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Die
Erfindung betrifft ein optisches System für die Mikrolithographie mit
verbesserten Abbildungseigenschaften.
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Die
Erfindung betrifft ferner einen Manipulator für ein derartiges optisches
System.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Mikrolithographieanlage mit einem
derartigen optischen System und/oder einem derartigen Manipulator.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Verfahren zur Verbesserung der Abbildungseigenschaften eines
optischen Systems.
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Ein
optisches System für
eine Mikrolithographieanlage im Sinne der vorliegenden Erfindung kann
ein Projektionsobjektiv zur Abbildung der Struktur eines Retikels
auf ein Substrat (Wafer) sein, oder auch das Beleuchtungssystem,
mit dem das zuvor genannte Retikel beleuchtet wird.
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Projektionsobjektive
und Beleuchtungssysteme werden in Mikrolithographieanlagen bei lithographischen
Verfahren zur Herstellung von beispielsweise Halbleiterbauelementen,
Bildaufnehmerelementen, Displays und dergleichen verwendet. Allgemein
werden Projektionsobjektive und Beleuchtungssysteme zur lithographischen
Herstellung von fein strukturierten Bauelementen eingesetzt.
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Ein
Projektionsobjektiv oder Beleuchtungssystem ist aus einer Mehrzahl
optischer Elemente aufgebaut die allesamt Linsen sein können. Das
Projektionsobjektiv oder Beleuchtungssystem kann auch aus einer
Kombination von Linsen und Spiegeln aufgebaut sein.
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Mittels
des Projektionsobjektives wird eine Struktur bzw. ein Muster einer
Maske (Retikel), die beispielsweise in der Projektionsebene des
Projektionsobjektivs angeordnet ist, auf einem lichtempfindlichen
Substrat abgebildet, das in der Bildebene des Projektionsobjektivs
angeordnet ist. Die abzubildenden Strukturen bzw. Muster werden
zur Erhöhung
der Integrationsdichte der herzustellenden Bauelemente immer kleiner,
so dass an das Auflösungsvermögen und
an die Abbildungseigenschaften, insbesondere die Abbildungsqualität heutiger
Projektionsobjektive zunehmend höhere
Anforderungen gestellt werden.
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Heutige
Projektionsobjektive sollen insbesondere polarisationserhaltend
sein. Ein durch ein optisches Element tretender Lichtstrahl erfährt hingegen
im optischen Element auf Grund von dessen Materialeigenschaften
eine Doppelbrechung und somit eine Polarisation und/oder Änderung
der Polarisation bei Verwendung von polarisiertem Licht. Hierdurch kann
eine Polarisationsebene des Lichtstrahls gedreht werden, sodass
die Polarisation des Lichtstrahls nicht erhalten bleibt.
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Deshalb
werden Manipulatoren benötigt,
die entweder im Projektionsobjektiv, beziehungsweise den einzelnen
optischen Elementen des Projektionsobjektives, und/oder in der Beleuchtungseinheit
der Mikrolithographieanlage eingesetzt werden, um die Polarisation
derart zu beeinflussen, dass diese insgesamt erhalten bleibt.
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Aus
der
DE 196 37 563
A1 ist eine doppelbrechende Planplattenanordnung mit Spannungsdoppelbrechung
bekannt, wobei die Spannungsdoppelbrechung durch mehrere an zwei
gegenüberliegenden
Seiten der Planplatte angreifende parallele Zugvorrichtungen realisiert
wird.
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Die
Planplatte ist aus Quarzglas hoher Güte gefertigt, fein optisch
planpoliert und mit Entspiegelungsschichten vergütet und bildet auf Grund der Spannungsdoppelbrechung
eine Viertelwellenplatte (λ/4-Platte).
Um zu gewährleisten,
dass die anliegende Zugspannung gleichmäßig auf die Planplatte verteilt
wird, ist diese in einen steifen Spannrahmen eingelegt, wobei der
Spannrahmen rechteckförmig
ausgebildet ist, und wobei an den Schmalseiten mittels jeweils einer
Zugvorrichtung die Zugkräfte
angreifen. Die Zugvorrichtung weist hierbei eine Vielzahl von Federelementen
und Halteelementen auf. Die Zugvorrichtung ist direkt mit der Planplatte
verbunden, wozu beispielsweise Löcher
in die Planplatte gebohrt werden müssen. Das Verfahren ist relativ
aufwendig und damit teuer.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein optisches System
(Projektionsobjektiv oder Beleuchtungssystem) für eine Mikrolithographieanlage
bereitzustellen, dessen Abbildungseigenschaften verbessert sind
und bei dem insbesondere die Polarisation beim Durchgang eines Lichtstrahls durch
das optische System erhalten bleibt.
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Ferner
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mikrolithographieanlage
mit verbesserten Abbildungseigenschaften und einen Manipulator zur Erzielung
der verbesserten Abbildungseigenschaften bereitzustellen.
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Ferner
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verbesserung
der Abbildungseigenschaften eines optischen Systems bereitzustellen,
insbesondere zur Erhaltung der Polarisation.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe hinsichtlich eines optischen Systems mit einer Mehrzahl von
optischen Elementen gelöst,
die eine lokale optische Achse aufweisen, wobei mindestens einem
ersten optischen Element aus der Mehrzahl der optischen Elemente
ein erster Manipulator zugeordnet ist, wobei der erste Manipulator
eine Mehrzahl von gleichmäßig am Umfang
des ersten optischen Elementes angeordneten Halteelemente und mindestens
einen Aktuator zum Eintragen von Kräften und/oder Momenten in das
erste optische Element aufweist, wobei das erste optische Element
mittels der Halteelemente gelagert ist und der Krafteintrag und/oder
Momenteintrag mittels des mindestens einen Aktuators derart erfolgt,
dass Isotropie-brechende Spannungen in das erste optische Element
zur Erzeugung von Spannungsdoppelbrechung eingeleitet werden.
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Die
in das optische Element eingeleiteten Isotropie-brechenden Spannungen
erzeugen Spannungsdoppelbrechung im Material des optischen Elementes
und beeinflussen die Polarisation des gesamten optischen Systems
positiv. Somit wird mechanisch, durch Kraft- und/oder Momenteintrag,
eine Anisotropie im optischen Element erzeugt.
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Hierbei
erfolgt der Kraft- und/oder Momenteintrag vorzugsweise am Rand des
optischen Elementes an mindestens einer Stelle am Umfang des optischen
Elementes. Das optische Element ist mittels der Halteelemente gelagert
und der Krafteintrag erfolgt mittels des zumindest einen Aktuators. Hierbei
sind die Halteelemente lokal begrenzte Elemente, und ein Randbereich
des optischen Elementes zwischen den Halteelementen bleibt stets
frei.
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Die
Halteelemente und/oder der mindestens eine Aktuator stehen vorzugsweise
in direktem Kontakt mit dem optischen Element, so dass ein gezielter Eintrag
der Kraft und/oder des Momentes an einer definierten Stelle am Randbereich
des optischen Elementes realisiert werden kann.
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Hierbei
ist vorteilhaft, dass die im optischen Element eingeleiteten Spannungen
derart eintragbar sind, dass die induzierten Spannungsdoppelbrechungen
die Polarisation eines Lichtstrahls, der durch das optische System
tritt, in Summe erhalten. Die Polarisationserhaltung erfolgt in
der Regel durch eine, aufgrund der induzierten Anisotropie des optischen
Elements erfolgte Änderung
der Polarisationsebene.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist der mindestens eine Aktuator
einem der Halteelemente zugeordnet.
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Hierbei
findet die Lagerung des optischen Elementes an dem selben Ort statt,
an dem die Kraft eingeleitet wird. In diesem Fall wird vorzugsweise eine
Sensorik und ein elektronischer Regelkreis eingesetzt, um eine erforderliche
Steifigkeit der Halteelemente zu realisieren. Dies wird insbesondere
dann angewendet, wenn das optische Element ein Spiegel ist.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des optischen Systems sind eine
Mehrzahl von Aktuatoren vorgesehen, wobei die Aktuatoren radial
am Umfang des optischen Elementes verteilt angeordnet sind.
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Auf
diese Weise werden gezielt und mit größerer Auflösung Spannungen im optischen
Element eingetragen, die die Polarisation des optischen Systems
positiv beeinflussen, indem Spannungsdoppelbrechung in dem optischen
Material des optischen Elementes erzeugt wird. Hierbei ist wichtig,
dass überwiegend
Spannungen und möglichst
wenig Deformationen im optischen Element erzeugt werden. Somit ist
an mehreren Stellen/Positionen, die umfänglich an dem optischen Element
angeordnet sind, ein Kraft- und/oder Momenteintrag realisiert.
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Dies
hat den Vorteil, dass der Eintrag der Spannungen und damit die Größe der erzeugten Spannungsdoppelbrechung
im Material genauer realisierbar ist als mit nur einem Aktuator.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung erfolgt der Eintrag der
Kraft und/oder des Momentes im Wesentlichen entlang einer neutralen
Faser des optischen Elementes.
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Hierbei
werden überwiegend
Spannungen und weniger Deformationen im optischen Element erzeugt.
Dies ist vorteilhaft, da nur die erzeugten Spannungen im Material
des optischen Elementes zu einer Spannungsdoppelbrechung führen, die
wiederum die Polarisation des optischen Systems positiv beeinflussen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung erfolgt der Krafteintrag
und/oder der Momenteintrag von der neutralen Faser beabstandet,
wobei eine erste Apertur an einer ersten Seite des optischen Elementes
vorgesehen ist und eine zweite Apertur an einer zweiten Seite des
optischen Elementes derart vorgesehen ist, dass die Differenz der
ersten und der zweiten Apertur bezüglich deren Lage relativ zur
optischen Achse zumindest näherungsweise
null ist.
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Wenn
der Kraft- und/oder Momenteintrag nicht entlang der neutralen Faser
des optischen Elementes erfolgt, muss er aber derart erfolgen, dass
die optische Wirkung der Isotropie-brechenden Spannungen größer ist
als die der eingeleiteten Deformation. Dies ist der Fall, wenn die
Lichtstrahlen, die das optische Element durchdringen, im Wesentlichen
parallel zu der optischen Achse des optischen Elementes dieses durchstrahlen.
Dadurch, dass die bildseitige und die objektseitige Apertur in Geomet rie
und relativer Lage eine möglichst
kleine Differenz aufweisen, ist eine Beugung des Lichtstrahls vorteilhafterweise
minimal.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Aktuatoren derart
angeordnet, dass die Summe der mittels der Aktuatoren eingeleiteten
Krafteinträge
gleich Null ist.
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Dies
kann bspw. realisiert werden, indem die Aktuatoren paarweise angeordnet
werden, und somit Kräftepaare
realisiert sind.
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Hierbei
ist vorteilhaft, dass die Lagerkräfte minimal sind, da die Summe
aller durch die Aktuatoren eingeleiteten Kräfte gleich Null ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung bilden die mittels der
Aktuatoren eingeleiteten Kraft- und/oder Momenteinträge und die
mittels der Kraftelemente eingeleiteten Lagerkräfte die Summe der in das optische
Element eingetragenen Isotropie-brechenden Spannungen und ggf. eingetragenen
Deformationen.
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Ist
die Summe der eingeleiteten Kräfte
hingegen ungleich Null, dann werden die Halteelemente eine Reaktionskraft
erzeugen, die wiederum überwiegend
Spannungen, aber auch zusätzlich
Deformationen in dem optischen Element erzeugen.
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Dies
könnte
vorteilhafterweise ausgenutzt werden, wenn das optische System neben
der Polarisationserhaltung auch andere, wie z.B. skalare, nur die
Wellenfront beeinflussende Anforderungen, wie beispielsweise Korrektur
von Abberationen durch das jeweilige optische Element, erfüllen soll.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Aktuatoren axial
am Umfang des optischen Elements verteilt angeordnet.
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Hierbei
könnten
vorteilhafterweise einfache Aktuatoren, wie beispielsweise Feingewindestifte oder
Piezoelemente zum Einsatz kommen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist jeweils zwischen dem Aktuator und
dem optischen Element ein Übersetzungselement
angeordnet.
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Mittels
des Übersetzungselementes,
vorzugsweise eines monolithischen Übersetzungsgetriebes, können Kräfte beispielsweise
aus der axialen Richtung in die radiale Richtung umgelenkt werden.
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Somit
ist es möglich,
Aktuatoren axial anzuordnen und trotzdem einen radialen Krafteintrag
zu realisieren. Insbesondere kann die Lage der Aktuatoren derart
mittels des Übersetzungselementes
variiert werden, dass der Krafteintrag jeweils entlang der neutralen
Faser erfolgt. Somit können
bspw. durch die fabrikationsbedingten Ungenauigkeiten der Aktuatoren
bedingte Unterschiede mittels des Übersetzungselementes ausgeglichen
werden. Hierbei weist das Übersetzungselement
in der Regel eine Übersetzungs-/Untersetzungsmechanik
auf, so dass die Umlenkung der Kräfte sowohl positiv als auch
negativ relativ zu einer Basislinie erfolgen kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Aktuatoren paarweise
angeordnet und/oder paarweise steuer- und/oder regelbar.
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Hierdurch
lässt sich
eine Kräftepaarung
realisieren, falls die Anzahl der Aktuatoren geradzahlig ist, so
dass die Summe aller eingeleiteter Kräfte gleich Null ist. Dies ist
vorteilhaft, da die Lagerkräfte in
diesem Fall minimal sind.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die Halteelemente
jeweils eine axiale und tangentiale Nachgiebigkeit auf, welche vorzugsweise durch
Federbeine erreicht werden kann.
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Ein
Federbein weist in der Regel ein horizontal verlaufendes Element
sowie ein senkrecht dazu verlaufendes, vertikal verlaufendes Element
auf, wobei auf dem horizontal verlaufenden Element das optische
Element lagerbar ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das optische Element
drei Halteelemente auf.
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Hierdurch
ist eine isostatische Lagerung des optischen Elementes an drei Punkten
realisierbar. Dies ist vorteilhaft, da die Dreipunktlagerung mechanisch
stabil ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Manipulator einen
Tragring auf, mit dem die Halteelemente und der mindestens eine
Aktuator und/oder die Mehrzahl von Aktuatoren verbunden sind.
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Der
Tragring bildet eine gemeinsame Basis für die Halteelemente und den
mindestens einen Aktuator, beispielsweise die Mehrzahl der eingesetzten Aktuatoren.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe ferner hinsichtlich eines Manipulators für ein optisches Element in
einem optischen System einer Mikrolithographieanlage gelöst, wobei
der Manipulator eine Mehrzahl von an dessen Umfang angeordneter
Halteelemente zum Lagern des optischen Elementes und mindestens
einen Aktuator zur Einleitung Isotropie-brechender Spannungen zur
Erzeugung von Spannungsdoppelbrechung im optischen Element aufweist.
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Somit
ist das optische Element mittels der Mehrzahl von Halteelementen
lagerbar, wobei die Halteelemente vorzugsweise in einer Ebene angeordnet
sind. Die mittels des Aktuators in das optische Element eingetragenen
Isotropie-brechenden Spannungen führen zu Spannungsdoppelbrechung
im Material des optischen Elements. Somit kann eine aufgrund des
Materials des optischen Elementes induzierte, vorhandene Polarisationsänderung
des Lichtstrahls beim Durchtritt durch das optische System derart
korrigiert werden, dass die Polarisation des Lichtes beim Durchtritt
durch das optische System insgesamt erhalten bleibt. Dies ist dadurch
realisiert, dass mittels der eingetragenen Spannungsdoppelbrechung
eine zusätzliche
Drehung der Polarisationsebene realisiert wird.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des Manipulators ist der mindestens
eine Aktuator einem Haltelement zugeordnet.
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Hierbei
erfolgt der Krafteintrag an einem Lagerpunkt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Manipulators ist eine
Mehrzahl von Aktuatoren vorgesehen, wobei die Aktuatoren gleichmäßig am Umfang
eines Tragrings des Manipulators anordbar oder angeordnet sind.
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Hierbei
kann der Krafteintrag mittels einer Mehrzahl von Aktuatoren realisiert
werden. Vorteilhafterweise kann eine feine und exakte Einleitung von
Kräften
realisiert werden. Hierbei können
die Kräfte
verschiedene Beträge
sowie verschiedene Richtungen bezüglich der lokalen optischen
Achse aufweisen. Die optische Achse verläuft hierbei senkrecht zur durch
den Tragring aufgespannten Ebene.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Manipulators sind drei
Halteelemente vorgesehen.
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Hierbei
ist eine Dreipunktlagerung, also eine isostatische Lagerung ermöglicht.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Halteelement
des Manipulators eine axiale und tangentiale Nachgiebigkeit auf,
welche vorzugsweise durch Federbeine erreicht werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Aktuatoren jeweils
paarweise angeordnet, so dass diese diametral gegenüberliegend
am Umfang des Tragringes anordbar sind.
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Hierbei
ist es ermöglicht,
dass die Summe aller eingeleiteten Kräfte gleich Null ist, und die
Lagerkräfte
vorzugsweise minimal sind.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Manipulators sind die
Aktuatoren derart am Tragring angeordnet, dass ein Krafteintrag
auf ein, in dem Manipulator gelagertes, optisches Element entlang einer
neutralen Faser des optischen Elementes erfolgt.
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Hierbei
werden hauptsächlich
Spannungen und weniger Deformationen in das optische Element eingetragen.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe ferner durch eine Mikrolithographieanlage mit einem erfindungsgemäßen Projektionsobjektiv
und/oder erfindungsgemäßem Beleuchtungssystem
und einem erfindungsgemäßen Manipulator
gelöst.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe ferner hinsichtlich eines Verfahrens zur Verbesserung der Abbildungseigenschaften
eines optischen Systems in einer Mikrolithographieanlage gelöst, indem
Kräfte und/oder
Momente in mindestens ein optisches Element des optischen Systems
eingetragen werden, um Istropie brechende Spannungen in das mindestens
eine optische Element des optischen Systems einzuleiten und in diesem
Spannungsdoppelbrechung zu erzeugen.
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Durch
die Einleitung der Isotropie-brechenden Spannungen in das optische
Element wird in diesem Spannungsdoppelbrechung erzeugt. Diese führt zu einer
Drehung der Polarisationsebene, so dass eine in dem optischen System
durch Materialeigenschaften der optischen Elemente hervorgerufene vorhandene Änderung
der Polarisationsebene korrigiert werden kann und somit das optische
System insgesamt polarisationserhaltend ist.
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Weitere
Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
und der beigefügten
Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird mit Bezug
auf diese hiernach näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Projektionsobjektivs einer Mikrolithographieanlage im
Längsschnitt
entlang einer optischen Achse;
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2 eine
schematische, perspektivische Darstellung eines optischen Elementes,
insbesondere einer Linse mit einer neutralen Faser;
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3 eine
schematische, perspektivische Darstellung des optisches Elements
mit Halteelementen; und
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4 eine
schematische, perspektivische Darstellung eines Teilausschnitts
des optischen Elementes mit einem Halteelement, welchem ein Aktuator
zugeordnet ist.
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Die
Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand
eines Projektionsobjektivs für
eine Mikrolithographieanlage beschrieben, jedoch lassen sich diese
Prinzipien selbstverständlich auch
bei dem Beleuchtungssystem derselben Mikrolithographieanlage anwenden.
Die nachfolgende Beschreibung ist daher nicht als Beschränkung der
Erfindung auf ein Projektionsobjektiv zu verstehen.
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In 1 ist
ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehenes Projektionsobjektiv
für eine Mikrolithographieanlage 11 äußerst schematisch
dargestellt. Das Projektionsobjektiv 10 wird in einem mikrolithographischen
Herstellungsprozess zur Abbildung eines in einer Objektebene 12 angeordneten Musters 14 auf
ein in der Bildebene 16 angeordnetes Substrat 18 (Wafer)
verwendet. Das zur Abbildung des Musters 14 auf das Substrat 16 benötigte Licht wird
von einer Lichtquelle 20, die beispielsweise ein Laser
ist, erzeugt und von einem Beleuchtungssystem 22 auf das
Muster 14 gerichtet, von dem aus dann das Licht in das
Projektionsobjektiv 10 eintritt.
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Die
Abbildung des Musters 14 auf das Substrat 18 erfolgt
in einem sog. Scan-Verfahren,
bei dem das Licht von der Beleuchtungsoptik 22 durch einen
Scanner-Schlitz 24 gerichtet
wird, dessen Schlitzbreite geringer ist als die Abmessung des Musters 14.
Um nach und nach das gesamte Muster 14 auf das Substrat 18 abzubilden,
wird das Muster 14 in einer Scan-Richtung 26 verfahren,
während
das Substrat 18, das auf einem Tisch 28 angeordnet
ist, in zur Scan-Richtung 26 entgegengesetzter Richtung 30 verfahren
wird. Je nachdem ob das Projektionsobjektiv 10 einer 1:1
Abbildung oder eine verkleinernde Abbildung des Musters 14 auf
das Substrat 18 bewirkt, wird das Substrat 18 mit
der gleichen Geschwindigkeit wie das Muster 14 oder einer
um den Verkleinerungsfaktor reduzierten Geschwindigkeit verfahren.
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Das
Projektionsobjektiv 10 ist während des Scan-Vorgangs ortsfest,
d.h. nur an das Substrat 18 und das Muster 14 werden
relativ zum Projektionsobjektiv 10 verfahren.
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Das
Projektionsobjektiv 10 weist eine Mehrzahl optischer Elemente,
in der schematischen Darstellung vier optische Elemente 32, 34, 36, 38 auf,
die vorzugsweise als Linsen ausgebildet sind. Jede Linse weist eine
lokale optische Achse 40 auf, wobei in der Darstellung
dies die optische Achse des Projektionsobjektives 10 ist.
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Die
Formgebung und die Anzahl der optischen Elemente 32 bis 38 ist
in 1 nur beispielhaft und schematisch gezeigt und
nicht auf die gezeigte Ausführung
beschränkt.
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Die
optischen Elemente 32 bis 38 sind entlang der
Lichtausbreitungsrichtung zwischen der Objektebene 12 und
der Bildebene 16 hintereinander angeordnet und besitzen
die optische Achse 40 gemeinsam. Hierbei verläuft die
Lichtausbreitungsrichtung gemäß 1 in
Richtung der z-Achse des dargestellten Koordinatensystems.
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Die
Scan-Richtung 26 in 1 verläuft in Richtung
der x-Achse, und der Scanner-Schlitz 24 erstreckt
sich mit seiner langen Abmessung in Richtung der y-Achse.
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Allgemein
gesprochen weist das Projektionsobjektiv 10 je nach Mikrolithographieanlage 11 im Sinne
der Lichtausbreitung verschiedene optisch wirksame Baugruppen auf.
Hierbei sind rein dioptrische, rein katoptrische sowie katadioptrische
Baugruppen vorgesehen. Das Projektionsobjektiv 10 kann
jeweils mehrere Baugruppen aus den drei oben erwähnten Baugruppentypen aufweisen.
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Die
erfindungsgemäße erste
Linse sowie die zweite Linse, wobei es sich hierbei um aktiv bewegbare/deformierbare
Linsen handelt, können
sowohl aus der dioptrischen, der katoptrischen als auch der kataoptrischen
Baugruppe gewählt
werden. Hierbei ist lediglich zu beachten, dass die erste Linse
und die zweite Linse aus unterschiedlichen Baugruppentypen gewählt werden.
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Neben
den Baugruppentypen unterscheiden sich die verwendeten Projektionsobjektive
auch in ihrer numerischen Apertur. Werte zwischen 0,8 und 1,5 sind
hierbei typische Werte für
die numerische Apertur.
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Ein
Beispiel für
die Anordnung der Linse eines Projektionsobjektivs, welches – im Sinne
des Lichtdurchtritts – folgende
Reihenfolge der optisch wirksamen Baugruppen beinhaltet, ist: einen
ersten, rein dioptrischen Teil mit positiver Brechkraft, eine Bikonkavlinse,
einen dritten rein dioptrischen Teil mit positiver Brechkraft, wobei
die erste Linse in dem ersten, dioptrischen Teil beinhaltet ist
und die zumindest zweite Linse in dem dritten dioptrischen Teil
beinhaltet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Projektionsobjektiv 10 kann
somit eine optimale Verbesserung der Abbildungseigenschaften des
Projektionsobjektivs 10 erzielt werden. Die erste und die
zweite aktiv verformbare Linse sind somit an unterschiedlichen Positionen
im Projektionsobjektiv angeordnet und haben somit unterschiedliche
Wellenfronteinflüsse.
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In 2 ist
ein optisches Element 32 gezeigt, wobei dies stellvertretend
für die
optischen Elemente 32, 34, 36 und 38 gewählt ist,
so dass auch die anderen oben erwähnten optischen Elemente bezeichnet
sein können.
Das optische Element 32 weist zwei optisch aktive Flächen, eine
objektseitige Fläche 42 und
eine bildseitige Fläche 44,
auf. Zwischen der objektseitigen 42 und der bildseitigen
Fläche 44 ist
eine neutrale Faser 46 angeordnet.
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Des
Weiteren versteht es sich, dass das hier nachfolgend beschriebene
optische Element 32 auch ein optisches Element des Beleuchtungssystems 22 sein
kann.
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Unter
der neutralen Faser 46 wird die Ebene des optischen Elementes 32 verstanden,
deren Länge
sich bei Deformation nicht verändert.
Die neutrale Faser erfährt
keine Längenänderung
durch eine Biegung des optischen Elements 32. Die optische
Faser 46 ist im Wesentlichen parallel zu einer Tangentenebene
der Flächen 42 und 44 angeordnet.
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Mit
zunehmendem Abstand von der optischen Faser 46 sowohl in
Richtung der objektseitigen Fläche 42,
als auch in Richtung der bildseitigen Fläche 44 wird eine Längenänderung
jeweils größer. Die Längenänderung
bei Biegungen ist an der äußeren Fläche, also
der bildseitigen Fläche 44 und
der objektseitigen Fläche 42 jeweils
am größten.
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In 3 ist
das optische Element 32 mit Halteelementen 48 gezeigt.
Mittels der Halteelemente 48 ist das optische Element 32 gelagert.
Die Halteelemente 48 weisen eine axiale und tangentiale
Nachgiebigkeit auf. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Halteelemente 48 als
Federbeine realisiert. Hierdurch ist die federnde Lagerung des optischen
Elements 32 ermöglicht.
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Ferner
ist in 3 die neutrale Faser 46 erkennbar. Des
Weiteren sind ein erster Aktuator 50 und ein zweiter Aktuator 52,
jeweils als Kreis symbolisch dargestellt, gezeigt. Der Krafteintrag
ist mittels des Pfeils 54 und des Pfeils 56 dargestellt.
Die zwei Aktuatoren 50 und 52 sind stellvertretend
für eine mögliche von
mehr als zwei Aktuatoren, die umfänglich an der Linse angreifen,
dargestellt.
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Es
ist ebenfalls möglich,
dass dem Halteelement 48 einer der Aktuatoren 50 oder 52 oder
auch beide Aktuatoren 50 und 52 zugeordnet sind,
so dass der Krafteintrag an einem sogenannten Lagerpunkt erfolgt.
Unter Lagerpunkt ist hierbei der Punkt zu verstehen, der mit 58 bezeichnet
ist und den Ort am Umfang der Linse bezeichnet, an dem das Halteelement angreift
und die Linse somit in Kontakt mit dem Halteelement 48 steht.
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In 4 ist
ein Ausschnitt 60 des optischen Elementes 32 dargestellt.
Hierbei ist die objektseitige Fläche 42 sowie
die bildseitige Fläche 44 erkennbar. Ferner
ist von dem optischen Element 32 ein Randbereich 62 gezeigt
sowie ein im Wesentlichen vertikal verlaufender äußerer Umfang 64. Ein
am Umfang 64 gezeigter Vorsprung 66 kann auch
weggelassen werden.
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Das
optische Element 32 ist auf dem Halteelement 48,
welches ein Federbein 68 aufweist, gelagert, so dass das
Gewicht des optischen Elementes eine stabile Lagerung gewährleistet.
Das Federbein 68 ist lediglich als Beispiel für ein Halteelement
mit tangentialer und axialer Nachgiebigkeit zu verstehen. Andere
Ausgestaltungen des Halteelements 48 können Klemmen oder dergleichen
mit entsprechenden Eigenschaften einer Nachgiebigkeit sein.
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Hier
nicht gezeigt, aber im Umfang der Erfindung enthalten ist, dass
eine Mehrzahl von Halteelementen 48 mit einem Tragring 74 verbindbar
sind. Hierbei bildet der Tragring 74 eine stabile Basis
für die
eher federnd ausgeführten
Halteelemente 48.
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Ein
Aktuator 76 ist schematisch dargestellt, wobei ein Krafteintrag,
der symbolisiert durch einen Pfeil 78 dargestellt ist,
auf den Umfang des optischen Elementes 32 ausgeübt wird.
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Es
kann erfindungsgemäß der eine
Aktuator 76 vorgesehen sein oder eine Mehrzahl von Aktuatoren 50, 52 (vgl. 3)
und/oder 76. Hierbei ist es möglich, dass die Aktuatoren 50, 52, 76 jeweils
Halteelementen 48 zugeordnet sind, oder dass die Aktuatoren
separat am Tragring 74 angeordnet und mit diesem verbunden
sind.
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Die
Aktuatoren 50, 52 und 76 können rein mechanische
Elemente wie Feingewindestifte oder Piezoelemente oder pneumatische/hydraulische
Balge oder dergleichen sein. Sind Piezoelemente vorgesehen, ist
für jeden
der Aktuatoren 50, 52 und 76 eine Steuer-
und/oder Regeleinheit, die jeweils Steuer- und/oder Regelkreise
aufweist, vorgesehen. Somit ist es möglich, für jeden Aktuator einen separaten Steuer- und/oder Regelkreis
vorzusehen, um unterschiedliche Krafteinträge zu realisieren, in dem jeder Aktuator
separat angesteuert wird.
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Es
ist aber auch möglich
die Aktuatoren zu gruppieren, so dass jeweils für eine Gruppe Aktuatoren eine
Steuer- und/oder Regelungseinheit vorgesehen ist.
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Die
Halteelemente 48, der Tragring 74 und der Aktuator 50 bilden
zusammen einen Manipulator 80. Hierbei ist der Manipulator 80 derart
ausgelegt, dass in das optische Element, welches von dem Manipulator 80 gehaltert
wird, eine Isotropie-brechende Spannung eingebracht wird, so dass
in dem optischen Material Spannungsdoppelbrechung induziert wird.
Die Spannungsdoppelbrechung beeinflusst die Polarisation derart,
dass das Projektionsobjektiv insgesamt polarisationserhaltend ist,
d.h. dass die Polarisation des am Eingang des Projektionsobjektiv
eintretenden Lichtes dieselbe ist, wie die des Lichtes am Ausgang
des Polarisationsobjektives.
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Es
ist vorgesehen die Aktuatoren 50, 52 und/oder 76 radial
anzuordnen, so dass der Krafteintrag direkt radial am Umfang des
optischen Elements 32 einbringbar ist. Es ist aber auch
möglich
und im Rahmen der Erfindung, die Aktuatoren 50, 52, 76 axial,
also parallel zur lokalen optischen Achse 40 anzuordnen,
wobei dem jeweiligen Aktuator dann ein Übersetzungselement – hier nicht
dargestellt – mit
einer Über- /Untersetzungsmechanik
zugeordnet ist, so dass die axial gerichteten Kräfte in radiale Kräfte umlenkbar
sind.
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Das Übersetzungselement
ist vorteilhafterweise auch bei radial angeordneten Aktuatoren einsetzbar,
wenn diese bezüglich
der neutralen Faser 46 des optischen Elementes 32 so
angeordnet sind, dass ein Krafteintrag fern der neutralen Faser 46 erfolgen
würde.
Mittels des Übersetzungselementes oder
mehrerer Übersetzungselemente
im Falle von mehreren Aktuatoren 76 wäre es dann möglich, den Krafteintrag
derart umzulenken, dass er im Wesentlichen entlang der neutralen
Faser 46 des optischen Elementes 32 stattfinden
würde und
somit ein Krafteintrag auf das optische Element 32 entlang
der optischen Faser 46 realisierbar wäre. Dadurch würden überwiegend
Spannungen in das optische Element 32 eingetragen.
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Bevorzugt
im Rahmen eines hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiels ist ein Manipulator 80, der
drei Halteelemente 48 aufweist, so dass eine Dreipunktlagerung,
also eine isostatische Lagerung des optischen Elementes 32 im
Manipulator 80 realisierbar ist.
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Durch
die Lagerung des optischen Elementes 32 mittels der Halteelemente 48 und
den Krafteintrag entlang der neutralen Faser 46 werden überwiegend
Spannungen, insbesondere Isotropie-brechende Spannungen in das optische
Element 32 eingeleitet. Diese führen zu Spannungsdoppelbrechung
im Material des optischen Elementes. Licht erfährt bei Durchgang durch ein
derartiges optisches Element eine zusätzliche Drehung der Polarisationsebene, sodass
insgesamt die Polarisation des Lichtes beim Durchgang durch das
Projektionsobjektiv erhalten bleibt.