dem erneuten Absenken der Komponente auf die feste Welt in dem Schritt e) sind die Entkopplungseinrichtungen spannungsfrei, so dass die Ist-Position innerhalb des Toleranzfelds verbleibt und die Entkopplungseinrichtungen die Ist-Position nicht aus dem Toleranzfeld hinausbewegen.
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Bei der Verwendung der optionalen Klemmeinrichtungen ist die Komponente nach dem Schließen der Klemmeinrichtungen nach dem Schritt e) exakt zu der festen Welt positioniert, die Entkopplungseinrichtungen sind nicht über ein zulässiges Maß hinaus verformt und in das optische Element eingebrachte Deformationen liegen innerhalb eines zulässigen Bereichs. Bei Bedarf kann der Vorgang des Entspannens der Entkopplungselemente mehrmals durchgeführt werden. Die Entscheidung hierfür kann durch eine absolute Positionsmessung oder durch die Kontrolle der Reproduzierbarkeit der finalen Positionierung der Komponente herbeigeführt werden. Unter einem „Toleranzfeld“ ist vorliegend ein Bereich um die Soll-Position zu verstehen, um welchen die Ist-Position von der Soll-Position abweichen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform werden die Schritte a), c), d), e) und f) mit Hilfe einer Integrationsvorrichtung durchgeführt.
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Der Einbau der Komponente kann bei einer Erstmontage beispielsweise aus einer vertikalen Richtung erfolgen. Im Falle eines Tausches der Komponente im Feld, kann der Einbau beispielsweise aus einer horizontalen Richtung erfolgen. Die Integrationsvorrichtung ist optional. Die Integrationsvorrichtung kann auch als Einbauvorrichtung oder Wechselvorrichtung bezeichnet werden. Insbesondere das Absenken und das Abheben der Komponente werden mit Hilfe eines Hubsystems der Integrationsvorrichtung durchgeführt. Das Hubsystem umfasst mehrere Hubsäulen. Die Integrationsvorrichtung ist insbesondere nicht Teil des optischen Systems. Bei einer Integration der Komponente aus horizontaler Richtung kann ein Absenken und Anheben der Komponente beispielsweise mit Hilfe eines Wippensystems umgesetzt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vor dem Schritt a) die Integrationsvorrichtung an einem Gehäuse des optischen Systems montiert, wobei nach dem Schritt f) die Integrationsvorrichtung von dem Gehäuse demontiert wird.
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Die Integrationsvorrichtung umfasst hierzu einen Befestigungsabschnitt, der mit dem Gehäuse verbunden werden kann. Der Befestigungsabschnitt kann insbesondere mit dem Gehäuse verschraubt werden. Der Befestigungsabschnitt kann ringförmig sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Schritte a), d) und e) mit Hilfe eines Hubsystems der Integrationsvorrichtung durchgeführt.
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Wie zuvor erwähnt, kann das Hubsystem mehrere Hubsäulen umfassen. Das Hubsystem kann beispielsweise durch drei Hubsäulen umgesetzt werden, die gleichmäßig um den Umfang der Komponente herum verteilt angeordnet sind. Die Hubsäulen sind an dem Befestigungsabschnitt der Integrationsvorrichtung montiert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Schritte c) und f) mit Hilfe von blockierbaren Gleitelementen der Integrationsvorrichtung durchgeführt.
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Die Gleitelemente sind an den Hubsäulen montiert und tragen die Komponente. Die Gleitelemente ermöglichen eine Bewegung der Komponente in einer horizontal angeordneten Ebene, die von einer Breitenrichtung oder x-Richtung und einer Tiefenrichtung oder z-Richtung aufgespannt wird. Diese Ebene kann auch als Schwimmebene bezeichnet werden. Die Gleitelemente können von einem unblockierten Zustand in einen blockierten Zustand und umgekehrt verbracht werden. Während der Schritte a), b) und f) befinden sich die Gleitelemente in dem unblockierten Zustand. Während der Schritte c), d) und e) befinden sich die Gleitelemente in dem blockierten Zustand.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in dem Schritt b) die Komponente von den Gleitelementen abgestützt, wobei die Gleitelemente bei dem Verschieben der Ist-Position der Komponente linear bewegt werden.
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Die Gleitelemente sind insbesondere an den Hubsäulen linear verschieblich gelagert. Die Komponente ist auf den Gleitelementen gelagert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform verschieben in dem Schritt b) die Entkopplungseinrichtungen die Ist-Position der Komponente derart, dass die Ist-Position innerhalb des Toleranzfelds der Soll-Position der Komponente liegt.
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Durch das Schließen der Klemmeinrichtungen oder alleine durch die Gewichtskraft der Komponente in dem Schritt b) übersetzt sich eine ursprüngliche Fehlpositionierung der Komponente gegenüber der festen Welt von beispielsweise 100 µm bis 400 µm in einen Bereich von 0 µm bis 100 µm. Dies geschieht mit Hilfe einer elastischen Verformung der Entkopplungseinrichtungen, insbesondere mit Hilfe einer elastischen Verformung von Gelenken der Entkopplungseinrichtungen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in dem Schritt b) zum Verschieben der Ist-Position der Komponente ein von den Entkopplungseinrichtungen verwirklichtes Übersetzungsverhältnis zwischen der festen Welt und der Komponente genutzt.
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Dies ermöglicht ein exaktes Positionieren der Komponente relativ zu der festen Welt. Wie zuvor erwähnt, sorgen die Entkopplungseinrichtungen aufgrund ihrer Geometrie für ein Übersetzungsverhältnis zwischen fester Welt und der Komponente.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in dem Schritt b) die Komponente mit Hilfe ihrer Gewichtskraft an die feste Welt angebunden.
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Das heißt, die Gewichtskraft führt zu einer Positionierung der Komponente gegenüber der festen Welt. Optional können zusätzlich die Klemmeinrichtungen eingesetzt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schritt b) ein Schließen von Klemmeinrichtungen, um die Komponente an die feste Welt anzubinden.
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Wie zuvor erwähnt, sind die Klemmeinrichtungen optional. Vorzugsweise sind drei Klemmeinrichtungen vorgesehen, die gleichmäßig um einen Umfang der Komponente herum verteilt angeordnet sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Schritt c) ein Öffnen der Klemmeinrichtungen durchgeführt.
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Das heißt, nach dem Fixieren der Komponente mit Hilfe der Gleitelemente in dem Schritt c) werden die Klemmeinrichtungen geöffnet. Anschließend wird die Komponente in dem Schritt d) von der festen Welt abgehoben.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Schritt e) ein Schließen der Klemmeinrichtungen durchgeführt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, bei dem die optionalen Klemmeinrichtungen verwendet werden, umfasst das Verfahren die Schritte: a) Absenken der Komponente auf eine feste Welt des optischen Systems, b) Schließen von Klemmeinrichtungen, um die Komponente an die feste Welt anzubinden, wobei eine Ist-Position der Komponente derart verlagert wird, dass die Ist-Position innerhalb eines Toleranzfelds einer Soll-Position der Komponente liegt, und wobei Entkopplungseinrichtungen zum Entkoppeln der Komponente von der festen Welt elastisch verformt werden, c) Fixieren der Komponente in ihrer Ist-Position, d) Öffnen der Klemmeinrichtungen, e) Abheben der Komponente von der festen Welt, wobei die Entkopplungseinrichtungen entspannt werden, f) Absenken der Komponente auf die feste Welt, g) Schließen der Klemmeinrichtungen, und h) Aufheben der Fixierung der Komponente.
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Ferner wird eine Integrationsvorrichtung zum Einbau einer wechselbaren Komponente in ein optisches System vorgeschlagen. Die Integrationsvorrichtung umfasst ein Hubsystem zum Absenken der Komponente auf eine feste Welt des optischen Systems und zum Abheben der Komponente von der festen Welt, und Gleitelemente zum Lagern der Komponente an dem Hubsystem.
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Das zuvor erläuterte Verfahren wird mit Hilfe der Integrationsvorrichtung durchgeführt. Die Integrationsvorrichtung kann, wie zuvor erwähnt, auch als Einbauvorrichtung oder Wechselvorrichtung bezeichnet werden. Die Integrationsvorrichtung umfasst neben dem Hubsystem den zuvor erwähnten Befestigungsabschnitt, an dem das Hubsystem montiert ist. Die Gleitelemente sind an dem Hubsystem verschiebbar gelagert.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Hubsystem eine Vielzahl an Hubsäulen, wobei jeder Hubsäule zumindest ein Gleitelement zugeordnet ist.
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Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Beispielsweise sind drei Hubsäulen vorgesehen. Die Anzahl der Hubsäulen ist jedoch beliebig.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Gleitelemente aus einem unblockierten Zustand in einen blockierten Zustand und umgekehrt verbringbar.
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In dem unblockierten Zustand kann die Komponente gegenüber der festen Welt verschoben werden. In dem blockierten Zustand ist ein Verschieben der Komponente gegenüber der festen Welt nicht möglich. Die Komponente ist dann fixiert.
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„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Die für das Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Integrationsvorrichtung entsprechend und umgekehrt.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
- 1A zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer EUV-Lithographieanlage;
- 1B zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer DUV-Lithographieanlage;
- 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems für die Lithographieanlage gemäß 1A oder 1B;
- 3 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems gemäß 2;
- 4 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems gemäß 2;
- 5 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems gemäß 2;
- 6 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems gemäß 2;
- 7 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems gemäß 2; und
- 8 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Einbau einer Komponente in das optische System gemäß 2.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
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1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm, insbesondere von 13,5 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind jeweils in einem nicht gezeigten Vakuum-Gehäuse vorgesehen, wobei jedes Vakuum-Gehäuse mit Hilfe einer nicht dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren beziehungsweise Einstellen von optischen Elementen vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.
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Die EUV-Lithographieanlage 100A weist eine EUV-Lichtquelle 106A auf. Als EUV-Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle (oder ein Synchrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV-Bereich (extrem ultravioletter Bereich), also beispielsweise im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm, aussendet. Im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A gebündelt, und die gewünschte Betriebswellenlänge wird aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV-Lichtquelle 106A erzeugte EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind.
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Das in 1A dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf eine Photomaske (Engl.: reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spiegels 122 auf die Photomaske 120 gelenkt werden. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
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Das Projektionssystem 104 (auch als Projektionsobjektiv bezeichnet) weist sechs Spiegel M1 bis M6 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Spiegel M1 bis M6 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel M1 bis M6 der EUV-Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel M1 bis M6 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel M1 bis M6 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
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1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 können - wie bereits mit Bezug zu 1A beschrieben - von einem Maschinenraum mit entsprechenden Antriebsvorrichtungen umgeben sein.
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Die DUV-Lithographieanlage 100B weist eine DUV-Lichtquelle 106B auf. Als DUV-Lichtquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert.
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Das in 1B dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
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Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128 und/oder Spiegel 130 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen 128 und Spiegel 130 der DUV-Lithographieanlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 128 und/oder Spiegel 130 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel 130 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
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Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 128 und dem Wafer 124 kann durch ein flüssiges Medium 132 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium 132 kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Das Medium 132 kann auch als Immersionsflüssigkeit bezeichnet werden.
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2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems 200. Das optische System 200 kann ein wie zuvor erläutertes Projektionssystem 104 einer EUV-Lithographieanlage 100A oder Teil eines derartigen Projektionssystems 104 sein. Das optische System 200 kann jedoch auch Teil eines wie zuvor erläuterten Strahlformungs- und Beleuchtungssystems 102 sein. Das optische System 200 kann auch Teil einer DUV-Lithographieanlage 100B sein.
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Das optische System 200 umfasst ein Koordinatensystem mit einer Breitenrichtung oder x-Richtung x, einer Hochrichtung oder y-Richtung y und einer Tiefenrichtung oder z-Richtung z. Die Richtungen x, y, z sind senkrecht zueinander orientiert.
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Das optische System 200 umfasst eine Wechselkomponente oder auswechselbare Komponente 202. Die Komponente 202 wiederum umfasst ein optisches Element 204 und eine Fassung 206, in welcher das optische Element 204 aufgenommen ist. Die Fassung 206 ist insbesondere eine Spiegelwechselfassung oder kann als solche bezeichnet werden. Das optische Element 204 kann einer der Spiegel 110, 112, 114, 116, 118, 120, 130, M1, M2, M3, M4, M5, M6 oder eine der Linsen 128 sein. Das optische Element 204 kann in der Aufsicht kreisrund sein. Das optische Element 204 kann in der Aufsicht jedoch auch oval sein. Die Fassung 206 ist bevorzugt ringförmig. Auch die Fassung 206 kann in der Aufsicht kreisrund sein. Der Komponente 202 ist eine Gewichtskraft G zugeordnet.
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Der Komponente 202 beziehungsweise dem optischen Element 204 ist eine Ist-Position 208 zugeordnet. Unter der Ist-Position 208 ist vorliegend die Position der Komponente 202 beziehungsweise des optischen Elements 204 in einem von den Richtungen x, y, z definierten Raum zu verstehen. Die Komponente 202 ist in einem Gehäuse 210 des optischen Systems 200 aufnehmbar. In dem Gehäuse 210 aufgenommen ist eine feste Welt 212. Die feste Welt 212 kann ein Tragrahmen oder Manipulatorrahmen sein.
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Der festen Welt 212 sind optionale Klemmeinrichtungen 214, 216 zugeordnet, mit deren Hilfe die Komponente 202 mit der festen Welt 212 koppelbar ist. Die Klemmeinrichtungen 214, 216 können hierzu formschlüssig in die Fassung 206 eingreifen. Eine formschlüssige Verbindung entsteht durch das Ineinander- oder Hintergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern, vorliegend den Klemmeinrichtungen 214, 216 und der Fassung 206. Die 2 zeigt die Komponente 202 jedoch in einem Zustand, indem die Komponente 202 noch nicht mit der festen Welt 212 gekoppelt ist. Das heißt, die Klemmeinrichtungen 214, 216 befinden sich noch nicht im Eingriff mit der Fassung 206.
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Die Klemmeinrichtungen 214, 216 sind an der festen Welt 212 gelagert und können von einem in der 2 gezeigten geöffneten Zustand in einen geschlossenen Zustand verbracht werden. Vorzugsweise sind drei Klemmeinrichtungen 214, 216 vorgesehen, die gleichmäßig um einen Umfang der Fassung 206 verteilt angeordnet sind. Das heißt, die drei Klemmeinrichtungen 214, 216 sind um einen Winkel von 120° voneinander beabstandet platziert.
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Die Komponente 202 ist mit Hilfe von Entkopplungseinrichtung 218, 220 von der festen Welt 212 entkoppelt. Jede Entkopplungseinrichtung 218, 220 umfasst ein erstes Entkopplungselement 222, das der festen Welt 212 zugeordnet ist, und ein zweites Entkopplungselement 224, das der Fassung 206 zugeordnet ist. Das zweite Kopplungselement 224 kann auch als Interface oder Schnittstelle bezeichnet werden. Die ersten Entkopplungselemente 222 können in die zweiten Entkopplungselemente 224 eingreifen. Die 2 zeigt die Entkopplungseinrichtungen 218, 220 jedoch in einem Zustand, in welchem die Entkopplungselemente 222, 224 außer Eingriff sind.
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Es sind bevorzugt drei Entkopplungseinrichtungen 218, 220 vorgesehen, die gleichmäßig um den Umfang der Fassung 206 verteilt angeordnet sind. Das heißt, die drei Entkopplungseinrichtungen 218, 220 sind um einen Winkel von 120° voneinander beabstandet platziert. Jeder Entkopplungseinrichtung 218, 220 ist eine Klemmeinrichtung 214, 216 zugeordnet. Die Entkopplungseinrichtungen 218, 220 können Festkörpergelenke umfassen oder als Festkörpergelenke ausgebildet sein.
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Die Entkopplungseinrichtungen 218, 220 sorgen dafür, dass nur ein geringer Teil der durch Bauteiltoleranzen im Zuge des Wechsels der Komponente 202 eingeleiteten Spannungen bis zu dem optischen Element 204 durchschlägt. Diese Entkopplung erfüllt die Anforderung an eine maximal erlaubte Deformation des optischen Elements 204 nur in einem begrenzten Bereich. Konkret dürfen die Entkopplungseinrichtungen 218, 220 nur mit maximal 100 µm durch eine Fehlpositionierung ausgelenkt werden. Diese Auslenkung übersetzt sich aus der Geometrie der Entkopplungseinrichtungen 218, 220 in eine Fehlposition der Komponente 202 von weniger als 100 µm.
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Der festen Welt 212 ist eine Ziel-Position oder Soll-Position 226 zugeordnet. Die Komponente 202 ist dann richtig zu der festen Welt 212 positioniert, wenn die Ist-Position 208 mit der Soll-Position 226 übereinstimmt. Dabei kann die Ist-Position 208 innerhalb eines Toleranzfeldes 228 von der Soll-Position 226 abweichen. Das Toleranzfeld 228 weist entlang der x-Richtung x und entlang der z-Richtung z eine Breite von 0 µm bis 100 µm auf. Solange die Ist-Position 208 innerhalb des Toleranzfelds 228 liegt, wird eine zulässige Deformation des optischen Elements 204 nicht überschritten. Das heißt, bei einem Wechsel der Komponente 202 ist die Zielsetzung, dass die Ist-Position 208 innerhalb des Toleranzfelds 228 liegt.
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Um den Wechsel der Komponente 202 derart durchführen zu können, dass die Komponente 202 relativ zu der festen Welt 212 derart ausgerichtet ist, dass die Ist-Position 208 innerhalb des Toleranzfelds 228 liegt, ist eine Integrationsvorrichtung 300 vorgesehen. Die Integrationsvorrichtung 300 ist nicht Teil des optischen Systems 200. Die Integrationsvorrichtung 300 kann zum Wechsel der Komponente 202 an dem optischen System 200, insbesondere an dem Gehäuse 210 des optischen Systems 200, montiert werden. Die Integrationsvorrichtung 300 kann auch als Einbauvorrichtung, Montagevorrichtung, Wechselvorrichtung oder Austauschvorrichtung bezeichnet werden. Die Integrationsvorrichtung 300 kann ferner auch als Integrationswerkzeug bezeichnet werden.
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Die Integrationsvorrichtung 300 umfasst einen Befestigungsabschnitt 302, der an dem Gehäuse 210 montiert ist. Der Befestigungsabschnitt 302 kann ringförmig sein. An dem Befestigungsabschnitt 302 sind Hubsäulen 304, 306 vorgesehen. Die Hubsäulen 304, 306 bilden ein Hubsystem 308 der Integrationsvorrichtung 300. Das Hubsystem 308 kann entlang der y-Richtung y verfahren werden, um die Komponente 202 auf der festen Welt 212 abzusetzen. Beispielsweise umfasst das Hubsystem 308 drei Hubsäulen 304, 306, die um einen Winkel von 120° voneinander beabstandet platziert sind. Das Hubsystem 308 benötigt eine Weichheit entlang der x-Richtung x und der z-Richtung z, welche bewusst gesperrt und geöffnet werden kann. Eine beispielhafte Umsetzung wird folgend näher beschrieben.
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Jeder Hubsäule 304, 306 ist ein Gleitelement 310 zugeordnet. Die Gleitelemente 310 sind zwischen den Hubsäulen 304, 306 und der Komponente 202 platziert. Das heißt, die Gleitelemente 310 tragen die Komponente 202. Die Gleitelemente 310 ermöglichen eine translatorische Bewegung der Komponente 202 entlang der x-Richtung x und entlang der z-Richtung z sowie eine rotatorische Bewegung um die y-Richtung y. Die Gleitelemente 310 können auch gesperrt oder blockiert werden, so dass die Ist-Position 208 der Komponente 202 eingefroren wird.
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Zum Einbau der Komponente 202 wird diese zunächst in der Integrationsvorrichtung 300 aufgenommen. Hierzu wird die Komponente 202 auf den Gleitelementen 310 aufgesetzt. Anschließend wird die Integrationsvorrichtung 300 an das Gehäuse 210 angebunden.
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3 zeigt den Ersteinbau der Komponente 202. Hierzu wird die Komponente mit Hilfe der Integrationsvorrichtung 300 auf die feste Welt 212 derart abgesenkt, dass die Entkopplungselemente 222, 224 der Entkopplungseinrichtungen 218, 220 ineinandergreifen. Die Klemmeinrichtungen 214, 216 sind geöffnet. Die Komponente 202 wird vor dem Absenken auf die feste Welt 212 derart grob ausgerichtet, dass die Ist-Position 208 um maximal 100 µm bis 400 µm von der Soll-Position 226 abweicht.
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4 zeigt die Übergabe der Komponente 202 an die feste Welt 212. Die Entkopplungselemente 222, 224 sind im Eingriff. Die Entkopplungseinrichtungen 218, 220 sorgen aufgrund ihrer Geometrie für ein Übersetzungsverhältnis zwischen fester Welt 212 und der Komponente 202. Durch eine Betätigung der Klemmeinrichtungen 214, 216 übersetzt sich die ursprüngliche Fehlpositionierung der Komponente 202 gegenüber der festen Welt 212 von 100 µm bis 400 µm in einen Bereich von 0 µm bis 100 µm. Dies geschieht mit Hilfe einer elastischen Verformung der Entkopplungseinrichtungen 218, 220, insbesondere mit Hilfe einer elastischen Verformung von Gelenken der Entkopplungseinrichtungen 218, 220.
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Die für die Ausrichtung der Komponente 202 benötigte Auslenkung der Entkopplungseinrichtungen 218, 220 ist im Betrieb des optischen Systems 200 jedoch nicht zulässig. Die dabei in das optische Element 204 eingeleiteten Deformationen und die Spannungen in den Entkopplungseinrichtungen 218, 220 selbst wären, insbesondere unter Berücksichtigung von zusätzlichen Schocklasten im Betriebslastfall durch den Versand des optischen Systems 200, zu hoch. Im Zuge der Montage der Komponente 202 ist die Größe der eingeleiteten Schocks sehr gering und auch die Deformationen des optischen Elements 204 befinden sich im elastischen Bereich. Dadurch können die Entkopplungseinrichtungen 218, 220 deutlich stärker belastet werden als aus dem Betriebslastfall vorgegeben.
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Dieses Übersetzungsverhältnis der Entkopplungseinrichtungen 218, 220 kann zur Positionierung der Komponente 202 genutzt werden. Nach der Übergabe der Komponente 202 an die feste Welt 212 können die Klemmeinrichtungen 214, 216 geschlossen werden. Die Gleitelemente 310 der Integrationsvorrichtung 300 ermöglichen eine lineare Bewegung der Komponente 202 entlang der x-Richtung x und der z-Richtung z. Die Bewegung der Komponente 202 kann aufgrund der Gewichtskraft G der Komponente 202 selbst oder auch durch das Schließen der optionalen Klemmeinrichtungen 214, 216 erfolgen und ist in der 4 mit Hilfe von Pfeilen angedeutet. Die Gleitelemente 310 bilden so eine Schwimmebene der Integrationsvorrichtung 300, welche die Bewegung der Komponente 202 in der x-Richtung x und in der z-Richtung z unterstützt. Mit Hilfe der Positioniereigenschaften der Entkopplungseinrichtungen 218, 220 kann so die Soll-Position 226 erreicht werden. Das heißt, die Ist-Position 208 liegt innerhalb des Toleranzfelds 228.
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Die Komponente 202 ist nun genau zu der festen Welt 212 ausgerichtet. Das heißt, die Ist-Position 208 liegt innerhalb des Toleranzfelds 228. Jedoch sind die Entkopplungseinrichtungen 218, 220 zu stark ausgelenkt, wodurch die Deformation des optischen Elements 204 nicht innerhalb der vorgegebenen Spezifikation ist. Insbesondere werden die Entkopplungseinrichtungen 218, 220 über den im Betriebslastfall erlaubten Bereich hinaus verspannt. Die Verformung der Entkopplungseinrichtungen 218, 220 ist dabei jedoch elastisch und damit reversibel.
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5 zeigt das Einfrieren der Position der Komponente 202. Hierzu werden die Gleitelemente 310 gesperrt oder blockiert. Dieses Sperren ist in der 5 mit Hilfe von Kreuzen illustriert. Sobald die Gleitelemente 310 blockiert sind, ist keine Bewegung der Komponente 202 entlang der x-Richtung x und der z-Richtung z mehr möglich. Die Ist-Position 208 befindet sich nach wie vor innerhalb des Toleranzfelds 228.
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Nach dem Blockieren der Gleitelemente 310 werden gegebenenfalls die optional zuvor geschlossenen Klemmeinrichtungen 214, 216 wieder geöffnet und die Komponente 202 wird mit Hilfe der Integrationsvorrichtung 300 von der festen Welt 212 abgehoben, so dass sich die Entkopplungseinrichtungen 218, 220, die über das zulässige Maß hinaus elastisch verformt wurden, entspannen können. Dieses Entspannen der Entkopplungseinrichtungen 218, 220 ist in der 5 mit Hilfe von Pfeilen angedeutet.
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6 zeigt ein finales Absetzen der Komponente 202. Mit Hilfe der Integrationsvorrichtung 300 und den nach wie vor blockierten Gleitelementen 310 wird die Komponente 202 auf der festen Welt 212 abgesetzt. Die Entkopplungseinrichtungen 218, 220 sind entspannt und die Entkopplungselemente 222, 224 greifen ineinander. Die Ist-Position 208 ist innerhalb des Toleranzfelds 228. Nach dem Absetzen der Komponente 202 werden, wie in der 6 gezeigt, die Klemmeinrichtungen 214, 216 wieder geschlossen. Dabei verbleibt die Ist-Position 208 innerhalb des Toleranzfelds 228. Dadurch bleibt eine erneute Deformation der Entkopplungseinrichtungen 218, 220 aus. Die Komponente 202 ist jetzt nach Vorgabe eingebaut.
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7 zeigt die Demontage der Integrationsvorrichtung 300. Hierzu werden die Gleitelemente 310 derart verschoben, dass ein nach oben Fahren der Hubsäulen 304, 306 an der Komponente 202 vorbei möglich ist. Die Hubsäulen 304, 306 werden entlang der y-Richtung y nach oben verfahren. Anschließend wird die Integrationsvorrichtung von dem Gehäuse 210 demontiert. Die Komponente 202 ist nun in das optische System 200 integriert, die Ist-Position 208 liegt innerhalb des Toleranzfelds 228 und die Verformung der Entkopplungseinrichtungen 218, 220 liegt innerhalb der für den Betriebsfall festgelegten Spezifikation.
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8 zeigt zusammenfassend ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform des zuvor schon erläuterten Verfahrens zum Einbau der Komponente 202 in das optische System 200. Bei dem Verfahren wird in einem Schritt S1 die Komponente 202 auf die feste Welt 212 abgesenkt. Das Absenken erfolgt mit Hilfe der Integrationsvorrichtung 300. Dann werden in einem optionalen Schritt S2 die Klemmeinrichtungen 214, 216 geschlossen, um die Komponente 202 an die feste Welt 212 anzubinden. In dem Schritt S2 wird mit Hilfe der Entkopplungseinrichtungen 218, 220 die Ist-Position 208 der Komponente 202 derart verschoben, dass die Ist-Position 208 innerhalb des Toleranzfelds 228 der Soll-Position 226 der Komponente 202 liegt. Ferner werden in dem Schritt S2 die Entkopplungseinrichtungen 218, 220 zum Entkoppeln der Komponente 202 von der festen Welt 212 über ein im Betriebsfall zulässiges Maß hinaus elastisch verformt.
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In einem Schritt S3 wird die Komponente 202 mit Hilfe der blockierten Gleitelemente 310 der Integrationsvorrichtung 300 in ihrer neuen Ist-Position 208 fixiert. In einem Schritt S4 werden die Klemmeinrichtungen 214, 216 wieder geöffnet. Mit Hilfe der Integrationsvorrichtung 300 wird die Komponente 202 in einem Schritt S5 wieder von der festen Welt 212 abgehoben, wobei die Entkopplungseinrichtungen 218, 220 bei oder während dem Abheben entspannt werden. Nach dem Entspannen der Entkopplungseinrichtungen 218, 220 wird die Komponente 202 in einem Schritt S6 erneut auf die feste Welt 212 abgesenkt. In einem Schritt S7 werden die optionalen Klemmeinrichtungen 214, 216 erneut geschlossen. Die Fixierung der Komponente 202 wird in einem abschließenden Schritt S8 wieder aufgehoben. Anschließend wird die Integrationsvorrichtung 300 demontiert.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 100A
- EUV-Lithographieanlage
- 100B
- DUV-Lithographieanlage
- 102
- Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
- 104
- Projektionssystem
- 106A
- EUV-Lichtquelle
- 106B
- DUV-Lichtquelle
- 108A
- EUV-Strahlung
- 108B
- DUV-Strahlung
- 110
- Spiegel
- 112
- Spiegel
- 114
- Spiegel
- 116
- Spiegel
- 118
- Spiegel
- 120
- Photomaske
- 122
- Spiegel
- 124
- Wafer
- 126
- optische Achse
- 128
- Linse
- 130
- Spiegel
- 132
- Medium
- 200
- optisches System
- 202
- Komponente
- 204
- optisches Element
- 206
- Fassung
- 208
- Ist-Position
- 210
- Gehäuse
- 212
- feste Welt
- 214
- Klemmeinrichtung
- 216
- Klemmeinrichtung
- 218
- Entkopplungseinrichtung
- 220
- Entkopplungseinrichtung
- 222
- Entkopplungselement
- 224
- Entkopplungselement
- 226
- Soll-Position
- 228
- Toleranzfeld
- 300
- Integrationsvorrichtung
- 302
- Befestigungsabschnitt
- 304
- Hubsäule
- 306
- Hubsäule
- 308
- Hubsystem
- 310
- Gleitelement
- G
- Gewichtskraft
- M1
- Spiegel
- M2
- Spiegel
- M3
- Spiegel
- M4
- Spiegel
- M5
- Spiegel
- M6
- Spiegel
- S1
- Schritt
- S2
- Schritt
- S3
- Schritt
- S4
- Schritt
- S5
- Schritt
- S6
- Schritt
- S7
- Schritt
- S8
- Schritt
- x
- x-Richtung
- y
- y-Richtung
- z
- z-Richtung