DE102012202169A1

DE102012202169A1 - Haltevorrichtung

Info

Publication number: DE102012202169A1
Application number: DE201210202169
Authority: DE
Inventors: Stefan Hembacher; Christian Holland
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-03-07

Abstract

Eine Vorrichtung (26) zur Positionierung eines optischen Bauelements (25, 30) umfasst eine Halteeinrichtung (27) zur Halterung des optischen Bauelements (25) und Mittel (47) zur zumindest teilweisen Abschirmung eines externen Magnetfeldes im Bereich der Halteeinrichtung (27).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionierung eines Bauelements und eine optische Baugruppe mit einer derartigen Vorrichtung. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Optik für eine Projektionsbelichtungsanlage, ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage und eine Projektionsbelichtungsanlage. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils und ein nach dem Verfahren hergestelltes Bauteil.
Eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie ist beispielsweise aus der EP 1 884 831 A2 bekannt. Um die erforderlichen Genauigkeiten bei einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage zu erreichen, ist es notwendig, die optischen Bauelemente sehr präzise anzuordnen. Diesbezüglich besteht fortwährend Verbesserungsbedarf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Positionierung eines Bauelements, insbesondere eines optischen Bauelements zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, eine Halteeinrichtung zur Halterung eines Bauelements, insbesondere eines optischen Bauelements, mit Mitteln zur Abschirmung eines externen Magnetfeldes zu versehen. Hierdurch können unerwünschte Wirkungen eines externen Magnetfeldes auf die Halteeinrichtung, insbesondere eine magnetostriktive Längenänderung der Halteeinrichtung oder eines ihrer Bestandteile, zumindest verringert, insbesondere vollständig verhindert werden. Dies führt zu einer verbesserten Präzision der Positionierung.
Beim Bauelement kann es sich insbesondere um ein optisches Bauelement, beispielsweise um einen Spiegel, insbesondere um einen Spiegel für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage handeln. Auch andere Bauteile, insbesondere ein Retikelhalter oder eine Waferhalter, können mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr präzise positioniert werden.
Die erfindungsgemäße Halteeinrichtung ist zumindest teilweise aus einem magnetostriktiven Material. Das Material der Halteeinrichtung weist vorzugsweise einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf. Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials der Halteeinrichtung liegt insbesondere bei höchstens 10^–5/K, insbesondere bei höchstens 5·10^–6/K, vorzugsweise bei höchstens 3·10^–6 /K. Sie umfasst mindestens eine, insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindestens drei Haltestreben. Sie kann auch mehr Haltestreben umfassen. Die Haltestreben sind vorzugsweise paarweise angeordnet und bilden Zweibeine, welche auch als Bipoden bezeichnet werden. Eine derartige Halteeinrichtung ist mechanisch besonders steif ausgebildet. Sie ermöglicht eine sehr präzise Positionierung des Bauelements. Die Haltestreben können auch als Dreibeine, d.h. Tripoden, angeordnet sein.
Die Mittel zur Abschirmung des externen Magnetfeldes umfassen vorzugsweise mindestens ein, insbesondere mehrere Magnetleitbleche. Die Magnetleitbleche sind insbesondere aus einem weichmagnetischen Werkstoff. Sie weisen eine hohe Permeabilität auf. Die Permeabilitätszahl des Materials der Magnetleitbleche beträgt insbesondere mindestens 10000, insbesondere mindestens 30000, insbesondere mindestens 50000. Als Material für die Magnetleitbleche kommt insbesondere eine Nickel-Eisen-Legierung, insbesondere ein sogenanntes Mu-Metall infrage.
Vorzugsweise ist jeweils ein Magnetleitblech um eine der Haltestreben der Halteeinrichtung herum angeordnet. Es ist auch möglich, jeweils ein Magnetleitblech um eines der Bi- oder Tripoden herum anzuordnen. Allgemein umgibt das mindestens eine Magnetleitblech zumindest einen Teil der Halteeinrichtung. Dies führt zu einer effektiven Abschirmung der Halteeinrichtung, insbesondere der Haltestreben.
Das Magnetleitblech ist insbesondere hohlzylindrisch ausgebildet. Es ist insbesondere in einer Radialrichtung geschlossen ausgebildet. Dies trägt zu einer guten Abschirmung des externen Magnetfeldes bei. Die Schirmdämpfung beträgt insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindestens 10, insbesondere mindestens 100. Hierbei bezeichnet die Schirmdämpfung das Verhältnis des Magnetfeldes im Bereich der von der Abschirmung umgebenen Haltestrebe ohne die Abschirmung zum Magnetfeld in diesem Bereich mit der Abschirmung. Im Falle einer über die Ausdehnung der Haltestrebe variierenden Schirmdämpfung sei unter dem Parameter der Schirmdämpfung der über das Volumen der Haltestrebe gemittelte Wert derselben verstanden.
Die Mittel zur Abschirmung des externen Magnetfeldes sind insbesondere derart ausgebildet, dass zumindest eine Komponente eines vorgegebenen externen Magnetfeldes zumindest teilweise, insbesondere zu mindestens 50 %, insbesondere zu mindestens 70 %, insbesondere zu mindestens 90 %, insbesondere zu mindestens 95 %, insbesondere zu mindestens 99 % abgeschirmt wird. Vorzugsweise sind die Mittel derart ausgebildet, dass mehrere, insbesondere sämtliche Komponenten eines vorgegebenen externen Magnetfeldes zumindest teilweise, insbesondere zu mindestens 50 %, insbesondere zu mindestens 70 %, insbesondere zu mindestens 90 %, insbesondere zu mindestens 95 %, insbesondere zu mindestens 99 % abgeschirmt werden. Diese Angaben beziehen sich auf ein externes Magnetfeld mit einer Feldstärke, welche im abzuschirmenden Bereich ohne die Mittel zur Abschirmung beispielsweise bei 10 mT bis 100 mT liegt.
Die Magnetleitbleche sind vorzugsweise berührungslos zu den Haltestreben und/oder berührungslos zum Bauelement angeordnet. Sie sind insbesondere mechanisch vom optischen Bauelement und/oder von den Haltestreben entkoppelt. Hierdurch wird eine Beeinflussung der hohen Präzision der Halteeinrichtung durch die Magnetleitbleche vermieden. Außerdem wird dadurch die Herstellung der Magnetleitbleche vereinfacht.
Eine indirekte Abschirmung gemäß Anspruch 7 hat den Vorteil, dass Sie auch dann möglich ist, wenn im Bereich zwischen der Quelle des externen Magnetfeldes und dem abzuschirmenden Bauelement konstruktionsbedingt kein ausreichender Raum zur Verfügung steht. Unter einer indirekten Abschirmung sei insbesondere verstanden, dass der Magnetleitkörper nicht im Bereich zwischen der Quelle des externen Magnetfeldes und dem abzuschirmenden angeordnet ist. Durch die magnetischen Eigenschaften des Magnetleitkörpers lässt sich dennoch eine Reduzierung der Flussdichte und Feldstärke des externen Magnetfeldes im Bereich des abzuschirmenden Bauteils erreichen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine optische Baugruppe zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst. Die Vorteile entsprechen den vorhergehend beschriebenen.
Beim Bauelement handelt es sich insbesondere um ein optisches Bauelement, beispielsweise um einen Spiegel, insbesondere um einen Spiegel für eine Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage. Der Spiegel ist somit insbesondere reflektiv für elektromagnetische Strahlungen im EUV-Bereich.
Andere Bauelemente, insbesondere ein Retikelhalter oder eine Waferhalter, können selbstverständlich ebenfalls mittels der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung präzise verlagert werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Optik für eine Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst. Die Vorteile entsprechen den vorhergehend beschriebenen.
Bei der Optik handelt es sich insbesondere um eine Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung eines Objektfeldes oder um eine Projektionsoptik zur Abbildung des Objektfeldes in ein Bildfeld.
Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage und eine Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 10 und 11 gelöst. Die Vorteile entsprechen den vorhergehend beschriebenen.
Schließlich besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils und ein derartig hergestelltes Bauteil zu verbessern.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 12 und 13 gelöst. Für die Vorteile sei auf die vorhergehend beschriebenen verwiesen.
Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
1 schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
2 eine schematische Darstellung eines optischen Bauelements mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur abgeschirmten Positionierung desselben,
3 bis 5 schematische Darstellungen eines optischen Bauelements mit weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur abgeschirmten Positionierung desselben und
6a und b schematische Darstellung eines Magnetfelds im Bereich eines optischen Bauelements ohne eine Vorrichtung zur abgeschirmten Positionierung desselben und mit einer derartigen Vorrichtung.
1 zeigt schematisch in einem Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie. Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Belichtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7, das von einem lediglich ausschnittsweise dargestellten Retikelhalter 8 gehalten ist. Eine Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in eine Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls schematisch dargestellten Waferhalter 13 gehalten ist.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich auch um eine Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung in einem anderen Wellenlängenbereich handeln. Jedoch ist die erfindungsgemäße, hochpräzise Positionierung eines optischen Bauelements insbesondere für den Einsatz in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage vorteilhaft. Es kann sich dabei um eine Plasmaquelle, beispielsweise um eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, Gas Discharge-Produced Plasma) oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, Laser-Produced Plasma) handeln. Auch eine Strahlungsquelle, die auf einem Synchrotron basiert, ist für die Strahlungsquelle 3 einsetzbar. Informationen zu einer derartigen Strahlungsquelle findet der Fachmann beispielsweise aus der US 6,859,515 B2 . EUV-Strahlung 14, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 15 gebündelt. Nach dem Kollektor 15 propagiert die EUV-Strahlung 14 durch eine Zwischenfokusebene 16 bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 17 mit einer Vielzahl von Feldfacetten 23 trifft. Der Feldfacettenspiegel 17 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Objektebene 6 optisch konjugiert ist.
Die EUV-Strahlung 14 wird nachfolgend auch als Beleuchtungslicht oder als Abbildungslicht bezeichnet.
Nach dem Feldfacettenspiegel 17 wird die EUV-Strahlung 14 von einem Pupillenfacettenspiegel 18 mit einer Vielzahl von Pupillenfacetten 24 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 18 ist in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 9 optisch konjugiert ist. Mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels 18 und einer abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 19 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs bezeichneten Spiegeln 20, 21 und 22 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 17 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der letzte Spiegel 22 der Übertragungsoptik 19 ist ein Spiegel für streifenden Einfall („Grazing Incidence-Spiegel“). Der Pupillenfacettenspiegel 18 und die Übertragungsoptik 19 bilden eine Folgeoptik zur Überführung des Beleuchtungslichts 14 in das Objektfeld 5. Auf die Übertragungsoptik 19 kann insbesondere dann verzichtet werden, wenn der Pupillenfacettenspiegel 18 in einer Eintrittspupille der Projektionsoptik 9 angeordnet ist.
Zur einfacheren Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der 1 ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Achse verläuft nach rechts. Die z-Achse verläuft nach unten. Die Objektebene 6 und die Bildebene 11 verlaufen beide parallel zur xy-Ebene.
Der Retikelhalter 8 ist gesteuert so verlagerbar, dass bei der Projektionsbelichtung das Retikel 7 in einer Verlagerungsrichtung in der Objektebene 6 parallel zur y-Richtung verlagert werden kann. Entsprechend ist der Waferhalter 13 gesteuert so verlagerbar, dass der Wafer 12 in einer Verlagerungsrichtung in der Bildebene 11 parallel zur y-Richtung verlagerbar ist. Hierdurch können das Retikel 7 und der Wafer 12 einerseits durch das Objektfeld 5 und andererseits durch das Bildfeld 10 gescannt werden. Die Verlagerungsrichtung wird nachfolgend auch als Scan-Richtung bezeichnet. Die Verschiebung des Retikels 7 und des Wafers 12 in Scan-Richtung kann vorzugsweise synchron zueinander erfolgen.
Die Projektionsoptik 9 umfasst mindestens ein optisches Bauelement zur Abbildung des Objektfeldes 5 in das Bildfeld 10. Beim optischen Bauelement handelt es sich insbesondere um einen Spiegel. Dieser trägt vorzugsweise eine Multilayer-Beschichtung zur Optimierung der Reflektivität der Wellenlänge der Nutzstrahlung 14.
Die Projektionsoptik 9 umfasst insbesondere mindestens vier Spiegel. Sie kann fünf, sechs, sieben, acht oder mehr Spiegel aufweisen. Hierbei kann einer oder mehrere der Spiegel eine Durchtrittsöffnung für die Nutzstrahlung 14 aufweisen. Insbesondere der Spiegel, welcher am nächsten am Bildfeld 10 angeordnet ist, und welcher den vorletzten Spiegel im Strahlengang der Projektionsoptik 9 bildet, kann eine Durchtrittsöffnung für die Nutzstrahlung 14 aufweisen.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 2 weitere Aspekte einer Vorrichtung 26 zur magnetfeld-abgeschirmten Positionierung eines Bauelements 25, insbesondere eines optischen Bauelements, insbesondere eines Spiegels 30 beschrieben.
Die Vorrichtung 26 zur magnetfeld-abgeschirmten Positionierung des optischen Bauelements 25 umfasst eine Halteeinrichtung 27 zur Halterung des optischen Bauelements 25. Die Halteeinrichtung 27 umfasst eine Grundplatte 28 und sechs Haltestreben 29. Die Grundplatte 28 wird auch als Montageblock bezeichnet. Sie ist aus einem nichtmagnetischen Material. Sie kann insbesondere aus einer Glaskeramik sein. Sie ist vorzugsweise aus einem Material mit einem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Der Wert des linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Grundplatte 28 liegt insbesondere bei höchstens 10^–5/K, insbesondere bei höchstens 5·10^–6 /K, vorzugsweise bei höchstens 3·10^–6/K.
Die Grundplatte 28 kann auch aus einem magnetischen Material sein.
Die Haltestreben 29 sind auf der Grundplatte 28 angeordnet und mechanisch mit dieser verbunden. Sie können insbesondere mittels eines Befestigungselements, beispielsweise in Form einer Einsteckbuchse, mit der Grundplatte 28 verbunden sein. Sie sind jeweils paarweise angeordnet. Zwei zusammengehörige Haltestreben 29 werden jeweils auch als Bipod bezeichnet. Zusammen bilden die sechs Haltestreben 29 ein sogenanntes Hexapod. Die drei Bipoden des Hexapods sind in einem gleichseitigen Dreieck auf der Grundplatte 28 angeordnet.
Eine alternative Anzahl und/oder Anordnung der Haltestreben 29 auf der Grundplatte 28 ist ebenso möglich. Allgemein umfasst die Halteeinrichtung 27 mindestens eine Haltestrebe 29.
Die Haltestreben 29 erstrecken sich jeweils in einer Längsrichtung 32. Sie weisen in Längsrichtung 32 insbesondere eine Erstreckung im Bereich von 1 cm bis 100 cm, insbesondere im Bereich von 2 cm bis 60 cm auf. Senkrecht zur Längsrichtung 32 weisen die Haltestreben 29 beispielsweise einen runden, insbesondere kreisförmigen, oder polygonalen, insbesondere quadratischen oder sechseckigen Querschnitt auf. Alternative Ausführungen der Haltestreben 29 sind ebenso möglich.
Die Haltestreben 29 sind jeweils an ihrem der Grundplatte 28 entgegengesetzten Ende mit dem Spiegel 30 verbunden.
Die Haltestreben 29 sind aus einem magnetostriktiven Material, beispielsweise Invar, Nickel oder einer Samarium-Eisen-Verbindung. Das Material der Haltestreben 29 weist vorzugsweise einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf. Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials der Haltestreben liegt insbesondere bei höchstens 10^–5/K, insbesondere bei höchstens 5·10^–6/K, vorzugsweise bei höchstens 3·10^–6 /K.
Desweiteren umfasst die Vorrichtung 26 Mittel zur zumindest teilweisen Abschirmung eines externen Magnetfeldes im Bereich der Halteeinrichtung 27. Gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform sind hierfür Magnetleitbleche 47 vorgesehen. Die Magnetleitbleche sind hohlzylindrisch ausgebildet. Sie sind jeweils um eine der Haltestreben 29 der Halteeinrichtung 27 herum angeordnet. Allgemein sind die Magnetleitbleche 47 derart angeordnet, dass sie zumindest einen Teil der Halteeinrichtung 27 umgeben. Es kann insbesondere auch vorgesehen sein, jeweils ein Magnetleitblech 47 um eines der Bipoden herum anzuordnen und/oder eines der Magnetleitbleche 47 um das gesamte Hexapod der Halteeinrichtung 27 herum anzuordnen.
Die Magnetleitbleche 47 sind mechanisch mit der Grundplatte 28 verbunden. Sie können mit dieser verklebt oder verschweißt sein. Sie können auch mittels eines separaten Verbindungselements mit der Grundplatte 28 verbunden sein.
Die Magnetleitbleche 47 dienen der Abschirmung eines externen Magnetfeldes 48, welches in 2 schematisch dargestellt ist. Sie sind vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Material. Sie sind insbesondere aus einem Material mit einer Permeabilitätszahl von mindestens 10000, insbesondere mindestens 30000, insbesondere mindestens 50000. Als Material für die Magnetleitbleche 47 kommt beispielsweise eine Nickel-Eisen-Legierung in Frage.
Die Magnetleitbleche 47 sind vorzugsweise hohlzylindrisch ausgebildet. Sie sind insbesondere umfangsseitig geschlossen ausgebildet. Die Magnetleitbleche 47 sind berührungslos zu den Haltestreben 29 angeordnet. Sie sind vorzugsweise auch berührungslos zum optischen Bauelement 25 angeordnet.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 3 weitere Aspekte eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 26 zur magnetfeld-abgeschirmten Positionierung des optischen Bauelements 25 beschrieben. Identische Teile werden mit denselben Bezugszeichen versehen wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Haltestreben 29 ein Festkörpergelenk 31 auf.
Das Festkörpergelenk 31 ist insbesondere im Bereich eines dem Spiegel 30 zugewandten Endes der Haltestreben 29 angeordnet. Es kann als umlaufende, sickenförmige Einschnürung ausgebildet sein. Eine derartige Einschnürung erleichtert eine Verbiegung der Haltestrebe 29 in Richtung quer zu deren Längsrichtung 32.
Das Festkörpergelenk 31 bildet ein Entkopplungselement zur mechanischen Entkopplung des Spiegels 30 von den Haltestreben 29. Durch das Entkopplungselement wird der Spiegel 30 insbesondere in mindestens einer Richtung von den Haltestreben 29 entkoppelt.
Anstelle einer umlaufenden Einschnürung kann die Haltestrebe 29 auch eine Einschnürung aufweisen, welche den Querschnitt der Haltestrebe 29 in einer ersten Richtung reduziert, während sie ihn in einer zweiten hierzu senkrechten Richtung im Wesentlichen unverändert lässt. Dies wird im Folgenden auch als eindimensionale oder lineare Einschnürung bezeichnet, da sie eine Verbiegung der Haltestrebe 29 ausschließlich in einer Richtung, nämlich in Richtung des reduzierten Querschnitts, erleichtert. Das Festkörpergelenk 31 hat in diesem Fall einen Freiheitsgrad.
Vorzugsweise sind im Falle einer linearen Einschnürung zwei derartige Einschnürungen, d. h. zwei Festkörpergelenke 31 je Haltestrebe 29 vorgesehen, welche gegeneinander verdreht angeordnet sind. Die beiden Einschnürungen sind vorzugsweise senkrecht zueinander angeordnet und bilden somit eine Art Kardangelenk.
Gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zusätzlich zu den Magnetleitblechen 47 zur Abschirmung des externen Magnetfeldes Mittel zur Kompensation desselben vorgesehen. Zur Kompensation des externen Magnetfeldes sind Spulen 33 vorgesehen. Die Spulen 33 bilden insbesondere Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes im Bereich der Halteeinrichtung 27. Sie sind Bestandteil der Vorrichtung 26. Mittels der Spulen 33 ist ein magnetisches Gegenfeld erzeugbar. Die maximale Feldstärke des mittels der Spulen 33 im Bereich der Haltestreben 29 erzeugbaren Gegenfeldes liegt im Bereich von etwa 1 mT, insbesondere etwa 100 mT, bis etwa 1 T. Sie hängt unter anderem von der Anzahl Windungen der Spulen 33 ab und kann flexibel an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst werden.
Mittels des mit den Spulen 33 erzeugbaren Gegenfeldes kann die Auswirkung des externen Magnetfeldes auf die Halteeinrichtung 27, insbesondere eine Längenänderung der Haltestreben 29, insbesondere in Längsrichtung 32, aufgrund einer auch im abgeschirmten Fall verbleibenden Restfeldstärke des externen Magnetfeldes weiter verringert werden. Mittels des Gegenfeldes kann insbesondere erreicht werden, dass die durch das externe Magnetfeld verursachte maximale Längenänderung der Haltestreben 29 in Längsrichtung 32 weniger als 10 nm, insbesondere weniger als 3 nm, insbesondere weniger als 1 nm beträgt. Die maximale relative Änderung liegt bei höchstens 10^–5, insbesondere höchstens 10^–6, insbesondere höchstens 10^–7.
Durch Erzeugen eines geeigneten Gegenfeldes zur Kompensation des externen Magnetfeldes kann insbesondere eine unerwünschte Verkippung des Spiegels 30 verhindert werden. Mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung 26 kann der Spiegel 30 insbesondere derart positioniert werden, dass seine optische Achse 39 mit einer Genauigkeit von besser als 0,1 mrad, insbesondere besser als 0,01 mrad, insbesondere besser als 0,001 mrad in einer vorgegebenen Richtung verläuft.
Die Spulen 33 weisen jeweils mindestens eine Windung auf, welche um eine der Haltestreben 29 herum angeordnet ist. Vorzugsweise ist um jede der Haltestreben 29 herum eine der Spulen 33 angeordnet. Die Anzahl der Spulen 33 entspricht somit gerade der Anzahl der Haltestreben 29. Die Spulen 33 erstrecken sich über eine Länge von mindestens 50 %, insbesondere mindestens 75 %, insbesondere mindestens 90 % der jeweils zugeordneten Haltestreben 29.
Die Spulen 33 sind insbesondere derart angeordnet, dass das von ihnen erzeugbare Magnetfeld im Bereich der zugehörigen Haltestrebe 29 jeweils parallel zur Längsrichtung 32 derselben ausgerichtet ist. Die Spulen 33 sind mechanisch vom Spiegel 30 entkoppelt. Sie sind insbesondere berührungslos zum Spiegel 30 angeordnet. Sie können darüber hinaus berührungslos zu den Haltestreben 29 angeordnet sein.
Die Spulen 33 sind vorzugsweise jeweils innerhalb eines der Magnetleitbleche 47 angeordnet. Sie sind somit insbesondere von mindestens einem der Magnetleitbleche 47 umgeben. Die Magnetleitbleche 47 dienen somit auch der Abschirmung eines von den Spulen 33 erzeugbaren Magnetfeldes. Hierdurch wird insbesondere verhindert, dass die Erzeugung eines Gegenfeldes mittels einer um eine bestimmte Haltestrebe 29 herum angeordneten Spule 33 eine unerwünschte Wirkung auf eine andere Haltestrebe 29 hat.
Selbstverständlich kann auch bei dieser Ausführungsform, wie im rechten Teil der 3 exemplarisch dargestellt ist, vorgesehen sein, die Magnetleitbleche 47 jeweils um eines der Bipoden, d. h. um zwei Haltestreben 29 herum anzuordnen. In diesem Fall sind vorzugsweise auch jeweils zwei der Spulen 33 von einem gemeinsamen Magnetleitblech 47 umgeben.
Die Spulen 33 sind somit vorzugsweise im Zwischenraum zwischen den Magnetleitblechen 47 und den Haltestreben 29 angeordnet. Hierbei sind die Haltestreben 29, die Spulen 33 und die Magnetleitbleche 47 vorzugsweise jeweils paarweise berührungslos zueinander angeordnet.
Prinzipiell ist es auch denkbar, die Mittel zur Abschirmung des externen Magnetfeldes und die Mittel zu Kompensation desselben in Längsrichtung 32 versetzt zueinander, insbesondere hintereinander anzuordnen. Eine überlappende, parallele, d. h. geschachtelte Anordnung ist jedoch bevorzugt.
Die Spulen 33 sind vorzugsweise unabhängig voneinander steuerbar. Gemäß der in 3 dargestellten Ausführungsform sind die beiden Spulen 33, welche um die Haltestreben 29 eines Bipods angeordnet sind, jeweils mittels Zuleitungen 41 mit einem gemeinsamen Verstärker 34 elektrisch verbunden. Zur Ansteuerung der sechs Spulen 33 der drei Bipoden der Halteeinrichtungen 27 umfasst die Vorrichtung somit drei Verstärker 34. Die Verstärker 34 stehen ihrerseits in signalübertragender Verbindung mit einer gemeinsamen Steuereinrichtung 35. Mittels der Steuereinrichtung 35 ist der über die Verstärker 34 den Spulen 33 zugeführte elektrische Strom derart steuerbar, dass das mittels der Spulen 33 im Bereich der Halteeinrichtung 27, insbesondere im Bereich der Haltestreben 29 erzeugbare Gegenfeld eine vorbestimmte Richtungs- und Amplitudenverteilung aufweist. Hierdurch wird eine magnetfeldkompensierte Positionierung der Spiegel 30 erreicht. Zur Kompensation des externen Magnetfeldes, das heißt zur präzisen Positionierung des Spiegels 30 wird mittels der Spulen 33 ein Gegenfeld mit einer vorgegebenen Richtungsund Amplitudenverteilung im Bereich der Halteeinrichtung 27, insbesondere im Bereich der Haltestreben 29 erzeugt. Dies führt zu einer zumindest teilweisen Kompensation des externen Magnetfeldes im Bereich der Haltestreben 29 und wirkt somit einer Längenänderung derselben entgegen. Hierdurch wird die Präzision der Positionierung des Spiegels 30 verbessert.
Das externe Magnetfeld, beziehungsweise dessen im Innern der Magnetleitbleche 47 verbleibender Rest, kann insbesondere zu mindestens 50%, insbesondere mindestens 70%, insbesondere mindestens 90%, insbesondere mindestens 95%, insbesondere mindestens 99% durch das Gegenfeld kompensiert werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist jedem der Bipoden ein Sensor 36 zugeordnet. Mittels des Sensors 36 ist eine Lageänderung und/oder die Position des Spiegels 30 im Bereich des zugehörigen Bipods erfassbar. Mittels des Sensors 36 ist insbesondere eine Lageänderung und/oder die Position des Spiegels 30 in mindestens einer Richtung, insbesondere in der durch die Haltestreben 29 des zum jeweiligen Sensor 36 zugehörigen Bipods aufgespannten Ebene erfassbar.
Beim Sensor 36 kann es sich insbesondere um einen optischen, um einen kapazitiven oder um einen Hallsensor handeln. Es handelt sich insbesondere um einen berührungslosen Sensor. Der Sensor 36 ist jeweils in datenübertragender Weise mit der Steuereinrichtung 35 verbunden.
Ein Hallsensor kann insbesondere für die Messung der lokal auftretenden Magnetfeldstärke an den positionsbestimmenden Halterungen benutzt werden.
Mittels der Sensoren 36 ist es möglich, die Mittel zur Kompensation des externen Magnetfeldes geregelt zu aktivieren. Die Mittel zur Kompensation des externen Magnetfeldes sind insbesondere Bestandteil einer Regeleinrichtung. Die Regeleinrichtung kann insbesondere als geschlossene Regelschleife ("closed loop") ausgebildet sein. Vorzugsweise ist für jede Spule eine separate Regelschleife vorgesehen. Mittels Rückkopplung von den Sensoren 36 kann durch die Regelschleife die Position des Spiegels 30 konstant gehalten werden. Mit einem Hallsensor, der die lokale Magnetfeldstärke misst, wird durch die Spulen 33 jeweils ein Gegenfeld in der Weise erzeugt, dass der Sensor 36 ein Null-Signal liefert.
Die Regeleinrichtung 35 umfasst die Sensoren 36 und Aktuatoren 37, welche durch die Haltestreben 29 zusammen mit den Spulen 33 gebildet werden.
Desweiteren kann die Vorrichtung 26 zur Positionierung des Spiegels 30 einen oder mehrere Permanentmagneten 40 umfassen.
Mittels der Permanentmagneten 40 kann insbesondere ein konstantes externes Magnetfeld zumindest teilweise, insbesondere vollständig kompensiert werden. Die Permanentmagneten 40 können insbesondere relativ zum Spiegel 30 verlagerbar angeordnet sein. Durch eine Verlagerung der Permanentmagneten 40 lässt sich die Amplituden- und/oder Richtungsverteilung des von Ihnen im Bereich der Halteeinrichtung 27 erzeugten Magnetfeldes verändern, insbesondere an die entsprechenden Parameter eines externen Magnetfeldes geeignet anpassen.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 26 beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei dem vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird.
Gemäß dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Haltestreben 29 jeweils zwei Festkörpergelenke 31 auf. Hierbei sind die Festkörpergelenke 31 jeweils im Bereich der einander entgegengesetzten Enden der Haltestreben 29 angeordnet. Durch das Festkörpergelenk 31, welches im Bereich des dem Bauelement 25 entgegengesetzten Endes der Haltestrebe 29 vorgesehen ist, wird die mechanische Flexibilität der Verbindung der Haltestrebe 29 mit der Grundplatte 28 verbessert. Eine ausreichende Steifigkeit wird durch die schräg zueinander verlaufende Anordnung zweier Haltestreben 29 in einem Bipod sichergestellt.
Die Haltestreben 29 sind jeweils über hülsenförmige Befestigungselemente 42 einerseits mit der Grundplatte 28, andererseits mit einem Verbindungselement 43 mechanisch verbunden. Das Verbindungselement 43 ist seinerseits fest mit dem optischen Bauelement 25 verbunden. Es kann insbesondere mit dem optischen Bauelement 25 verklebt sein.
Wie in der rechten Hälfte der 4 exemplarisch dargestellt ist, können die Magnetleitbleche 47 auch mit dem Verbindungselement 43 mechanisch verbunden sein. Sie sind in diesem Fall vorzugsweise berührungslos zur Grundplatte 28 angeordnet. Die Magnetleitbleche 47 sind mit anderen Worten insbesondere zumindest einseitig frei angeordnet. Hierdurch wird vermieden, dass sie eine unerwünschte Auswirkung auf die Eigenschaften der Halteeinrichtung 27, insbesondere auf die Präzision der Positionierung des optischen Bauelements 25 haben.
Wie in 4 außerdem exemplarisch dargestellt ist, können die Magnetleitbleche 47 je nach Bedarf eine unterschiedliche Länge in Längsrichtung 32 aufweisen. Während sich bei der in der linken Hälfte der Figur dargestellten Alternative des Magnetleitblechs 47 in Längsrichtung 32 über die gesamte Länge der Haltestrebe 29 erstreckt, ist das Magnetleitblech 47 bei der in der rechten Hälfte der 4 dargestellten Alternative kürzer als die Länge der Haltestrebe 29 in Längsrichtung 32. Während eine größere Erstreckung des Magnetleitblechs 47 in Längsrichtung 32 zu einer vollständigeren Umhüllung der Haltestrebe 29 und damit zu einer besseren Abschirmung des externen Magnetfeldes in diesem Bereich führt, kann mittels einer kürzeren Ausbildung des Magnetleitblechs 47 einer – möglicherweise bewusst herbeigeführten – Längenänderung der Haltestrebe 29 Rechnung getragen werden. Die Länge der Magnetleitbleche 47 in Längsrichtung 32 ist jedenfalls derart gewählt, dass sie bei sämtlichen möglichen, vorgesehenen Positionierungen des optischen Bauelements 25 mittels der Halteeinrichtung 27 mechanisch wechselwirkungsfrei mit der Halteeinrichtung 27 sind, hierunter sei insbesondere verstanden, dass sie sich nicht zwischen dem optischen Bauelement 25 oder dem Verbindungselement 43 und der Grundplatte 28 verklemmen.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 26 dargestellt. Identische Teile erhalten wiederum dieselben Bezugszeichen wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 5 sind die Spulen 33 jeweils im Bereich eines der Festkörpergelenke 31 angeordnet. Sie sind insbesondere im Bereich der umlaufenden, sickenförmigen Einschnürung angeordnet. Eine derartige Anordnung der Spulen 33 ist besonders platzsparend. Bei dem in der 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei Spulen 33 je Haltestrebe 29 vorgesehen.
Die beiden Spulen 33 an der Haltestrebe 29 können jeweils mit demselben Verstärker 34 verbunden sein. Sie können gemeinsam oder unabhängig voneinander steuerbar sein.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann wie in der linken Hälfte der 5 exemplarisch dargestellt ist, für jede der beiden Spulen 33 ein separates Magnetleitblech 47 vorgesehen sein. Hierbei ist das eine Magnetleitblech 47 mit der Grundplatte 28 mechanisch verbunden, während das andere Magnetleitblech 47 mit dem Verbindungselement 43 mechanisch verbunden ist. Alternativ hierzu ist es, wie in der rechten Hälfte der 5 exemplarisch dargestellt ist, möglich, auch bei dieser Ausführungsform ein einziges Magnetleitblech 47, welches sich insbesondere im Wesentlichen über die gesamte Länge der Haltestrebe 29 in Längsrichtung 32 erstreckt, vorzusehen.
In den 6a und 6b ist schematisch die Wirkung einer weiteren Ausführungsform von Abschirmungsmitteln für eine Halteeinrichtung 27 eines optischen Bauelements 25 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist als Mittel zur Abschirmung eines externen Magnetfeldes 48 ein Magnetleitkörper 49 vorgesehen. Exemplarisch ist der Verlauf der Feldlinien des durch einen Magneten 50 verursachten externen Magnetfeldes 48 ohne (6a) und mit (6b) dem Magnetleitkörper 49 dargestellt.
Der Magnetleitkörper 49 ist vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Material. Er ist insbesondere aus einem Material mit einer Permeabilitätszahl von mindestens 10000, insbesondere mindestens 30000, insbesondere mindestens 50000. Er ist insbesondere aus einem Material mit magnetischen Eigenschaften derart, dass die Flussdichte und Feldstärke des externen Magnetfeldes 48 im Bereich der Vorrichtung 26 und/oder des optischen Bauelements 25 durch Anordnung des Magnetleitkörpers 49 in dessen Umfeld beeinflusst, insbesondere verringert wird. Hierdurch wird insbesondere auch die parasitäre Reaktion der Vorrichtung 26 und/oder des optischen Bauelements 25 aufgrund des externen Magnetfeldes 48 reduziert. Bei der in den 6a und 6b dargestellten Ausführungsform wird die maximale magnetische Flussdichte im Bereich der Vorrichtung 26 durch Anordnung des Magnetleitkörpers 49 um die Hälfte reduziert. Allgemein wird die maximale magnetische Flussdichte im Bereich der Vorrichtung 26 durch Anordnung des Magnetleitkörpers 49 um mindestens 10%, insbesondere mindestens 30%, insbesondere mindestens 50%, insbesondere mindestens 70%, insbesondere mindestens 90% reduziert.
Prinzipiell können ein, zwei, drei oder mehr Magnetleitkörper 49 vorgesehen sein. Es können insbesondere ein oder mehrere Magnetleitkörper 49 je Haltestrebe 29 vorgesehen sein, d. h. im Umfeld einer, insbesondere jeder der Haltestreben 29 angeordnet sein.
Ein derartiger Magnetleitkörper 49 kann vorteilhaft eingesetzt werden, selbst wenn zwischen der Quelle des externen Magnetfeldes 48 und dem abzuschirmenden Bauelement 25 bzw. der abzuschirmenden Vorrichtung 26 zur Positionierung des Bauelements 25 konstruktionsbedingt kein ausreichender Platz für die Anordnung einer Abschirmung vorhanden ist.
Er kann insbesondere zumindest abschnittsweise parallel zur Vorrichtung 26 angeordnet sein. Er ist generell im Umfeld der Vorrichtung 26 angeordnet. Er kann ein Mittel zur indirekten Abschirmung bilden, das heißt, er braucht nicht zwischen der Quelle des externen Magnetfeldes 48 und der Vorrichtung 26, insbesondere nicht zwischen der Quelle des externen Magnetfelds 48 und dem optischen Bauelement 25 angeordnet sein.
Das optische Bauelement 25 bildet zusammen mit der Positionierungsvorrichtung 26 eine optische Baugruppe 38. Diese kann Bestandteil der Beleuchtungsoptik 4 oder der Projektionsoptik 9 der Projektionsbelichtungsanlage 1 sein. Es können auch mehrere der Spiegel der Beleuchtungsoptik 4 und/oder der Projektionsoptik 9 mit einer entsprechenden Vorrichtung 26 versehen werden. Prinzipiell ist es denkbar sämtliche Spiegel der Beleuchtungsoptik 4 und/oder der Projektionsoptik 9 mit der erfindungsgemäßen Positionierungsvorrichtung 26 zu versehen.
Beim Einsatz der Projektionsbelichtungsanlage 1 mit einer der vorstehend beschriebenen Kollektorvarianten werden das Retikel 7 und der Wafer 12, der eine für das Beleuchtungslicht 14 lichtempfindliche Beschichtung trägt, bereitgestellt. Anschließend wird zumindest ein Abschnitt des Retikels 7 mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 auf den Wafer 12 projiziert. Bei der Projektion des Retikels 7 auf den Wafer 12 kann der Retikelhalter 8 und/oder der Waferhalter 13 in Richtung parallel zur Objektebene 6 bzw. parallel zur Bildebene 11 verlagert werden. Die Verlagerung des Retikels 7 und des Wafers 12 kann vorzugsweise synchron zueinander erfolgen. Schließlich wird die mit dem Beleuchtungslicht 14 belichtete lichtempfindliche Schicht auf dem Wafer 12 entwickelt. Auf diese Weise wird ein mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauelement, insbesondere ein Halbleiterchip, hergestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1884831 A2 [0002]
US 6859515 B2 [0028]

Claims

Vorrichtung (26) zur Positionierung eines optischen Bauelements (25, 30) umfassend a. eine Halteeinrichtung (27) zur Halterung des optischen Bauelements (25, 30) und b. Mittel (47; 49) zur zumindest teilweisen Abschirmung eines externen Magnetfeldes (48) im Bereich der Halteeinrichtung (27).
Vorrichtung (26) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (27) zumindest teilweise aus einem magnetostriktiven Material ist.
Vorrichtung (26) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (27) mindestens eine Haltestrebe (29) umfasst.
Vorrichtung (26) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (47) mindestens ein Magnetleitblech (47) umfassen.
Vorrichtung (26) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Magnetleitblech (47) zumindest einen Teil der Halteeinrichtung (27) umgibt.
Vorrichtung (26) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Magnetleitblech (47) hohlzylindrisch ausgebildet ist. Vorrichtung (26) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (47; 49) mindestens einen Magnetleitkörper (49) umfassen, welcher derart angeordnet ist, dass er zu einer indirekten Abschirmung des externen Magnetfeldes (48) führt.
Optische Baugruppe (38) mit – einem optischen Bauelement (25, 30) und – einer Vorrichtung (26) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, – wobei das optische Bauelement (25, 30) mittels der Vorrichtung (26) gehalten ist.
Optik (4, 9) für eine Projektionsbelichtungsanlage umfassend – mindestens ein optisches Bauelement (25, 30) und – eine Vorrichtung (26) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, – wobei das mindestens eine optische Bauelement (25, 30) mittels der Vorrichtung (26) gehalten ist.
Beleuchtungssystem (2) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) umfassend – eine Optik (4) gemäß Anspruch 9 und – eine Strahlungsquelle (3).
Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Mikrolitographie umfassend eine Projektionsoptik (9) gemäß Anspruch 9.
Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Retikels (7), – Bereitstellen eines Wafers (12) mit einer lichtempfindlichen Beschichtung, – Projizieren zumindest eines Abschnitts des Retikels (7) auf den Wafer (12) mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 11, – Entwickeln der belichteten lichtempfindlichen Beschichtung auf dem Wafer (12).
Bauteil hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 12.