DE102011007917A1

DE102011007917A1 - Anordnung zur Aktuierung eines Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102011007917A1
Application number: DE102011007917A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Fischer; Ulrich Schoenhoff; Bernhard Geuppert; Hans Butler; Robertus Johannes Marinus De Jongh
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; ASML Netherlands BV
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; ASML Netherlands BV
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2012-10-25
Also published as: US9304404B2; JP6162684B2; JP2014516473A; CN103547967B; WO2012143275A1; CN103547967A; US20140043596A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Anordnungen zur Aktuierung eines Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. Eine Anordnung zur Aktuierung eines Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage gemäß einem Aspekt der Erfindung weist wenigstens zwei Aktoren (620, 630, 720, 730, 820, 830) auf, welche jeweils über eine mechanische Ankopplung (621, 631, 721, 731, 821, 831) an das Element (610, 710, 810) gekoppelt sind und jeweils eine in wenigstens einem Freiheitsgrad regelbare Kraft auf das Element ausüben, wobei für jeden dieser Aktoren eine zu dem jeweiligen Aktor gehörende Aktormasse mit der dem Aktor zugeordneten mechanischen Ankopplung ein als Tiefpassfilter wirkendes Masse-Feder-System ausbildet, und wobei die Eigenfrequenzen dieser Masse-Feder-Systeme eine maximale Abweichung voneinander in Höhe von 10% der größten dieser Eigenfrequenzen aufweisen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Anordnungen zur Aktuierung eines Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
Stand der Technik
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
In einer für EUV (d. h. für elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge unterhalb von 15 nm) ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage werden mangels Vorhandenseins lichtdurchlässiger Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet. Diese Spiegel können auf einem Tragrahmen befestigt und wenigstens teilweise manipulierbar ausgestaltet sein, um eine Bewegung des jeweiligen Spiegels beispielsweise in sechs Freiheitsgraden (d. h. hinsichtlich Verschiebungen in den drei Raumrichtungen x, y und z sowie hinsichtlich Rotationen R_x, R_y und R_z um die entsprechenden Achsen) zu ermöglichen, wodurch etwa im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage auftretende Änderungen der optischen Eigenschaften z. B. infolge von thermischen Einflüssen kompensiert werden können.
Im Betrieb von EUV-Systemen sind Dynamikaspekte etwa bei der Unterdrückung parasitärer Kräfte auf die jeweiligen Elemente oder bei der Berücksichtigung und Unterdrückung von im System angeregten Vibrationen von zunehmender Bedeutung. Hierzu trägt u. a. der Umstand bei, dass die Eigenfrequenzspektren der mechanischen Strukturen für die mit steigenden numerischen Aperturen wachsenden Abmessungen der Spiegel sowie der Trag- und Messtrukturen sich immer weiter zu kleineren Frequenzen hin verschieben. Infolgedessen führen auftretende Schwingungen zu wachsenden Problemen hinsichtlich der Performance des Systems sowie auch dahingehend, dass eine aktive Positionsregelung nicht mehr stabil oder nur mit geringer Regelgüte betrieben werden kann.
Im Stand der Technik sind diverse Ansätze zur Unterdrückung bzw. Dämpfung unerwünschter Schwingungen bekannt. Hierzu wird beispielhaft auf WO 2006/084657 A1 , WO 2007/006577 A1 , DE 10 2008 041 310 A1 , DE 10 2009 005 954 A1 und US 4,123,675 verwiesen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Anordnungen zur Aktuierung eines Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welche eine Regelung der Position des Elementes mit höherer Regelgüte ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung einen Regelkreis in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit

– wenigstens einem Positionssensor zur Erzeugung eines für die Position eines Elementes in der Projektionsbelichtungsanlage charakteristischen Sensorsignals;
– wenigstens einem Aktor; und
– einem Regler, welcher eine von dem Aktor auf das Element ausgeübte Kraft in Abhängigkeit von dem Sensorsignal des Positionssensors regelt;
– wobei im Regelkreis wenigstens ein Tiefpassfilter zur Stabilisierung des Regelverhaltens vorhanden ist.

Der Erfindung liegt zunächst das Konzept zugrunde, in einem eine Anordnung zur Aktuierung eines Elementes, insbesondere eines Spiegels, enthaltenden Regelkreis ein Tiefpassfilter anzuordnen und hierbei durch geeignete Abstimmung der im System auftretenden Resonanz- bzw. Filterfrequenzen für eine ausreichende Stabilität bei der Regelung der Position des Elementes bzw. der Spiegelposition zu sorgen.
Wenngleich im Weiteren von einem Spiegel als Element sowie von einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage ausgegangen wird, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. So kann die Erfindung auch in Verbindung mit anderen (insbesondere optischen) Elementen (wie z. B. Linsen) und/oder in einer für DUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage (d. h. für Wellenlängen von weniger als 200 nm, insbesondere weniger als 160 nm) realisiert werden.
Der erfindungsgemäße Einsatz eines Tiefpassfilters in einem Regelkreis ist insofern nicht ohne Weiteres naheliegend, als ein solches Tiefpassfilter mit einer Veränderung des Phasenverlaufs, insbesondere der Reduzierung der Phasenreserve des Regelkreises, einhergeht, wie am besten aus 5a–b erkennbar ist. In der Darstellung von 5a–b sind eine exemplarische Übertragungsfunktion der Aktionskraftunterdrückung (5a) sowie das entsprechende Phasenverhalten (5b) gezeigt, wobei der Effekt der Dämpfung eines solchen Filters anhand der Kurven für zwei unterschiedliche Q-Faktoren veranschaulicht ist.
Grundsätzlich hängt bei Filtern zweiter Ordnung, wie aus 5a erkennbar, die Unterdrückung der Aktorkräfte vom relativen Abstand der Anregungsfrequenz zur Filterfrequenz ab. Anregungen im Frequenzbereich unterhalb der Filterfrequenz werden nicht unterdrückt. Oberhalb der Filterfrequenz werden die Aktorkräfte mit einer Steigung von –40 dB/Dekade zunehmend unterdrückt. Mit größerer Dämpfung wird die in der Umgebung der Filterfrequenz stattfindende Resonanzüberhöhung bis unter die Steifigkeits- bzw. Massenlinie vermindert. Der Q-Faktor beschreibt die Größe des Resonanzpeaks, wobei in 5a die Verläufe für eine vergleichsweise geringe Dämpfung (großer Resonanzpeak, Q = 250) und für eine vergleichsweise starke Dämpfung (kleiner Resonanzpeak, Q = 0.7) dargestellt sind. Bei einer mechanischen Realisierung des Filters ist die Filterfrequenz f_F hierbei gegeben durch
wobei k die Federsteifigkeit des das mechanische Filter bildenden Feder-Masse-Systems und m die Filtermasse des mechanischen Filters bezeichnen.
In der Umgebung der Filterfrequenz erfolgt gemäß 5b bei ungedämpfter bzw. schwach gedämpfter Resonanz eine Phasenverschiebung um 180° (entsprechend einem Wechsel des Vorzeichens) von Ausgangs- zu Eingangssignal. Für stärkere Dämpfung (entsprechend wiederum der gestrichelten Kurve für Q = 0.7 in 5b) findet ein wesentlich sanfterer Übergang von einer Phase von 0° (d. h. „Ein- und Ausgangssignal in Phase”) zu einer Phase von 180° statt, so dass sich bereits für Frequenzen unterhalb der Resonanzfrequenz eine signifikante Phasenverschiebung ergibt, was zur Folge hat, dass die erforderliche Reaktion des Regelkreises nicht mehr ausreichend schnell erfolgt. Hieraus ergibt sich, dass im Hinblick auf den vorstehend beschriebenen Phasenverlauf ein Tiefpassfilter mit größerer Dämpfung in einem Regelkreis an sich unerwünscht wäre.
Der Erfindung liegt nun von diesen Überlegungen ausgehend die weitere Erkenntnis zugrunde, dass in einem eine Anordnung zur Aktuierung eines Elementes bzw. Spiegels enthaltenden Regelkreis ein Tiefpassfilter eingesetzt werden kann, welches eine vergleichsweise (d. h. etwa im Vergleich zu üblichen elektronischen Filtern, welche z. B. einen Q-Wert von 0.7 aufweisen können) geringe Dämpfung, entsprechend einem relativ hohen Q-Wert von 5 oder mehr, aufweist. Durch den Einsatz eines solchen Tiefpassfilters mit vergleichsweise geringer Dämpfung wird, wie im Weiteren unter Bezugnahme auf die Figuren noch näher erläutert, bewusst eine deutliche Resonanz in der Umgebung der Filterfrequenz in Kauf genommen, welche durch Einsatz eines Tiefpassfilters mit wesentlich geringerem Q-Faktor bzw. stärkerer Dämpfung unterdrückt würde.
Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass diese zusätzliche Resonanz in der Umgebung der Filterfrequenz so gestaltet werden kann, dass sich der Regelkreis dennoch stabil verhält und die gewünschte Regelgüte zeigt. Mit anderen Worten verursacht die zusätzliche Resonanz in der Umgebung der Filterfrequenz keine Verschlechterung der Performance, sofern sie in gezielter Weise geeignet ausgelegt wird, so dass die Resonanz im Regelkreis keine Instabilität verursacht. Im Ergebnis kann so über das Tiefpassfilter weiterhin eine Unterdrückung der Resonanzfrequenzen des Elementes bzw. Spiegels erreicht werden, wobei zugleich – anders als bei Einsatz eines Tiefpassfilters mit starker Dämpfung bzw. niedrigem Q-Wert – der zuvor beschriebene, unerwünschte Effekt eines Phasenverlustes vermieden wird.
Die Resonanzfrequenzen des Elementes bzw. Spiegels, d. h. die flexiblen Eigenmoden des Element- bzw. Spiegelkörpers, sind im Allgemeinen als schwach gedämpfte Resonanzspitzen in den Übertragungsfunktionen der Spiegelregelkreise sichtbar. Dort begrenzen sie die erreichbare Bandbreite, d. h. die Regelgüte, der Regelung (wie im Weiteren noch aus 2 für den Fall ohne Filter ersichtlich).
Die Filterfrequenz des Tiefpassfilters ist vorzugsweise kleiner als 95%, insbesondere kleiner als 80%, weiter insbesondere kleiner als 60% des Wertes der kleinsten Eigenfrequenz des Spiegels.
Diese Ausgestaltung ist insofern vorteilhaft, als wie bereits anhand von 5a ausgeführt die Unterdrückung einer bestimmten Resonanzfrequenz des Spiegels mittels eines Filters umso effektiver ist, je niedriger die Filterfrequenz des Filters (d. h. im Falle eines mechanischen Filters die Eigenfrequenz des Masse-Feder-Systems) ist. Zugleich wird erfindungsgemäß die Filterfrequenz nicht beliebig niedrig eingestellt, damit die Stabilität des Regelkreises erhalten bleibt. Vorzugsweise sollte daher die Filterfrequenz wenigstens um einen Faktor von 4–5 oberhalb der Bandbreite liegen. Die Bandbreite bestimmt hierbei letztendlich die Regelgüte bei der Positionierung des Elementes bzw. Spiegels und die Fähigkeit, eine externe Störung (beispielsweise durch Bewegung des Wafertisches etc.) zu unterdrücken.
Das Tiefpassfilter kann als elektronisches Filter ausgeführt sein und insbesondere einen elektrischen oder elektronischen Schaltkreis in dem Regler, dem Positionssensor oder dem Aktor aufweisen.
In weiteren Ausführungsformen ist das Tiefpassfilter als mechanisches Filter ausgeführt.
Zum einen besitzt ein durch ein Masse-Feder-System gebildetes mechanisches Filter naturgemäß, wie im Rahmen der Erfindung angestrebt, eine vergleichsweise geringe Dämpfung bzw. einen hohen Q-Wert.
Darüberhinaus hat nun die Realisierung des Tiefpassfilters als mechanisches Filter in Form eines Masse-Feder-Systems den weiteren Vorteil, dass das mechanische Filter so realisiert sein kann, dass es eine zu dem Aktor gehörende Aktormasse umfasst, beispielsweise – im Falle der Ausgestaltung des Aktors als Voice-Coil-Motor oder Lorenz-Aktor – die Masse des Magneten dieses Aktors, welche dann zusammen mit der mechanischen Ankopplung der Aktormasse an den Spiegel bereits ein Masse-Feder-System und damit das betreffende mechanische Filter ausbildet. In einer solchen Ausgestaltung ist die Masse der betreffenden Aktorkomponente nicht mehr über mit Deformationen einhergehende Klebetechniken oder dergleichen am Spiegel angebracht oder über eine zur Entkopplung solcher Deformationen dienende elastische Anbindung am Spiegel angebracht, sondern wird gezielt über die Feder des das Tiefpassfilter bildenden Masse-Feder-Systems vom Spiegel entkoppelt.
Diese durch die Ankopplung der Aktormasse an den Spiegel über eine Feder erreichte Entkopplung dieser Aktormasse vom Spiegel führt nun, wie im Weiteren unter Bezugnahme auf die Figuren noch näher erläutert, zu einer Steigerung der Resonanzfrequenz des Spiegels, welche auf den Wegfall der Magnetmasse und die damit einhergehende Reduzierung der effektiv schwingenden Masse zurückzuführen ist, wobei die Filterfrequenz des Filters etwa im Vergleich zu einem als elektronisches Filter realisierten Tiefpassfilter mit gleicher Dämpfung unverändert bleibt.
Insgesamt wird damit die Effektivität des Tiefpassfilters nochmals gesteigert, da (wie bereits anhand von 5a erläutert) die Unterdrückung des Tiefpassfilters mit steigendem Wert der zu unterdrückenden Frequenz bzw. mit deren zunehmendem Abstand von der Filterfrequenz zunimmt.
In Ausführungsformen der Erfindung kann das mechanische Filter den Positionssensor, eine zu dem Aktor gehörende Aktormasse oder die mechanische Ankopplung der Aktormasse an den Spiegel umfassen. Des Weiteren kann die mechanische Ankopplung der Aktormasse an das Element bzw. den Spiegel einen Stab („Pin”) aufweisen. Des Weiteren beträgt in Ausführungsformen der Erfindung das Verhältnis der Steifigkeit der mechanischen Ankopplung in bezogen auf die Antriebsachse des Aktors axialer Richtung zur Steifigkeit in lateraler Richtung wenigstens 100. Hierzu kann der Stab insbesondere mit zwei Kreuzgelenken versehen sein.
In Ausführungsformen weist jeder durch die Regelung gesteuerte Aktor eine eigene mechanische Kopplung zum Element bzw. Spiegel auf, an die kein weiterer Aktor koppelt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Eigenfrequenzen der den jeweiligen Aktoren zugeordneten (und z. B. in Verbindung mit dem Stab ausgebildeten) Masse-Federsysteme individuell dimensionierbar sind, so dass insbesondere sämtliche Eigenfrequenzen auf den gleichen Wert justiert werden können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Anordnung zur Aktuierung eines Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage auf:

– wenigstens zwei Aktoren, welche jeweils über eine mechanische Ankopplung an das Element gekoppelt sind und jeweils eine in wenigstens einem Freiheitsgrad regelbare Kraft auf das Element ausüben;
– wobei für jeden dieser Aktoren eine zu dem jeweiligen Aktor gehörende Aktormasse mit der dem Aktor zugeordneten mechanischen Ankopplung ein als Tiefpassfilter wirkendes Masse-Feder-System ausbildet; und
– wobei die Eigenfrequenzen dieser Masse-Feder-Systeme eine maximale Abweichung voneinander in Höhe von 10% der größten dieser Eigenfrequenzen aufweisen.

Gemäß diesem Ansatz wird dem Umstand Rechnung getragen, dass dann, wenn in der Anordnung nicht nur eine sondern mehrere unterschiedliche Filterfrequenzen (für unterschiedliche Antriebsachsen der Aktoren) vorhanden sind, gegebenenfalls in bestimmten Achsen eine Anpassung bzw. Verringerung der Bandbreite vorgenommen werden muss, so dass die gewünschte Regelgüte nicht mehr erreicht wird. Im Sinne eines bestmöglichen Kompromisses zwischen Filterwirkung und Regelgüte ist es demnach vorteilhaft, wenn die Filterfrequenzen möglichst nahe beieinander liegen. Durch Abstimmung der Filterfrequenzen im Wesentlichen auf denselben Wert wird im Ergebnis eine stabilere Regelung der Element- bzw. Spiegelposition im Aktor unter Beachtung der im System auftretenden Frequenzen ermöglicht.
Vorzugsweise weisen die zwei Aktoren zueinander senkrechte Antriebsachsen auf. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass eine Tilgerwirkung der Aktoren aufeinander und eine mit einer solchen Tilgerwirkung einhergehende Instabilität des Reglers ausgeschlossen werden kann.
Die zwei Aktoren können insbesondere einen Bipod ausbilden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Eigenfrequenz der die Tiefpassfilter ausbildenden Masse-Feder-Systeme jeweils kleiner als 95%, insbesondere kleiner als 80%, weiter insbesondere kleiner als 60% des Wertes der kleinsten Eigenfrequenz des Elementes bzw. Spiegels.
Dem liegt wiederum der Gedanke zugrunde, dass die Unterdrückung einer bestimmten Resonanzfrequenz mittels eines Filters umso effektiver ist, je niedriger die Filterfrequenz des Filters (d. h. im Falle des mechanischen Filters die Eigenfrequenz des Masse-Feder-Systems) ist.
Diese Ausgestaltung ist unabhängig von der zuvor beschriebenen, möglichst guten Übereinstimmung der Filterfrequenzen bei Vorhandensein mehrerer Tiefpassfilter vorteilhaft.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung daher auch eine Anordnung zur Aktuierung eines Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, welche aufweist:

– wenigstens einen Aktor, welcher über eine mechanische Ankopplung an das Element gekoppelt ist und eine in wenigstens einem Freiheitsgrad regelbare Kraft auf das Element ausübt;
– wobei eine zu dem Aktor gehörende Aktormasse mit der dem Aktor zugeordneten mechanischen Ankopplung ein als Tiefpassfilter wirkendes Masse-Feder-System ausbildet; und
– wobei die Eigenfrequenz des Masse-Feder-Systems kleiner als 95% des Wertes der kleinsten Eigenfrequenz des Elementes ist.

Vorzugsweise ist auch hier die Eigenfrequenz des Masse-Feder-Systems des Tiefpasses kleiner als 80%, insbesondere kleiner als 70%, weiter insbesondere kleiner als 60%, und weiter insbesondere 50% als die kleinste Eigenfrequenz des Elementes bzw. Spiegels.
Das gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzte Tiefpassfilter kann alternativ oder zusätzlich auch durch eine im Regelkreis vorhandenen Sensorik gebildet (oder mitgebildet) werden, wobei diese Sensorik ein elastisches Federelement umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung daher eine Anordnung zur Aktuierung eines Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit:

– wenigstens einem Sensorelement zur Orts- und/oder Lage-Bestimmung des Elementes in wenigstens zwei Freiheitsgraden, wobei das Sensorelement über eine mechanische Ankopplung an das Element oder an eine Referenzstruktur gekoppelt ist,
– wobei das Sensorelement mit der mechanischen Ankopplung für die wenigstens zwei Freiheitsgrade jeweils ein als Tiefpassfilter wirkendes Masse-Feder-System ausbildet, und
– wobei die Eigenfrequenzen dieser Masse-Feder-Systeme eine maximale Abweichung voneinander in Höhe von 10% der größten dieser Eigenfrequenzen aufweisen.

Gemäß diesem Aspekt geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass in einem Regelkreis (wie im Weiteren unter Bezugnahme auf die Figuren noch näher beschrieben) der Einbau des erfindungsgemäßen Tiefpassfilters prinzipiell an einer beliebigen Stelle erfolgen kann, also auch am Ort eines in dem Regelkreis enthaltenen Positionssensors. Ein solcher Positionssensor kann beispielsweise eine am Element bzw. Spiegel angebrachte Skala oder ein Target aufweisen, welche vom Sensorkopf ausgelesen werden und an einem geeigneten Federsystem montiert sein können und mit einer Federfrequenz schwingen, wodurch ebenfalls ein mechanisches Filter realisiert werden kann. Aufgrund der kleineren Sensorgittermasse m kann hierbei auch die Steifigkeit k der Sensoranbindung kleiner sein, welche erforderlich ist, um die für den jeweiligen Freiheitsgrad erforderliche Filterfrequenz zu realisieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Aktuierung eines Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit:

– wenigstens einem Sensorelement zur Orts- und/oder Lage-Bestimmung des Elementes in wenigstens einem Freiheitsgrad, wobei das Sensorelement über eine mechanische Ankopplung an das Element oder an eine Referenzstruktur gekoppelt ist,
– wobei das Sensorelement mit der mechanischen Ankopplung für den wenigstens einen Freiheitsgrad ein als Tiefpassfilter wirkendes Masse-Feder-System ausbildet, und
– wobei die Eigenfrequenz dieses Masse-Feder-Systems kleiner als 95% des Wertes der kleinsten Eigenfrequenz des Elementes ist.

Gemäß einer Ausführungsform weist das jeweilige Tiefpassfilter einen Q-Wert von wenigstens 5, insbesondere von wenigstens 20, weiter insbesondere von wenigstens 50, und weiter insbesondere von wenigstens 80 auf. Dieser Ansatz geht wiederum von der bereits zuvor beschriebenen Erkenntnis aus, dass bei zu großer Dämpfung im Tiefpassfilter Phase im niederfrequenten Bereich „verlorengeht”, so dass das Element bzw. der Spiegel der Stellgröße nur zeitverzögert folgt, was letztlich zu einer Verschlechterung der Regelgüte führt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Anordnung sechs Aktoren zur Aktuierung des Elementes bzw. Spiegels in jeweils einem Freiheitsgrad auf.
Die Erfindung betrifft ferner eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Anordnung oder einem Regelkreis mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Regelkreises, in dem die Erfindung realisiert werden kann;
2a–c Bode-Diagramme (2a–b) mit zugehörigem Nyquist-Diagramm (2c) des offenen Regelkreises für einen Regelkreis ohne Tiefpassfilter und für ein Tiefpassfilter von hoher Dämpfung;
3a–c Bode-Diagramme (3a–b) mit zugehörigem Nyquist-Diagramm (3c) des offenen Regelkreises für einen Regelkreis ohne Tiefpassfilter und für ein Tiefpassfilter von geringer Dämpfung;
4a–c Bode-Diagramme (4a–b) mit zugehörigem Nyquist-Diagramm (4c) des offenen Regelkreises für einen Regelkreis ohne Tiefpassfilter und für ein mechanisch realisiertes Tiefpassfilter von geringer Dämpfung;
5a–b Diagramme zur Erläuterung der Filterwirkung eines Filters in Abhängigkeit von der Lage der zu dämpfenden Frequenz relativ zur Filterfrequenz für unterschiedlich starke Dämpfungen; und
6–9 schematische Darstellungen zur Erläuterung diverser Ausführungsformen der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt einen Regelkreis mit einem EUV-Spiegel 1, einem Positionssensor 2 zur Messung der Spiegelposition und einem Aktor 3 zur Einstellung der Spiegelkoordinaten in wenigstens einem Freiheitsgrad. Ferner ist ein Regler 4 schematisch dargestellt, wobei dem Eingang des Reglers 4 die Signale des Positionssensors 2 (mit Ua bezeichnet) zugeführt werden. Auf der Ausgangsseite des Reglers 4 wird ein Signal zur Steuerung des Aktors 3 ausgegeben, wobei diese Stellgröße mit Ue bezeichnet ist.
In diesen Regelkreis kann nun ein Tiefpassfilter an grundsätzlich beliebiger Position, beispielsweise gemäß 1 an der mit „6” bezeichneten Position, eingebaut werden. Die Auswirkung eines solchen Tiefpassfilters wird für unterschiedliche Realisierungen des Tiefpassfilters im Weiteren unter Bezugnahme auf 2–4 erläutert.
In 2–4 ist jeweils ausgehend von 1 zunächst der offene Regelkreis anhand von Bode- und Nyquist-Diagrammen für die Regelung jeweils entlang einer Achse beschrieben (d. h. Spiegel, Positionssensor, Regler und Aktor sind in Reihe geschaltet). In den Bode-Diagrammen gemäß 2a–b, 3a–b und 4a–b ist jeweils die auf der horizontalen Achse aufgetragene Frequenz auf die Bandbreite normiert, wobei die Bandbreite derjenigen Frequenz entspricht, bei der die Verstärkung des offenen Regelkreises Eins (entsprechend 0 dB) beträgt, der Regler also dazu in der Lage ist, Störungen zu unterdrücken. Oberhalb der Bandbreite nimmt die Verstärkung auf einen Wert unterhalb von 1 ab, so dass der Regler dann nicht mehr wirksam ist.
In den Bode-Diagrammen ist jeweils das Frequenzverhalten der offenen Regelstrecke gemäß 1, d. h. die zeitliche Verschiebung zwischen Eingangs- und Ausgangsgröße als Funktion der Frequenz, dargestellt. Zur Darstellung der Stabilität eine Regelsystems wird ferner das Nyquist-Diagramm verwendet, wie es z. B. in 2c gezeigt ist, und in dem der Imaginärteil Im(Ua/Ue) und der Realteil Re(Ua/Ue) dargestellt sind.
Konkret ist in 2a die logarithmisch aufgetragene Verstärkung das (entsprechend dem Verhältnis zwischen Ausgangsgröße Ua und Eingangsgröße Ue des Reglers) als Funktion der auf die Bandbreite normierten Frequenz in ebenfalls logarithmischer Auftragung dargestellt, wobei Ua die vom Positionssensor 2 ermittelte Spiegelposition und Ue die Stellgröße des Aktors 3 bezeichnen. Die Phasenlage des Regelkreises ist im Bode-Diagramm von 2b dargestellt. Anhand der Bode- und Nyquist-Diagramme kann nun ermittelt werden, wie der offene Regelkreis gestaltet werden muss, damit sich bei Schließen des Regelkreises die Regelung stabil verhält.
Unter Bezugnahme zunächst auf 2a–c werden nun zunächst die Auswirkungen des Einbaus eines elektronisch realisierten Tiefpassfilters von vergleichsweise hoher Dämpfung erläutert, wobei die für ein solches Tiefpassfilter erhaltenen Kurven jeweils mit durchgezogener Linie dargestellt sind. Dabei sind mit gestrichelter Linie in 2–4 jeweils diejenigen Kurven im Bode- bzw. Nyquist-Diagramm dargestellt, welche sich ohne Einbau eines Tiefpassfilters in den Regelkreis ergeben und somit im Weiteren als Referenzkurven dienen.
Die durchgezogene Linie entspricht in 2a–b dem Einbau eines Tiefpassfilters mit einem vergleichsweise geringen Q-Faktor, d. h. mit einer hohen Dämpfung, im Regelkreis von 1 (z. B. zwischen Regler 4 und Aktor 3). Hierbei ist gemäß 2a–c ein typisches elektrotechnisches Filter mit einem Q-Faktor von 0.7 gewählt (Butterworth-Filter zweiter Ordnung).
Gemäß 2a tritt für die Referenzkurve ohne Tiefpassfilter bei einer Frequenz von etwas mehr als dem 10-fachen der Bandbreite eine ausgeprägte Resonanz auf, bei der die Verstärkung auf einen Wert oberhalb von 1 (also über 0 dB) ansteigt. Die Spiegel sind üblicherweise so ausgelegt, dass deren niedrigste Eigenfrequenz größer als 1 kHz ist. Durch die Ankopplung des Aktors an den Spiegel verringern sich diese Eigenfrequenzen, was sich störend auf das Regelverhalten auswirken kann.
Durch Einsatz des Tiefpassfilters wird, wie in 2a im vergrößerten Ausschnitt erkennbar, die Verstärkung im Bereich der Resonanzfrequenz auf einen Verstärkungsfaktor kleiner als Eins (entsprechend einem Wert unterhalb von 0 dB) reduziert. Damit wird die Instabilität des Regelkreises aufgrund dieser Resonanz unabhängig von deren Phase vermieden.
2c zeigt im Nyquist-Diagramm die Auftragung der entsprechenden Frequenzverläufe in einer komplexen Ebene der Amplituden.
In 2c entspricht die Resonanz des Spiegels dem kreisförmigen Abschnitt der Kurve, in welchem diese bis zum Erreichen einer Verstärkung von Null nochmals ansteigt. Wenn nun diese Kurve den sogenannten kritischen Punkt (–1, 0) im Nyquist-Diagramm umschließt, kann vorausgesagt werden, dass sich das System instabil verhält. Wie aus 2c ersichtlich, umschließt für das gewählte Tiefpassfilter die Kurve nicht den Punkt (–1, 0) im Nyquist-Diagramm, so dass sich dass System noch stabil verhält. Wie in 2b erkennbar, nimmt jedoch für die dem Einbau des Tiefpassfilters hoher Dämpfung entsprechende Kurve der Abstand zum 180°-Wert bei einer Frequenz, die der Bandbreite entspricht, ab. Dieser Abstand wird auch als „Phasenreserve” bezeichnet. Die Abnahme der Phasenreserve korrespondiert mit dem geringeren Abstand vom Punkt (–1, 0) im Nyquist-Diagramm von 2c. Um die angestrebte Phasenreserve wiederherzustellen, muss nun die Bandbreite und damit die Regelgüte des Regelkreises reduziert werden.
Die hohe Dämpfung des gemäß 2a–c eingesetzten Tiefpassfilters bewirkt dabei in unerwünschter Weise, entsprechend dem vorstehend anhand von 5b erläuterten Effekt, dass sich bereits für Frequenzen unterhalb der Resonanzfrequenz eine signifikante Phasenverschiebung ergibt, was zur Folge hat, dass die erforderliche Reaktion im Regelkreis nicht mehr ausreichend schnell erfolgt, da bereits bei Frequenzen weit unterhalb der Bandbreite ein kontinuierlich zunehmender Phasenverlust eintritt.
Wenngleich somit an sich im Hinblick auf die effektive Unterdrückung der auftretenden Spiegelresonanzfrequenzen ein möglichst niedriger Wert der Filterfrequenz sowie im Hinblick auf die Vermeidung einer zu starken Resonanzüberhöhung ein niedriger Q-Faktor angestrebt werden, muss gleichwohl im Rahmen der Erfindung der mit diesen Vorgaben einhergehende Phasenverlust beachtet und ein entsprechender Kompromiss für den Regelkreis gefunden werden.
Im Weiteren wird die Auswirkung der Wahl einer geringeren Dämpfung (also eines höheren Q-Wertes) für das Tiefpassfilter anhand von 3a–c erläutert.
In 3a–c sind zu 2a–c analoge Auftragungen zunächst für die gleiche Referenz (ohne Filter) dargestellt, nun jedoch im Vergleich zu einem Tiefpassfilter, welches eine wesentlich geringere Dämpfung aufweist. In 3a–c ist dieser Q-Faktor nun (vorzugsweise wesentlich) größer als 5, typischerweise beispielsweise in der Größenordnung von 100, gewählt. Während die Unterdrückung der Resonanzfrequenz des Spiegels im Vergleich zu 2a praktisch unverändert ist, tritt nun (entsprechend ebenfalls dem zuvor anhand von 5b erläuterten Effekt) eine deutliche Resonanz in der Umgebung der Filterfrequenz, also unterhalb der Resonanzfrequenz des Spiegels, auf. Diese Resonanz war in 2a wegen des dort wesentlich geringeren Q-Faktors unterdrückt bzw. nicht erkennbar.
Diese zusätzliche Resonanz in der Umgebung der Filterfrequenz kann nun jedoch so gestaltet werden, dass sich der Regelkreis dennoch stabil verhält und die gewünschte Performance zeigt. Wie im Nyquist-Diagramm von 3c erkennbar, verläuft nämlich nun die zum Regelkreis mit Tiefpassfilter gehörende (mit durchgezogener Linie dargestellte) Kurve zunächst entlang der (gestrichelten) Kurve für den Regelkreis ohne Tiefpassfilter, ohne dass ein nennenswerter Phasenverlust eintritt, wobei dann der Resonanz in der Umgebung der Filterfrequenz ein großer (und das Diagramm verlassender bzw. nur ansatzweise erkennbarer) Kreis entspricht, der den Punkt (–1, 0) im Nyquist-Diagramm nicht umschließt, so dass sich das System stabil verhält. Mit anderen Worten verursacht die zusätzliche Resonanz in der Umgebung der Filterfrequenz kein Problem, da sie auf einer Frequenz gelegt ist, bei der sie aufgrund der Phasenlage des Regelkreises keine Instabilität verursacht.
Im Ergebnis wird also weiterhin eine Unterdrückung der Resonanzfrequenz des Spiegels erreicht, wobei jedoch anders als im Falle des Tiefpassfilters starker Dämpfung bzw. niedrigen Q-Wertes aus 2a–c der unerwünschte Effekt des Phasenverlustes vermieden wird. Diese Vermeidung des Phasenverlustes wird letztlich dadurch erreicht, dass das eingebaute Tiefpassfilter analog zu 5a (infolge des höheren Q-Faktors) eine starke Resonanzüberhöhung im Bereich der Filterfrequenz aufweist. Die Verringerung bzw. Vermeidung des Phasenverlustes führt wiederum zu einer geringeren Neigung zur Instabilität des mit dem Tiefpassfilter ausgestatteten Regelkreises. Erfindungsgemäß wird also eine Unterdrückung der Resonanzfrequenz des Spiegels erreicht, ohne dass dies auf Kosten der Phasenreserve geschieht.
Die vorstehend unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschriebenen Filter können insbesondere als elektronisches Filter in den Regelkreis von 1, etwa an der gestrichelt eingezeichneten Position wie mit der Bezugsziffer „6” bezeichnet, eingebaut werden.
Das erfindungsgemäße Filter kann jedoch auch mechanisch realisiert werden, indem nämlich die Kraft des Aktors 3 über ein Masse-Feder-System auf den Spiegel ausgeübt wird. Hierbei kann als Masse eine zum Aktor gehörende Masse (etwa die Masse des Magneten eines Voice-Coil-Motors) dienen, so dass nur eine zusätzliche Feder zwischen Aktor 3 und Spiegel erforderlich ist. Ein durch ein solches Masse-Feder-System gebildetes mechanisches Filter besitzt naturgemäß eine geringe Dämpfung bzw. einen hohen Q-Wert.
Die Realisierung des Filters als mechanisches Filter in Form eines Masse-Feder-Systems hat nun den weiteren Vorteil, dass die Masse der betreffenden Aktorkomponente (z. B. des Magneten bei Realisierung des Aktors als Voice-Coil-Motor) nicht mehr über mit Deformationen einhergehende Klebetechniken o. dgl. am Spiegel angebracht oder über eine zur Entkopplung solcher Deformationen dienende elastische Anbindung am Spiegel angebracht, sondern gezielt über die Feder des Masse-Feder-Systems vom Spiegel entkoppelt wird.
Im Weiteren wird die Auswirkung der Realisierung des Tiefpassfilters als mechanisches Filter mit geringer Dämpfung anhand von 4a–c erläutert.
In 4a–c sind nun zu 2 und 3 analoge Auftragungen in Form der Bodediagramme von 4a, b und des Nyquist-Diagramms von 4c für ein Ausführungsbeispiel eines solchen mechanischen Filters gezeigt.
Die durch die Ankopplung der Aktormasse an den Spiegel über eine Feder erreichte Entkopplung dieser Aktormasse vom Spiegel führt, wie aus 4a ersichtlich, zu einer höheren Resonanzfrequenz des Spiegels (im Vergleich zu der weiterhin gestrichelt dargestellten Referenzkurve analog zu 2 und 3), welche auf den Wegfall der Magnetmasse und die damit einhergehende Reduzierung der effektiv schwingenden Masse zurückzuführen ist. Gemäß 4a wird die besagte Resonanzfrequenz des Spiegels hier auf einen Wert im Bereich vom 15-20-fachen der der Bandbreite entsprechenden Frequenz erhöht. Die Filterfrequenz des Filters bleibt hierbei im Vergleich zum zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel von 3 unverändert. Die Bandbreite und damit die Regelgüte des Regelkreises kann nun weiter erhöht werden.
Das für das Ausführungsbeispiel von 4 erhaltene Nyquist-Diagramm gemäß 4c unterscheidet sich von demjenigen aus 3c lediglich dadurch, dass der mit der Resonanz des Spiegels korrespondiere kreisförmige Abschnitt der mit der durchgezogenen Linie dargestellten (dem Einbau des mechanischen Filters entsprechenden) Kurve einen wesentlich kleineren Radius aufweist. Die Effektivität des Filters wird beim Ausführungsbeispiel von 4 somit gegenüber dem Ausführungsbeispiel von 3 nochmals gesteigert, da (wie aus 5a ersichtlich) die Unterdrückung des Filters mit steigendem Wert der zu unterdrückenden Frequenz bzw. mit deren zunehmendem Abstand von der Filterfrequenz zunimmt.
Wenngleich in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen jeweils die Aktuierung in nur einem Freiheitsgrad bzw. entlang einer Achse betrachtet wurde, weist in der Praxis der Spiegel sechs Freiheitsgrade auf, in denen er insbesondere auch über sechs Aktoren aktuierbar bzw. mit einer regelbaren Kraft beaufschlagbar ist. Hierbei wird vorzugsweise jeder dieser Aktoren bei der gleichen Frequenz entkoppelt. Dies kann nun dadurch realisiert werden, dass für jeden der insgesamt sechs Aktoren eine individuelle Feder vorgesehen wird, über welche die Anbindung an den Spiegel erfolgt, so dass dann für jeden Aktor die Filterfrequenz individuell gewählt werden kann und insbesondere sämtliche Filterfrequenzen übereinstimmend gewählt werden können.
6 zeigt schematisch eine solche Realisierung für zwei als Voice-Coil-Motoren ausgeführte Aktoren, von denen die Antriebsrichtung des ersten Aktors 620 in horizontaler Richtung und die Antriebsrichtung des zweiten Aktors 630 in vertikaler Richtung verläuft. Die zwischen den Aktoren 620, 630 und dem Spiegel eingesetzten Federn sind mit „621” und „631” bezeichnet und als Stäbe ausgeführt. Jeder dieser Stäbe weist zwei Gelenke auf, die mit „625” bzw. „635” bezeichnet sind und eine Entkopplung aller Kräfte und Momente, welche nicht entlang der Antriebsachse der Stäbe erfolgen, gewährleisten. Die Gelenke 625, 635 können als einfacher Biegestab, Kardangelenk oder auch als Parallelfedergelenk mit zusätzlichem Kippgelenk ausgeführt sein. Des Weiteren können die Gelenke 625, 635 jeweils monolithisch am Stab ausgebildet oder separat gefertigt und am Stab montiert sein. In weiteren Ausführungsformen können die Gelenke 625, 635 auch vollständig oder teilweise in die jeweils angrenzende Baugruppe verlagert werden.
7 zeigt als andere kinematische Realisierung schematisch eine Ausführungsform, bei der durch Einsatz einer geeigneten Führung auf Gelenke am Aktor 720 bzw. 730 verzichtet wird. Hierbei ist die Führung derart ausgestaltet, dass Kippungen um die Achse senkrecht zur Antriebsrichtung nicht gesperrt bzw. blockiert werden.
Eine Reduzierung der Kipp- bzw. Biegesteifigkeiten der Gelenke kann durch Vorspannung (Druckspannung in Längsrichtung erreicht werden.
In einer weiteren, in 8 schematisch dargestellten Ausführungsform kann auch eine Gewichtskraftkompensationseinrichtung in einen der Aktoren integriert werden, wodurch die erforderliche Antriebsleistung der Aktoren vergleichsweise klein gehalten werden kann. Hierzu ist in 8 eine Gewichtskraftkompensationseinrichtung in den Aktor 830 integriert.
In weiteren Ausführungsformen kann das gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzte Tiefpassfilter (alternativ oder zusätzlich) auch durch eine im Regelkreis vorhandenen Sensorik gebildet (oder mitgebildet) werden, wobei diese Sensorik ein elastisches Federelement umfasst.
Eine solche Anordnung ist schematisch in 9a dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel ist ein Sensortarget oder eine Skala 920 am Spiegel 910 über ein geeignetes Federsystem montiert und von einem Sensorkopf 930 auslesbar, wobei der Sensorkopf ein entsprechendes für die Spiegelposition charakteristisches Sensorsignal 931 ausgibt. Infolge der elastischen Anbindung des Sensortargets bzw. der Sensorskala 920 an dem Spiegel 910 wird ebenfalls ein mechanisches Filter realisiert. Zu bevorzugten Ausgestaltungen dieses mechanischen Filters wird auf die vorstehenden Ausführungen in Verbindung insbesondere mit 4 und 5 Bezug genommen.
9b zeigt in schematischer Darstellung eine entsprechende mögliche Realisierung des mechanischen Filters, wobei die Sensorskala 920 über mehrere (im Beispiel vier) lateral nachgiebige Elemente, z. B. in Form von Biegebalken 922, so an dem Spiegel 910 befestigt ist, dass die Sensorskala 920 relativ zum Spiegel 910 schwingen kann. Die nachgiebigen Elemente bzw. Biegebalken 922 werden in ihrer Position und ihrer Steifigkeit nun so ausgelegt, dass die sich für die Schwingung in x- bzw. y-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem ergebenden Resonanzfrequenzen übereinstimmen. Zusätzlich kann auch die Resonanzfrequenz für den Freiheitsgrad R_z, also die Drehung um die z-Achse, mit den vorstehend genannten Resonanzfrequenzen übereinstimmend ausgelegt werden, so dass die Biegebalken 922 im Ergebnis in ihren drei lateralen Freiheitsgraden (x, y, R_z), d. h. den Freiheitsgraden, die in der Ebene der Messrichtung liegen, mit etwa derselben Eigenfrequenz entkoppeln. Hierdurch kann die Filterung des Signals in sämtlichen ausgelenkten Positionen des Spiegels 910 sichergestellt werden.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z. B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2006/084657 A1 [0005]
WO 2007/006577 A1 [0005]
DE 102008041310 A1 [0005]
DE 102009005954 A1 [0005]
US 4123675 [0005]

Claims

Anordnung zur Aktuierung eines Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit: • wenigstens zwei Aktoren (620, 630, 720, 730, 820, 830), welche jeweils über eine mechanische Ankopplung (621, 631, 721, 731, 821, 831) an das Element (610, 710, 810) gekoppelt sind und jeweils eine in wenigstens einem Freiheitsgrad regelbare Kraft auf das Element (610, 710, 810) ausüben; • wobei für jeden dieser Aktoren (620, 630, 720, 730, 820, 830) eine zu dem jeweiligen Aktor gehörende Aktormasse mit der dem Aktor zugeordneten mechanischen Ankopplung ein als Tiefpassfilter wirkendes Masse-Feder-System ausbildet; und • wobei die Eigenfrequenzen dieser Masse-Feder-Systeme eine maximale Abweichung voneinander in Höhe von 10% der größten dieser Eigenfrequenzen aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwei Aktoren (620, 630, 720, 730, 820, 830) zueinander senkrechte Antriebsachsen aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwei Aktoren (620, 630, 720, 730, 820, 830) einen Bipod ausbilden.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenfrequenzen dieser Masse-Feder-Systeme kleiner als 95%, insbesondere kleiner als 80%, weiter insbesondere kleiner als 60% des Wertes der kleinsten Eigenfrequenz des Elementes (610, 710, 810) sind.
Anordnung zur Aktuierung eines Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit: • wenigstens einem Aktor (620, 630, 720, 730, 820, 830), welcher über eine mechanische Ankopplung (621, 631, 721, 731, 821, 831) an das Element gekoppelt ist und eine in wenigstens einem Freiheitsgrad regelbare Kraft auf das Element (610, 710, 810) ausübt; • wobei eine zu dem Aktor (620, 630, 720, 730, 820, 830) gehörende Aktormasse mit der mechanischen Ankopplung (621, 631, 721, 731, 821, 831) ein als Tiefpassfilter wirkendes Masse-Feder-System ausbildet; und • wobei die Eigenfrequenz des Masse-Feder-Systems kleiner als 95% des Wertes der kleinsten Eigenfrequenz des Elementes (610, 710, 810) ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenfrequenz des Masse-Feder-Systems kleiner als 80%, insbesondere kleiner als 60% des Wertes der kleinsten Eigenfrequenz des Elementes (610, 710, 810) ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner wenigstens ein Sensorelement zur Orts- und/oder Lage-Bestimmung des Elementes in wenigstens einem Freiheitsgrad aufweist, wobei das Sensorelement über eine mechanische Ankopplung an das Element oder an eine Referenzstruktur gekoppelt ist, und wobei das Sensorelement mit dieser mechanischen Ankopplung ein als Tiefpassfilter wirkendes Masse-Feder-System ausbildet.
Anordnung zur Aktuierung eines Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit: • wenigstens einem Sensorelement zur Orts- und/oder Lage-Bestimmung des Elementes in wenigstens zwei Freiheitsgraden, wobei das Sensorelement über eine mechanische Ankopplung an das Element oder an eine Referenzstruktur gekoppelt ist; • wobei das Sensorelement mit der mechanischen Ankopplung für die wenigstens zwei Freiheitsgrade jeweils ein als Tiefpassfilter wirkendes Masse-Feder-System ausbildet, und wobei die Eigenfrequenzen dieser Masse-Feder-Systeme eine maximale Abweichung voneinander in Höhe von 10% der größten dieser Eigenfrequenzen aufweisen.
Anordnung zur Aktuierung eines Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit: • wenigstens einem Sensorelement zur Orts- und/oder Lage-Bestimmung des Elementes in wenigstens einem Freiheitsgrad, wobei das Sensorelement über eine mechanische Ankopplung an das Element oder an eine Referenzstruktur gekoppelt ist; • wobei das Sensorelement mit dieser mechanischen Ankopplung ein als Tiefpassfilter wirkendes Masse-Feder-System ausbildet; und • wobei die Eigenfrequenz dieses Masse-Feder-Systems kleiner als 95% des Wertes der kleinsten Eigenfrequenz des Elementes ist.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenfrequenz des Masse-Feder-Systems kleiner als 80%, weiter insbesondere kleiner als 60% des Wertes der kleinsten Eigenfrequenz des Elementes ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Tiefpassfilter einen Q-Wert von wenigstens 5, insbesondere von wenigstens 20, weiter insbesondere von wenigstens 50, und weiter insbesondere von wenigstens 80 aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Regler aufweist, welcher von wenigstens einem Aktor auf das Element ausgeübte Kräfte in Abhängigkeit von einem für die Position des Elementes charakteristischen Sensorsignal regelt, wobei die Regelbandbreite kleiner als 1 kHz ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tiefpassfilter eine Filterfrequenz im Bereich vom 2-fachen bis 15-fachen der Bandbreite des Regelkreises aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tiefpassfilter eine Filterfrequenz im Bereich von 100 Hz bis 5 kHz aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (610, 710, 810) eine Masse im Bereich von 500 g bis 50 kg, insbesondere im Bereich von 5 kg bis 50 kg, aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor bzw. die Aktoren (620, 630, 720, 730, 820, 830) eine Masse im Bereich von 20 g bis 500 g aufweist bzw. aufweisen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Ankopplung(en) einen Stab aufweist bzw. aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Stab wenigstens ein Festkörpergelenk, insbesondere zwei Festkörpergelenke, aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Aktor (620, 630, 720, 730, 820, 830) ein Lorentz-Aktor ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung sechs Aktoren (620, 630, 720, 730, 820, 830) zur Aktuierung des Elementes (610, 710, 810) in jeweils einem Freiheitsgrad aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (610, 710, 810) ein Spiegel ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (610, 710, 810) ein Element in einer für EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist.
Regelkreis in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit • wenigstens einem Positionssensor (2) zur Erzeugung eines für die Position eines Elementes in der Projektionsbelichtungsanlage charakteristischen Sensorsignals (Ua); • wenigstens einem Aktor (3); und • einem Regler (4), welcher eine von dem Aktor (3) auf das Element ausgeübte Kraft in Abhängigkeit von dem Sensorsignal (Ua) des Positionssensors (2) regelt; • wobei im Regelkreis wenigstens ein Tiefpassfilter (6) zur Stabilisierung des Regelverhaltens vorhanden ist.
Regelkreis nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Tiefpassfilter (6) einen Q-Wert von wenigstens 5, insbesondere von wenigstens 20, weiter insbesondere von wenigstens 50, und weiter insbesondere von wenigstens 80 aufweist.
Regelkreis nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfrequenz des Tiefpassfilters (6) kleiner als 95%, insbesondere kleiner als 80%, weiter insbesondere kleiner als 60% des Wertes der kleinsten Eigenfrequenz des Elementes (1) ist.
Regelkreis nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Tiefpassfilter (6) als elektronisches Filter, insbesondere als elektrisches Filter, als analoges elektronisches Filter oder als digitales elektronisches Filter ausgeführt ist.
Regelkreis nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Tiefpassfilter (6) wenigstens einen elektrischen oder elektronischen Schaltkreis in dem Regler (4), dem Positionssensor (2) oder dem Aktor (3) aufweist.
Regelkreis nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Tiefpassfilter (6) als mechanisches Filter aus nachgiebigen mechanischen Elementen (Federn) und trägen mechanischen Elementen (Massen) ausgeführt ist.
Regelkreis nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Filter den Positionssensor (2) umfasst.
Regelkreis nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Filter eine zu dem Aktor (3) gehörende Aktormasse umfasst.
Regelkreis nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Filter die mechanische Ankopplung der Aktormasse an das Element (1) umfasst.
Regelkreis nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass diese mechanische Ankopplung der Aktormasse an das Element (1) einen Stab aufweist.
Regelkreis nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Steifigkeit der mechanischen Ankopplung in bezogen auf die Antriebsachse des Aktors (3) axialer Richtung zur Steifigkeit in lateraler Richtung wenigstens 100 beträgt.
Regelkreis nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab mit zwei Kreuzgelenken versehen ist.
Regelkreis nach einem der Ansprüche 23 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass jeder durch die Regelung gesteuerte Aktor (3) eine eigene mechanische Kopplung zum Element (1) aufweist, an die kein weiterer Aktor koppelt.
Regelkreis nach einem der Ansprüche 23 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (1) ein Spiegel ist.
Regelkreis nach einem der Ansprüche 23 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage für einen Betrieb im EUV ausgelegt ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 oder einem Regelkreis nach einem der Ansprüche 23 bis 37.