-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Aktuierung eines Elementes in einer 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 (auch als „Kraftaufnahmerahmen” oder „force frame” bezeichnet) 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 Rx, Ry und Rz um entsprechende Achsen) zu ermöglichen, wodurch etwa im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage auftretende Änderungen der optischen Eigenschaften z. B. infolge von thermischen Einflüssen kompensiert werden können. Des Weiteren kann zusätzlich zum Tragrahmen ein von diesem mechanisch entkoppelter Sensorrahmen (= „sensor frame”) vorgesehen sein.
-
Dabei kann die jeweilige Spiegelposition relativ zu diesem Sensorrahmen mittels eines Positionssensors gemessen und mittels eines Reglers über einen Aktuator auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Hierbei tritt nun im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage grundsätzlich das Problem auf, dass jede von einem Aktuator auf ein Element wie z. B. den jeweiligen Spiegel ausgeübte Kraft aufgrund des Newtonschen Prinzips „actio = reactio” mit einer in entgegengesetzter Richtung wirkenden Reaktionskraft gleichen Betrages einhergeht. Ein Einwirken dieser Reaktionskraft auf den Sensorrahmen im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage hätte aber zur Folge, dass die am Sensorrahmen vorgesehenen Sensoren im Wesentlichen nur noch parasitäre Dynamik messen, und ist somit zu verhindern.
-
Bekannte Ansätze zur Überwindung dieses Problems beinhalten den Einsatz eines mechanischen Filters in Form eines Feder-Masse-Systems auf dem Kraftpfad zwischen Spiegel und Sensorrahmen. Zum Stand der Technik wird beispielsweise auf
US 6,788,386, B2 verwiesen. In
US2010/0321662A1 und
US2005/0275822A1 wird der Einsatz eines mechanischen Filters auf dem Kraftpfad zwischen einem Aktuator und einer von diesem zu aktuierenden Masse gezeigt.
-
In 5 ist lediglich schematisch ein typischer herkömmlicher Aufbau dargestellt, wobei der Spiegel mit „10”, der Sensorrahmen mit „20” und der Tragrahmen mit „30” bezeichnet ist. Der Aktuator A, welcher über einen in 5 nicht eingezeichneten Regler entsprechend dem durch den Positionssensor P gelieferten Signal zur Aktuierung des Spiegels 10 angesteuert wird, kann über ein mechanisches Filter in Form eines Feder-Masse-Systems aus einer Masse 15 und einer Feder 16 an den Tragrahmen 30 gekoppelt werden.
-
Bei mechanischen Filtern hängt die Unterdrückung der Aktuatorkräfte vom relativen Abstand der Anregungsfrequenz zur Filterfrequenz ab. Die Filterfrequenz f
F ist hierbei gegeben
wobei k die Federsteifigkeit des das mechanische Filter bildenden Feder-Masse-Systems und m die Filtermasse des mechanischen Filters bezeichnen.
-
Eine exemplarische Übertragungsfunktion der Reaktionskraftunterdrückung (d. h. „Aktuatorkraft” zu „Kraft auf die Tragstruktur”) ist in 4 gezeigt, wobei auf der horizontalen Achse die Frequenz (in willkürlichen Einheiten) logarithmisch aufgetragen ist. Anregungen im Frequenzbereich unterhalb der Filterfrequenz fF werden nicht unterdrückt. Oberhalb der Filterfrequenz fF werden die Aktuatorkräfte mit einer Steigung von –40 dB/Dekade zunehmend unterdrückt. Ist die Filterfrequenz einmal gewählt, so sind die statischen Auslenkungen (im Bereich der Steifigkeitslinie) und die dynamischen Auslenkungen für ein gegebenes Aktuatorkraftspektrum vom Betrag der gewählten Filtermasse abhängig.
-
Dies hat z. B. für Aktuatoren, die relativ große statische Lasten tragen müssen, zur Folge, dass speziell bei niedrigen Filterfrequenzen (< 100 Hz) aufgrund der geringen Federsteifigkeiten große bis unpraktikable (> 1 cm) statische Auslenkungen auftreten können. Dem ließe sich zwar grundsätzlich durch Verwendung großer Reaktionsmassen entgegenwirken, was jedoch aufgrund von Bauraumbeschränkungen oft nicht realisierbar ist. Zur Unterdrückung der auftretenden Reaktionskräfte werden folglich vergleichsweise große Filtermassen benötigt, deren Integration in ein EUV-System von begrenztem verfügbarem Bauraum problematisch oder sogar unmöglich ist. Dies gilt in zunehmendem Maße für hochaperturige EUV-Systeme (beispielsweise EUV-Systeme mit einer numerischen Apertur NA größer als 0.3), bei denen in der Regel bereits die Anordnung der Spiegel selbst ohne Störung des optischen Strahlengangs eine anspruchsvolle Herausforderung darstellt.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zur Aktuierung eines Elementes in einer Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welche bei kompaktem Aufbau eine möglichst störungsfreie Aktuierung des Elementes ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird durch die Anordnung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
-
Eine Anordnung zur Aktuierung eines Elementes in einem optischen System einer Projektionsbelichtungsanlage, wobei die Projektionsbelichtungsanlage einen Tragrahmen aufweist, umfasst:
- – wenigstens einen Aktuator zur Ausübung steuerbarer Kräfte auf das Element;
- – wobei der Aktuator einen ersten Aktuatorteil, welcher an den Tragrahmen über wenigstens ein mechanisches Filter gekoppelt ist, und einen zweiten Aktuatorteil, welcher unmittelbar an den Tragrahmen mechanisch gekoppelt ist, aufweist; und
- – wobei der erste Aktuatorteil durch den zweiten Aktuatorteil bei der Ausübung von Kräften auf das Element wenigstens teilweise entlastet wird.
-
Gemäß einer Ausführungsform weist das mechanische Filter eine Filterfrequenz auf, wobei die Anordnung derart ausgelegt ist, dass vom Aktuator auf das Element ausgeübte Kräfte mit einer Frequenz unterhalb der Filterfrequenz zumindest überwiegend von dem zweiten Aktuatorteil auf das Element ausgeübt werden.
-
Der Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass grundsätzlich nur die mit den vergleichsweise hochfrequenten Kräften des Aktuators einhergehenden Reaktionskräfte von störendem Einfluss auf den Tragrahmen bzw. die Dynamik des Gesamtsystems sind. Zwar sind die hochfrequenten Kräfte des Aktuators bzw. die damit einhergehenden Reaktionskräfte an sich relativ klein, die besagten Reaktionskräfte können jedoch Eigenschwingungsmoden im Tragrahmen anregen. Die Gefahr besteht darin, dass die angeregten Schwingungsmodi über Sensor und Regler auf den Aktor rückkoppeln und damit Stabilitätsprobleme im Regelkreis verursachen bzw. seine Regelgüte einschränken. Infolgedessen müssen Reaktionskräfte im höheren Frequenzbereich unterdrückt werden bzw. deren Durchschlagen auf den Tragrahmen muss verhindert werden. Hingegen sind die vergleichsweise niederfrequenten Kräfte bzw. die damit einhergehenden Reaktionskräfte aufgrund des Umstandes, dass in dem betreffenden niederen Frequenzbereich keine Eigenschwingungsmoden im Tragrahmen auftreten, für die Stabilität und Regelgüte des Regelkreises nicht weiter störend, weshalb diese niederfrequenten Kräfte zum Tragrahmen „durchgelassen” werden dürfen.
-
Von dieser Erkenntnis ausgehend liegt der Erfindung das Konzept zugrunde, den Aktuator in einen für die Erzeugung hochfrequenter Kräfte „zuständigen” ersten Aktuatorteil und einen für die Erzeugung niederfrequenter Kräfte „zuständigen” zweiten Aktuatorteil aufzuteilen, wobei die den vom ersten Aktuatorteil erzeugten hochfrequenten Kräften entsprechenden (infolge des „actio = reactio”-Prinzips entstehenden) Reaktionskräfte auf eine Reaktionsmasse bzw. Filtermasse eines mechanischen Filters gegeben werden, wohingegen der die niederfrequenten Kräfte erzeugende zweite Aktuatorteil mechanisch direkt (d. h. ohne zusätzliche Reaktionsmasse bzw. ohne Zwischenschaltung eines mechanischen Filters) gegen den Tragrahmen abgestützt wird.
-
Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß ein frequenzmäßig effektiv „aufgesplitteter” Aktuator zwischen Element und Tragstruktur eingesetzt, wobei die mit den hochfrequenten Kräften des Aktuators bzw. dessen ersten Aktuatorteils einhergehenden Reaktionskräfte mechanisch gefiltert, die übrigen (niederfrequenten) Kräfte des Aktuators bzw. dessen zweiten Aktuatorteils jedoch ungefiltert an den Tragrahmen durchgelassen werden. Diese „Aufsplittung” des Aktuators kann, wie im Weiteren noch näher erläutert wird, in solcher Weise erfolgen, dass eine vom Aktuator insgesamt auf das Element auszuübende (Korrektur-)Kraft zunächst auf den ersten Aktuatorteil gegeben wird und sodann die konstanten bzw. niederfrequenten Kräfte nach und nach, etwa wie noch beschrieben unter Einsatz einer Integriereinheit, auf den zur Entlastung bestimmten zweiten Aktuatorteil „hinübergezogen” werden. Somit beinhaltet die Erfindung nicht notwendigerweise von vorneherein bei der Ansteuerung des Aktuators eine Frequenzaufteilung in unterschiedliche Frequenzbereiche (wie diese etwa bei einem aus Hoch- und Tieftöner aufgebauten Lautsprecher erfolgt), sondern kann auch durch eine effektive Aufsplittung des Aktuators durch Realisierung eines geeigneten Signalflusses verwirklicht werden. Alternativ kann diese Aufspaltung über ein Netzwerk oder über ein analoges oder digitales Filter erfolgen, welches das Kraftsignal derart in zwei Komponenten zerlegt, dass deren Summe gleich dem Eingangssignal ist und die eine Komponente die statischen und niederfrequenten Anteile beinhaltet und die andere Komponente die hochfrequenten Anteile beinhaltet.
-
Die erfindungsgemäße (im vorstehenden Sinne „effektive”) Aufteilung des Aktuators in einen höherfrequenten und einen niederfrequenten Aktuatorteil und die hierdurch ermöglichte, separate bzw. unterschiedliche Behandlung der von diesen Aktuatorteilen ausgehenden Reaktionskräfte hat nun zur Folge, dass vergleichsweise große Konstantkräfte von dem direkt an den Tragrahmen mechanisch angebundenen zweiten Aktuatorteil erzeugt werden können und insoweit keine mechanische Filtermasse erforderlich ist, so dass die letztendlich nur noch für die Reaktionskräfte aufgrund der vom ersten Aktuatorteil erzeugten Kräfte benötigte Filtermasse wesentlich kleiner und damit der Aktuator insgesamt wesentlich kompakter ausgelegt sein kann.
-
Ferner können alle Kräfte, die durch eine Steuerung aufgebracht werden, über den Aktor ohne Reaktionsmasse übertragen und dadurch die durch die Kräfte hervorgerufenen Reaktionsmassenauslenkungen vermieden werden. Ein Beispiel sind die üblicherweise von einem Sollwertgenerator erzeugten Beschleunigungskräfte für eine Bewegung des Spiegels.
-
Mit anderen Worten kann die im erfindungsgemäßen Aufbau letztlich insgesamt erforderliche Filtermasse im Vergleich zu einer Anordnung, bei welcher der gesamte Aktuator an den Tragrahmen über ein mechanisches Filter mechanisch angekoppelt wird (d. h. im Vergleich zu einer mechanischen Filterung sämtlicher Reaktionskräfte) deutlich kleiner ausgestaltet sein, da sie über die erfindungsgemäße Aufteilung bzw. „Frequenzaufsplittung” des Aktuators von auftretenden Konstantkräften befreit ist.
-
Im Ergebnis wird es insbesondere möglich, den erfindungsgemäß ausgestalteten Aktuator aufgrund seiner Kompaktheit in unmittelbarer Nähe des jeweiligen optischen Elements (z. B. Spiegels) anzuordnen. Hierdurch kann den gerade bei hochaperturigen EUV-Systemen bestehenden Bauraumbeschränkungen besser Rechnung getragen werden.
-
Der erfindungsgemäß zwischen dem ersten Aktuatorteil und der Tragstruktur vorgesehene mechanische Filter bzw. dessen Filterfrequenz wird vorzugsweise so ausgelegt, dass in demjenigen Frequenzbereich, in welchem kritische Eigenschwingungsmoden bzw. Resonanzen in der Struktur des Tragrahmen einsetzen, eine hinreichend starke Unterdrückung der mit den Aktuatorkräften einhergehenden Reaktionskräfte vorliegt. Die bei der Ansteuerung des Aktuators durchzuführende Frequenzaufteilung in unterschiedliche Frequenzbereiche kann, wie im Weiteren noch näher erläutert, beispielsweise über ein Netzwerk oder über ein analoges oder digitales Filter erfolgen.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die Anordnung derart ausgelegt, dass vom Aktuator auf das Element ausgeübte statische Kräfte bzw. Kräfte mit einer Frequenz unterhalb der Filterfrequenz zu wenigstens 80%, insbesondere zu wenigstens 90%, weiter insbesondere zu wenigstens 95%, von dem zweiten Aktuatorteil ausgeübt werden.
-
Das dem ersten Aktuatorteil zugeordnete mechanische Filter kann insbesondere eine Filterfrequenz im Bereich von 2 Hz bis 100 Hz aufweisen.
-
Gemäß einer Ausführungsform weist die Anordnung einen Regler auf, welcher von dem Aktuator auf das Element ausgeübte Kräfte in Abhängigkeit von einem für die Position des Elementes charakteristischen Sensorsignal regelt. Dieser Regler kann eine auf Basis des Sensorsignals ermittelte Reglerausgangsgröße an den ersten Aktuatorteil übermitteln. Des Weiteren kann der Regler eine Integriereinheit aufweisen, welche einen Anteil der Reglerausgangsgröße, welcher zeitlich konstant ist oder eine Frequenz unterhalb der Filterfrequenz des mechanischen Filters aufweist, aufintegriert und dem zweiten Aktuatorteil zuordnet.
-
Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Bauarten von Aktuatoren eingeschränkt. In einigen Ausführungsformen können der erste Aktuatorteil und/oder der zweite Aktuatorteil wenigstens einen Lorentz-Aktuator mit einer mit einem elektrischen Strom beaufschlagbaren Spule und einem Permanentmagneten aufweisen. Dabei kann insbesondere eine Filtermasse des mechanischen Filters durch den Permanentmagneten des ersten Aktuatorteils gebildet werden.
-
Bei dem gemäß der Erfindung zu aktuierenden Element kann es sich insbesondere um einen Spiegel, um eine Linse oder auch um einen verfahrbaren Tisch zur Positionierung eines optischen Elements, insbesondere eines Retikels, oder eines zu bearbeitenden oder zu inspizierenden Elements wie z. B. eines Wafers, handeln.
-
Die Erfindung betrifft ferner eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Anordnung. Die Projektionsbelichtungsanlage kann insbesondere für einen Betrieb im EUV ausgelegt sein. In weiteren Anwendungen kann die Projektionsbelichtungsanlage auch für einen Betrieb im VUV-Bereich ausgelegt sein, beispielsweise für Wellenlängen kleiner als 200 nm, insbesondere kleiner als 160 nm.
-
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 zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Konzepts;
-
2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines bei der Erfindung eingesetzten Aktuators gemäß einer Ausführungsform;
-
3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
-
4 ein Diagramm zur Erläuterung einer exemplarischen Übertragungsfunktion eines mechanischen Filters;
-
5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines gemäß dem Stand der Technik auftretenden Problems; und
-
6 eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten lithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
1 zeigt zunächst eine Prinzipskizze zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden Konzepts.
-
In der in 1 gezeigten Anordnung ist ein optisches Element in Form eines Spiegels 100 über einen Aktuator mit steuerbaren Kräften beaufschlagbar. Schematisch dargestellt sind zunächst ein Tragrahmen 110 und ein Sensorrahmen 120, wobei die mechanische Entkopplung zwischen Tragrahmen 110 und Sensorrahmen 120 über eine Feder 160 symbolisiert ist.
-
Als weitere Ausführungsformen können Sensorrahmen und Tragrahmen durch eine starre, bevorzugt isostatische Lagerung verbunden sein. Auch ein Tragrahmen, der gleichzeitig als Sensorrahmen dient, ist denkbar.
-
Die Anordnung aus 1 umfasst insbesondere einen Aktuator 101 mit zwei separaten, über Doppelpfeile symbolisierten Aktuatorantrieben bzw. Aktuatorteilen 101a und 101b, zwischen Spiegel und Aktuator 101 ein optionales mechanisches Filter bestehend aus einer Masse 130 und einem Federelement 105, sowie zwischen dem ersten Aktuatorteil 101a und dem Tragrahmen 110 ein mechanisches Filter 140 bestehend aus einer Filtermasse 141 und einem Federelement 142. Wie ebenfalls aus 1 ersichtlich ist der zweite Aktuatorteil 101b unmittelbar an den Tragrahmen 110 mechanisch angebunden.
-
Die mechanische Anbindung des die beiden Aktuatorantriebe 101a und 101b aufweisenden Aktuators 101 an den Spiegel 100, welche im Ausführungsbeispiel über ein Masse-Feder-System aus Masse 130 und Federelement 105 (z. B. in Form eines gegebenenfalls elastischen Pins) dargestellt ist, kann in beliebiger geeigneter Weise erfolgen und ist als solche nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
-
Im Weiteren wird der Aufbau eines Aktuators 201 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 2 näher erläutert, wobei zu 1 entsprechende bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit entsprechenden, um „100” erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Der Aufbau des Aktuators 201 ist gemäß der Erfindung insofern „gesplittet”, als der Aktuator 201 aus zwei separaten Aktuatorteilen 201a und 201b aufgebaut ist, wobei einer dieser Aktuatorteile (nämlich der zweite Aktuatorteil 201b) dazu dient, den anderen der Aktuatorteile (nämlich den ersten Aktuatorteil 201a) hinsichtlich der auf den Spiegel 200 auszuübenden Kräfte von niederfrequenten sowie konstanten Kraftanteilen zu entlasten. Die beiden Aktuatorteile 201a und 201b des Aktuators 201 sind wiederum über Doppelpfeile symbolisiert.
-
Diese Doppelpfeile zeigen zugleich die Richtung der von den beiden Aktuatorteilen 101a, 201b des Aktuators 201 ausgeübten Kräfte bzw. der mit diesen einhergehenden Reaktionskräfte an. Aufgrund des Newtonschen Prinzips „actio = reactio” geht jede vom Aktuator 201 auf den Spiegel 200 ausgeübte Kraft mit einer in entgegengesetzter Richtung zurückwirkenden Reaktionskraft gleichen Betrages einher.
-
Erfindungsgemäß werden die auf die Wirkung des ersten Aktuatorteils 101a bzw. 201a zurückgehenden und infolge der Entlastung durch den zweiten Aktuatorteil 101b bzw. 201b verbleibenden hochfrequenten Reaktionskräfte über das mechanische Filter 140 bzw. 240 auf den Tragrahmen 110 bzw. 210 übertragen, wohingegen die auf die Wirkung des zweiten Aktuatorteils 101b, 201b des entsprechenden Aktuatorantriebs 101, 201 zurückgehenden Reaktionskräfte unmittelbar (d. h. ohne zwischengeschaltetes mechanisches Filter) auf den Tragrahmen 110, 210 übertragen werden. Infolge der zuvor beschriebenen Entlastung des ersten Aktuatorteils 201a bzw. des entsprechenden Aktuatorantriebs durch den zweiten Aktuatorteil 201b bzw. den entsprechenden Aktuatorantrieb handelt es sich bei den vom zweiten Aktuatorteil 201b letztendlich auf den Spiegel 200 ausgeübten Kräften und damit auch bei den mit diesen einhergehenden Reaktionskräften um niederfrequente oder konstante Kräfte.
-
Gemäß 2 erfolgt im Ausführungsbeispiel, und ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre, die Realisierung sowohl des ersten Aktuatorteils 201a wie auch des zweiten Aktuatorteils 201b in Form von Lorentz-Aktuatoren (sogenannte Tauchspulenantriebe oder „Voice-Coil-Aktuatoren”), welche jeweils eine mit elektrischem Strom beaufschlagbare Spule 202 bzw. 204 sowie einen Permanentmagneten 203 bzw. 205 derart aufweisen, dass eine durch Beaufschlagung der Spulen 202 bzw. 204 mit einem elektrischen Strom steuerbare Kraft zwischen Spule 202 bzw. 204 und Permanentmagnet 203 bzw. 205 wirkt. Die Anordnung von Spule und zugeordnetem Permanentmagnet ist im konkreten Ausführungsbeispiel als Tauchspulenanordnung realisiert, bei der die Spule 202 bzw. 204 jeweils in einen umlaufenden Schlitz mit radialem Magnetfeld eintaucht. Im Beispiel von 2 ist die jeweilige Spule 202 bzw. 204 an den Spiegel 200 mechanisch über den Pin 205 bzw. 205' gekoppelt und zusammen mit dem Spiegel 200 beweglich.
-
In weiteren Ausführungsformen können auch die Permanentmagnete beweglich und die Spulen feststehend ausgebildet sein, d. h. es kann eine insofern zu 2 umgekehrte Anordnung gewählt werden, als der jeweilige Permanentmagnet 203 bzw. 205 an den Spiegel 200 mechanisch über den Pin 205 bzw. 205' gekoppelt und zusammen mit diesem beweglich ist.
-
Des Weiteren können in Ausführungsformen der Erfindung auch mehrere Aktuatoren für die Aktuierung mehrerer Freiheitsgrade, bevorzugt für die Aktuierung von zwei Freiheitsgraden, in einer Aktuatoreinheit zusammengefasst und gemeinsam an den Spiegel angekoppelt werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform kann der Aktuator 201b durch einen mechanischen oder einen magnetischen Gewichtskraftkompensator von den Gewichtskräften des Spiegels entlastet werden, so dass der Aktuator 201b nur noch Variationen der Konstantkräfte übernehmen muss. Solche Variationen können z. B. durch Einstelltoleranzen des Gewichtskraftkompensators, durch Alterungseffekte desselben, durch die Ortsabhängigkeit der Gravitationskonstanten, durch die Abhängigkeit der Konstantkräfte von der Spiegelposition und durch die Ausrichtungstoleranzen der Tragstruktur relativ zur Richtung der Gravitationskraftvektors verursacht werden.
-
Wie schon unter Bezugnahme auf 1 und 2 erläutert, werden die auf die Wirkung des ersten Aktuatorteils 101a bzw. 202a zurückgehenden hochfrequenten Reaktionskräfte über ein mechanisches Filter 140, 240 auf den Tragrahmen 110, 210 übertragen. Dieses mechanische Filter 140, 240 ist als Masse-Feder-System ausgestaltet, wobei in 2 der Permanentmagnet 203 zugleich die Filtermasse bereitstellt, welche über Federn 242 an den Tragrahmen 210 mechanisch angekoppelt ist. Die Federn 242 können in beliebiger geeigneter Weise (z. B. als Blattfedern, Spiralfedern oder in Form anderer bekannter Federdesigns) ausgestaltet sein.
-
Im Gegensatz hierzu ist, wie im rechten Teil von 2 erkennbar, der Permanentmagnet 205 unmittelbar an den Tragrahmen 210 angekoppelt, so dass die auf die Wirkung des zweiten Aktuatorteils 201b zurückgehenden niederfrequenten Reaktionskräfte ungefiltert auf den Tragrahmen 210 übertragen werden. Der erfindungsgemäße Aktuator 201 ist also derart ausgestaltet, dass im kritischen hohen Frequenzbereich (z. B. bei Frequenzen oberhalb von 100 Hz) eine Entkopplung im Reaktionskraftpfad aufgrund der Reaktionsmasse bzw. Filtermasse des zwischen dem ersten Aktuatorteil 201a und der Tragstruktur 210 vorgesehenen mechanischen Filters 240 erfolgt.
-
Wenngleich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Reaktions- bzw. Filtermasse des zwischen dem ersten Aktuatorteil und dem Tragrahmen vorgesehenen mechanischen Filters durch den Permanentmagneten des den ersten Aktuatorteil 201a bildenden Lorentz-Aktuators gebildet wird, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. So kann in anderen Ausführungsformen die Reaktions- bzw. Filtermasse des mechanischen Filters auch separat von dem Permanentmagneten 203 als zusätzliche Masse ausgestaltet sein. Des Weiteren ist die Erfindung auch mit beliebigen anderen geeigneten Kraft-Aktuatoren realisierbar, also nicht auf die vorstehend beschriebenen Lorentz-Aktuatoren beschränkt.
-
Der durch das Feder-Masse-System 140 aus Filtermasse 141 und Feder 142 zwischen dem ersten Aktuatorteil 101a und der Tragstruktur 110 gebildete mechanische Filter bzw. dessen Filterfrequenz wird so ausgelegt, dass möglichst in demjenigen Frequenzbereich, in welchem kritische Eigenschwingungsmoden bzw. Resonanzen in der Struktur des Tragrahmens 110 einsetzen, eine hinreichend starke Unterdrückung der mit den Aktuatorkräften des ersten Aktuatorteils 101a einhergehenden Reaktionskräften vorliegt.
-
Ein möglicher Signalfluss wird anhand einer Ausführungsform beschrieben, wie sie in 3 dargestellt ist, wobei zu 1 entsprechende bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit entsprechenden, um „200” erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind
-
Die in 3 gezeigte Anordnung umfasst, ausgehend von dem prinzipiellen Aufbau aus 1, einen Regler 370, welcher die von dem Aktuator 301 auf das optische Element 300 ausgeübten Kräfte in Abhängigkeit von einem für die Position des optischen Elementes 300 charakteristischen Sensorsignal regelt. Dieses Sensorsignal wird von einem Positionssensor P erzeugt, welcher die Position des Spiegels 100 relativ zu einer Referenzstruktur misst. Der diesem Sensorsignal entsprechende Istwert IW wird gemäß 3 mit einem Sollwert SW verglichen und die Differenz D dem Regler 370 zugeführt, welcher entsprechend eine Reglerausgangsgröße F in Form einer korrigierenden Kraft an den Aktuator 301 übermittelt.
-
Allgemein kann zur Verwirklichung des erfindungsgemäß effektiv „aufgesplitteten” Aktuators gemäß 3 eine Frequenzweiche mit einem Tiefpass 380 und einem Hochpass 381 realisiert werden. Mit „385” bezeichnet ist ein Signal aus der Steuerung (z. B. ein nicht zu Instabilitäten führendes, jedoch zur Entlastung der Feedback-Regelunsschleife beitragendes Vorsteuersignal), welches direkt auf den zweiten Aktuatorteil 301b gegeben werden kann.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Tiefpass 380 als Integriereinheit realisiert werden. Der Hochpass bildet dann ein Glied mit einer Verstärkung vom Wert Eins. Diese Übermittlung der korrigierenden Kraft vom Regler 370 erfolgt hierbei in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel zunächst auf den ersten Aktuatorteil 301a, wobei jedoch im Weiteren eine Entlastung dieses ersten Aktuatorteils 301a hinsichtlich der niederfrequenten Kräfte sowie der Konstantkräfte durch den zweiten Aktuatorteil 301b erfolgt. Ohne diese Entlastung (d. h. insbesondere bei Einbezug der Konstantkräfte) würden im mechanischen Filter 340 bei der erfindungsgemäß dort eingesetzten, vergleichsweise geringen Federsteifigkeit unerwünscht hohe Auslenkungen auftreten. Zu Realisierung der besagten Entlastung weist nun die Anordnung gemäß 3 eine den Tiefpass 380 bildende Integriereinheit auf, welche einen Anteil der Reglerausgangsgröße F, die eine Frequenz unterhalb der Filterfrequenz des mechanischen Filters 340 (wobei diese Filterfrequenz z. B. im Bereich von 2 Hz bis 100 Hz liegen kann) aufweist, aufintegriert und dem zweiten Aktuatorteil 301b insofern zuordnet, als er die entsprechenden konstanten Anteile nacheinander auf den zweiten Aktuatorteil „hinüberzieht”. Die in dieser Weise aufintegrierten konstanten Kraftanteile werden somit von dem direkt an die Tragstruktur 310 angebundenen zweiten Aktuatorteil 301b auf den Spiegel 300 ausgeübt, so dass der erste Aktuatorteil 301a von Kraftanteilen entlastet wird.
-
Im Ergebnis kann die Filtermasse 341 des zur mechanischen Entkopplung des ersten Aktuatorteils 301a verwendeten mechanischen Filters 340 wesentlich geringer ausgelegt werden, als wenn die gesamte korrigierende Kraft von diesem ersten Aktuatorteil 301a übernommen werden müsste. Infolgedessen wird bei wesentlich kompakterem Aufbau eine weitgehend störungsfreie Aktuierung des Spiegels 300 ermöglicht.
-
6 zeigt in schematischer Darstellung eine für den Betrieb im EUV ausgelegte lithographische Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die vorliegende Erfindung beispielsweise realisiert werden kann.
-
Die Projektionsbelichtungsanlage gemäß 6 weist eine Beleuchtungseinrichtung 6 und ein Projektionsobjektiv 31 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 6 umfasst in Lichtausbreitungsrichtung des von einer Lichtquelle 2 ausgesandten Beleuchtungslichtes 3 einen Kollektor 26, einen Spektralfilter 27, einen Feldfacettenspiegel 28 und einen Pupillenfacettenspiegel 29, von welchem das Licht auf ein in einer Objektebene 5 angeordnetes Objektfeld 4 trifft. Das vom Objektfeld 4 ausgehende Licht tritt in das Projektionsobjektiv 31 mit einer Eintrittspupille 30 ein. Das Projektionsobjektiv 31 weist eine Zwischenbildebene 17, eine erste Pupillenebene 16 sowie eine weitere Pupillenebene mit einer darin angeordneten Blende 20 auf. Das Projektionsobjektiv 31 umfasst insgesamt sechs Spiegel M1–M6. Mit M6 ist der bezogen auf den optischen Strahlengang letzte Spiegel bezeichnet, welcher ein Durchtrittsloch 18 aufweist. Ein von dem in der Objektebene angeordneten Objektfeld 4 bzw. Retikel ausgehendes Strahlenbündel gelangt nach Reflexion an den Spiegeln M1–M6 zur Erzeugung eines Bildes der abzubildenden Struktur des Retikels auf einen in der Bildebene 9 angeordneten Wafer.
-
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.
