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Die Erfindung betrifft eine Lithographieanlage, insbesondere eine EUV-Lithographieanlage, sowie ein Verfahren.
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Lithographieanlagen werden beispielsweise bei der Herstellung von integrierten Schaltungen bzw. ICs verwendet, um ein Maskenmuster in einer Maske auf ein Substrat, wie z. B. einem Siliziumwafer, abzubilden. Dabei wird ein von einem optischen System (POB) erzeugtes Lichtbündel durch die Maske auf das Substrat gerichtet.
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Getrieben durch das Mooresche Gesetz und dem Streben nach immer kleineren Strukturen insbesondere bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 5 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm verwenden. „EUV” steht für „Extreme Ultra Violet”. Bei solchen EUV-Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellenlänge reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von – wie bisher – brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden. Die einzelnen Komponenten des optischen Systems der Lithographieanlage müssen sehr genau zueinander positioniert, insbesondere im pm-Bereich, und von sämtlichen Schwingungsanregungen entkoppelt sein. Dafür ist eine sehr weiche Lagerung der Komponenten vorteilhaft. Kommt es nun beispielsweise infolge eines Erdbebens zu starken Bewegungen des Fundaments einer solchen Lithographieanlage, so werden sämtliche Komponenten zu Schwingungen angeregt, insbesondere in allen sechs Freiheitsgraden. Durch die weiche Lagerung der Komponenten kommt es nun zu großen relativen Bewegungen dieser zueinander. Insbesondere sind hier große relative Bewegungen zwischen den Spiegeln und dem Tragrahmen zu verzeichnen. Dies kann zu Beschädigungen der Komponenten, beispielsweise durch ein gegeneinander Stoßen eines Spiegels mit einem Sensor, führen.
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Die
US 5,001,734 A beschreibt eine synchrotronbasierte Lithographieanlage. Mittels eines Seismometers können Schwingungen des Untergrunds gemessen werden. Bei der Detektion eines ungewöhnlichen Schwingungssignals, beispielsweise aufgrund eines Erdbebens, erfolgt eine Abschaltung des Linearbeschleunigers und des Synchrotrons der Anlage.
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Die
DE 10 2011 079 072 A1 beschreibt ein Verfahren zur Aktuierung eines optischen Elements in einer Lithographieanlage. Durch eine Änderung eines magnetischen Feldes, in welchem sich das optische Element befindet, wird eine magnetische Kraft auf das optische Element ausgeübt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Ermittelns einer Störung der Abbildungseigenschaften des optischen Systems und die Änderung des magnetischen Feldes derart, dass eine Deformation des optischen Elementes erzielt wird, welche diese Störung der Abbildungseigenschaften wenigstens teilweise kompensiert.
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Die
DE 10 2008 026 077 A1 beschreibt ein Lithographiesystem, bei welchem Schwingungen einer Linse einer Belichtungseinheit mittels eines Sensors erfasst werden und über eine aktive Regelung kompensiert werden.
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Die Veröffentlichung „Countermeasure of Exposure Machine for Earthquake-Protection of Exposure-Machine by means of Soft Landing”, Takahashi, M. et al., Journal of the Japan Society for Precision Engineering, Vol. 76, No. 12, Seiten 214–219, 2010 beschreibt verschiedene Verfahren zur aktiven Dämpfung von Lithographieanlagen im Falle der Detektion eines Erdbebens.
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Weiter beschreibt die
JP11-159571 A eine Lithographieanlage mit einem Mechanismus zum Schutz gegen Erdbeben. Detektiert ein Sensor der Lithographieanlage ein Erbeben, so wird eine Feststelleinrichtung angesteuert, die sodann einen Hauptkörper der Lithographieanlage relativ zu einem Fundament derselben fixiert.
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Die
US 2007/0164234 A1 beschreibt eine Lithographieanlage, bei welcher die Kollision eines optischen Belichtungssystems und einem Substrat unter Verwendung eines Sensors vermieden wird.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dann darin, eine Lithographieanlage zu schaffen, bei welcher Beschädigungen von Komponenten der Lithographieanlage bei Bewegungen eines Bodens, auf dem die Lithographieanlage steht, vermieden werden. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Vermeiden von Beschädigungen bei einer Lithographieanlage zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lithographieanlage mit einer ersten Komponente, einer zweiten Komponente, einer Kopplungseinrichtung, einer Erfassungseinrichtung sowie einer Steuereinrichtung gelöst. Die Kopplungseinrichtung ist dazu eingerichtet, die erste und zweite Komponente miteinander zu koppeln. Die Erfassungseinrichtung ist dazu eingerichtet, eine Bewegung des Bodens, auf welchem die Lithographieanlage steht, zu erfassen. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, die Kopplungseinrichtung in Abhängigkeit von der erfassten Bewegung des Bodens dazu anzusteuern, eine Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente zu begrenzen.
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Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Kopplungseinrichtung vorzusehen, welche von einer Steuereinrichtung gesteuert wird und so aktiv auf Bewegungen des Bodens reagieren kann. Diese Reaktion besteht dann in einem Koppeln der ersten und zweiten Komponente miteinander, wobei das Koppeln insbesondere ein formschlüssiges oder kraftschlüssiges Koppeln umfassen kann. Weiterhin kann das Koppeln durch Berührung oder berührungslos erfolgen.
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Die Steuereinrichtung kann beispielsweise in Form eines Mikroprozessors vorgesehen sein.
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„Koppeln” meint ein mechanisches oder elektromagnetisches Inwirkverbindungbringen der ersten und zweiten Komponente. Dabei muss das Koppeln der ersten und zweiten Komponente nicht zwangsläufig direkt erfolgen. Das heißt, die erste und zweite Komponente können auch über den Umweg einer dritten, vierten und weiteren Komponente miteinander gekoppelt werden. Das heißt, die erste und zweite Komponente können beispielsweise dadurch miteinander gekoppelt werden, dass diese jeweils gegenüber einem gemeinsamen Tragrahmen (so genannter „force frame”) der Lithographieanlage festgelegt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Steuereinrichtung eine Vergleichereinheit zum Bereitstellen eines Vergleichsergebnisses in Abhängigkeit eines Vergleichs der erfassten Bewegung mit zumindest einem Referenzmuster und eine Steuereinheit auf, welche in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis die Kopplungseinrichtung zum Begrenzen der Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente ansteuert. Das Referenzmuster kann beispielsweise einen erlaubten Amplitudenbereich der erfassten Bewegung, einen erlaubten Frequenzbereich der erfassten Bewegung, eine erlaubte Zeitdauer der erfassten Bewegung, eine erlaubte Energie der erfassten Bewegung oder eine Kombination dieser umfassen.
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Beispielsweise entspricht das zumindest eine Referenzmuster einem Erdbeben. Bei einem Erdbeben gehen vom Herd verschiedene Arten von Wellen aus. Zunächst breiten sich in alle Raumrichtungen Raumwellen aus. Diese treffen an der Erdoberfläche an, wo sie Oberflächenwellen erzeugen. An einem beliebigen Standort treffen dann sowohl Raum- als auch Oberflächenwellen ein. Bei Raumwellen kann zwischen P-Wellen (Primärwellen) und S-Wellen (Sekundärwellen) und bei den Oberflächenwellen zwischen L-Wellen (Love-Wellen) und R-Wellen (Rayleigh-Wellen) unterschieden werden. Das Referenzmuster kann nun einer oder mehreren der genannten Wellen im Hinblick auf deren Amplitude, deren Frequenz, deren Zeitdauer, deren Energie und/oder deren Raumrichtung entsprechen. Bevorzugt bildet das Referenzmuster ein Erdbeben in seinen Dreiraumrichtungen ab, es sind aber auch zwei oder nur eine Raumrichtung möglich. Bevorzugt entspricht das Referenzmuster lediglich einem Teil einer Welle oder der Wellen.
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Vorzugsweise entspricht das zumindest eine Referenzmuster einer P-Welle. P-Wellen breiten sich als Druckwellen (Longitudinalwellen) im Erdreich aus. S-Wellen sind hingegen Scherwellen (Transversalwellen) und tragen den Großteil der seismischen Energie. Das Verhältnis der beiden Wellen lässt sich beispielsweise durch EnergieP-Welle/EnergieS-Welle = 1/25 angeben. Zudem unterscheidet sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der beiden Wellenarten, so dass eine unterschiedliche Laufzeit zum Standort beobachtet werden kann. Die P-Welle läuft dabei je nach Untergrundverhältnissen beispielsweise doppelt so schnell wie die energiereiche S-Welle. Die L- und R-Wellen treffen kurz nach der S-Welle am Standort ein. Das Eintreffen der L- und R-Wellen ist mit großen horizontalen Bodenbewegungen verbunden. Vorteilhaft wird daher ein Referenzmuster gewählt, welches der P-Welle entspricht, so dass das Erdbeben erkannt und die Steuereinheit die Kopplungseinrichtung entsprechend ansteuern kann, bevor die energiereichen S-, L- und R-Wellen am Standort eintreffen, welche eine ernstzunehmende Gefahr für die Lithographieanlage darstellen bzw. ohne entsprechende Vorkehrungen zur Beschädigung der ersten und/oder zweiten Komponente führen können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Kopplungseinrichtung unverzüglich zum Begrenzen der Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente anzusteuern, wenn das Vergleichsergebnis ist, dass die erfasste Bewegung dem zumindest einen Referenzmuster entspricht. Wie bereits vorstehend erwähnt, kann so beispielsweise die zweite Komponente gegenüber der ersten Komponente fixiert werden, bevor die energiereichen S-, L- und R-Wellen an der Lithographieanlage eintreffen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die von der Erfassungseinrichtung erfassbare Bewegung des Bodens ein Weg, eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung in einer oder mehr Raumrichtungen. Die Erfassungseinrichtung kann beispielsweise in Form eines Beschleunigungssensors ausgebildet sein. Der Beschleunigungssensor kann als piezo-elektrischer Beschleunigungssensor, Dehnungsmessstreifen oder Beschleunigungssensor, welcher durch magnetische Induktion misst, ausgebildet sein. Die Erfassungseinrichtung kann die Bewegung des Bodens mittelbar messen. Eine solche mittelbare Messung kann vorsehen, dass die Bewegung des Fundaments der Lithographieanlage erfasst wird, wodurch Rückschlüsse auf die Bodenbewegung gezogen werden können. Mittels eines Dehnmessstreifens kann die Verformung an einer Struktur der Lithographieanlage gemessen werden, so dass auch hier mittelbar auf die Bewegung des Bodens geschlossen werden kann. Ferner ist es auch möglich, die Bewegung des Bodens direkt, beispielsweise mittels eines optischen Sensors zu messen, welcher einen Referenzpunkt am Boden aufweist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kopplungseinrichtung dazu eingerichtet, die Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente im Hinblick auf einen Weg, eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung der zweiten Komponente in einer oder mehreren Raumrichtungen zu begrenzen. Je nach Anwendung kann es sinnvoll sein, beispielsweise einen Weg der zweiten Komponente zu begrenzen, um einen Zusammenstoß der zweiten Komponente mit der ersten Komponente oder einer dritten Komponente, beispielsweise einer Struktur bzw. einem Rahmen, insbesondere einem Tragrahmen, oder einem Sensor der Lithographieanlage, zu vermeiden. Zusätzlich oder alternativ kann die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung der zweiten Komponente begrenzt werden. Beispielsweise könnte eine übermäßige Beschleunigung der zweiten Komponente, insbesondere eines großen Spiegels, aufgrund der Bodenbewegung zu einem starken Verbiegen oder sonstigen dauerhaften Beschädigen der zweiten Komponente führen. Indem nun die Beschleunigung der zweiten Komponente begrenzt wird, kann eine solche Beschädigung vermieden werden.
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Die Kopplungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Bewegung der zweiten Komponente relativ zur ersten Komponente durch Kraftschluss, Formschluss, berührend und/oder berührungslos zu begrenzen. Insbesondere der Kraftschluss lässt sich berührend oder berührungslos ausgestalten. Für einen berührenden Kraftschluss kann beispielsweise eine mechanische Bremse insbesondere mit entsprechenden Bremsklötzen vorgesehen sein. Für einen berührungslosen Kraftschluss kann eine Induktionsbremse verwendet werden, welche einen elektromagnetischen Kraftschluss bewirkt. Ein berührender Formschluss lässt sich beispielsweise durch ein Ineinandergreifen von ein oder mehreren Aufnahmeelementen und ein oder mehreren Eingriffselementen bewerkstelligen. Durch den Formschluss lässt sich beispielsweise einfach ein Weg der zweiten Komponente begrenzen, wohingegen sich mittels des Kraftschlusses einfach eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigung der zweiten Komponente begrenzen lässt.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Kopplungseinrichtung zur Begrenzung der Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente einen Aktor, eine Feder mit veränderbarer Federsteifigkeit, einen Dämpfer mit veränderbarer Dämpfungskonstante und/oder einen verstellbaren Endanschlag auf. Der Aktor ist beispielsweise gut geeignet, die erwähnten Eingriffs- und/oder Aufnahmemittel, insbesondere Arretierzapfen, welche mit Arretierausnehmungen zusammenwirken, zu betätigen. Die Federsteifigkeit der Feder lässt sich beispielsweise dadurch einstellen, dass eine Richtung, in welcher die zweite Komponente auf die Feder wirkt, verändert wird. Die Dämpfungskonstante kann beispielsweise dadurch eingestellt werden, dass bei einem Fluiddämpfer Durchtrittsöffnungen für das Fluid von einer Hochdruckseite zu einer Niederdruckseite vergrößert oder verkleinert werden. Der Endanschlag kann beispielsweise dadurch eingestellt werden, dass er für das Begrenzen der Bewegung der zweiten Komponente direkt an die zweite Komponente herangefahren wird, also mit dieser in Anlage gebracht wird.
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Beispielsweise weist die Kopplungseinrichtung zur formschlüssigen Begrenzung der Bewegung eine Arretiereinheit auf, welche dazu eingerichtet ist, die zweite Komponente relativ zu der ersten Komponente lösbar zu arretieren. Die Arretiereinheit kann beispielsweise Arretierstifte und Arretieröffnungen aufweisen, welche derart zusammenwirken, dass die zweite Komponente gegenüber der ersten Komponente fixiert ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Kopplungseinrichtung zur kraftschlüssigen Begrenzung der Bewegung eine mechanische Bremse oder Induktionsbremse aufweisen. Die mechanische Bremse kann beispielsweise einen oder mehrere Bremsklötze aufweisen. Die Induktionsbremse umfasst in einer möglichen Ausführungsform eine mit der ersten oder zweiten Komponente fest verbundene Spule, welche mit einer von der Steuereinrichtung ansteuerbaren Spule zusammenwirkt.
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Die Federkonstante der Feder kann durch Verschwenken der Feder veränderbar vorgesehen sein.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfassungseinrichtung an einer Struktur oder in einem Fundament der Lithographieanlage vorgesehen.
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Die erste Komponente kann als Struktur, insbesondere Rahmen, ausgebildet sein. Bei dem Rahmen kann es sich beispielsweise um einen Tragrahmen („force frame”) oder einen Sensorrahmen handeln. Der Tragrahmen nimmt die wesentlichen im Betrieb der Lithographieanlage auftretenden Kräfte auf. Zu diesen Kräften gehören beispielsweise die aus einer Halterung eines Spiegels resultierenden Kräfte. Der Sensorrahmen ist von dem Tragrahmen durch entsprechende Dämpfungselemente entkoppelt und nimmt im Betrieb der Lithographieanlage lediglich die aus der Halterung der Sensoren resultierenden Kräfte, also praktisch keine Kräfte, auf.
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Die zweite Komponente ist als ein Spiegel der Lithographieanlage ausgebildet. Insbesondere beim Halten von Spiegeln ergibt sich die Anforderung, diese gegenüber insbesondere einem Erdbeben oder anderen Bodenbewegungen zu schützen, da diese besonders empfindlich sind.
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Ferner wird ein Verfahren zum Vermeiden von Beschädigungen bei einer eine erste und eine zweite Komponente aufweisenden Lithographieanlage bei Bewegungen eines Bodens, auf welchem die Lithographieanlage steht, bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird eine Bewegung des Bodens erfasst und eine Bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente in Abhängigkeit von der erfassten Bewegung des Bodens begrenzt.
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Die vorliegend für die erfindungsgemäße Lithographieanlage erläuterten Merkmale und Weiterbildungen gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren der Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt Bodenbeschleunigungen in drei zueinander orthogonalen Richtungen für ein beispielhaftes Erdbeben;
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2 zeigt schematisch eine Lithographieanlage gemäß einer Ausführungsform;
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3A–3D zeigen einen zeitlichen Ablauf eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform;
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4A und 4B zeigen ausschnittsweise eine Lithographieanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform in unterschiedlichen Zuständen;
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5A und 5B zeigen ausschnittsweise eine Lithographieanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform in unterschiedlichen Zuständen
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6 zeigt ausschnittsweise eine Lithographieanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform;
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7 zeigt ausschnittsweise eine Lithographieanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
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8 eine Systematik von Lösungsmöglichkeiten.
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Falls nichts anderes angegeben ist, bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Figuren gleiche oder funktionsgleiche Elemente. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
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1 zeigt beispielhaft Bodenbeschleunigungen in drei zueinander orthogonalen Richtungen Z, NS, EW für ein beispielhaftes Erdbeben der Stärke 7,3 und einer Epizentraldistanz von 39 km. Z bezeichnet eine vertikale Bewegungsrichtung (siehe auch 2) eines Bodens 200, auf welchem eine Lithographieanlage 202 steht. NS (Nord/Süd) und EW (Ost/West) bezeichnen jeweils horizontale Bewegungen des Bodens 200 am Standort der Lithographieanlage 202.
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Anhand von 1 ist zu erkennen, dass die maximalen horizontalen Beschleunigungen (NS, EW) deutlich größer sind als die vertikale Beschleunigung (Z). Zudem ist deutlich erkennbar, dass die P-Welle als erstes den Standort erreicht. Aufgrund der geringen Entfernung zum Epizentrum treffen die S-Welle sowie die L- und R-Wellen fast gleichzeitig und ca. 5 Sekunden später als die P-Welle ein. Die durch die P-Welle verursachte Beschleunigungsamplitude ist insbesondere in vertikaler Richtung Z hoch genug, um diese deutlich zu detektieren und von normalen Bodenbewegungen unterscheiden zu können. Somit ist eine Erdbebenfrüherkennung möglich. Das heißt, dass das Detektieren der P-Welle es ermöglicht, die Lithographieanlage 202 in 2 auf das Eintreffen der S- sowie L- und R-Wellen, welche mit entsprechend großen Bewegungen des Bodens 202 verbunden sind, vorzubereiten, um so Beschädigungen an Komponenten der Lithographieanlage 202 zu vermeiden.
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2 zeigt in einer schematischen Ansicht die Lithographieanlage 202 gemäß einer Ausführungsform.
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Die Lithographieanlage 202, welche bevorzugt als eine EW-Lithographieanlage ausgebildet ist, umfasst eine erste Komponente 204 und eine zweite Komponente 206. Die erste Komponente 204 ist beispielsweise als ein Tragrahmen ausgebildet, welcher alle wesentlichen Kräfte im Betrieb der Lithographieanlage 202 aufnimmt und über ein Fundament 208 der Lithographieanlage 202 an den Boden 200 abgibt. Der Tragrahmen 204 kann sich über ein oder mehrere Federn 210 oder auch über mehrere Dämpfer am Fundament 208 abstützen. Die Federn 210 können beispielsweise durch Bolzen gebildet sein, mittels derer der Tragrahmen 204 mit dem Fundament 208 verschraubt ist. Das Fundament 208 kann sich wiederum elastisch, was durch entsprechende Federn 212 angedeutet ist, am Boden 200 abstützen.
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Die zweite Komponente 206 ist als ein Spiegel ausgebildet. Der Spiegel 206 kann dazu vorgesehen sein, einen Lichtstrahl 214 auf eine Photomaske 216 zu leiten. Der Spiegel 206 kann beispielsweise als Facetten- und/oder Hohlspiegel ausgebildet sein. Selbstverständlich können auch mehrere Spiegel 206 vorgesehen sein. Die Photomaske 216 weist eine Struktur auf, welche verkleinert auf einen Wafer 218 abgebildet wird.
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Anstelle des Spiegels 206 könnte die zweite Komponente auch (nicht erfindungsgemäß) als eine Lichtquelle, insbesondere EUV(Extrem Ultraviolett)-Lichtquelle, ein Kollimator oder Monochromator ausgebildet sein.
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Ein Aktor 220 erzeugt im Normalbetrieb der Lithographieanlage 202 ein Magnetfeld, in welchem der Spiegel 206 schwebt. Dabei muss der Spiegel 206 sehr genau gegenüber der Photomaske 216 und/oder weiteren Spiegeln positioniert werden.
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Die Lithographieanlage 202 weist weiterhin eine Kopplungseinrichtung 222 auf. Die Kopplungseinrichtung 222 umfasst beispielsweise zwei am Tragrahmen festgelegte Stellglieder 224, insbesondere Solenoide, welche jeweils dazu eingerichtet sind, einen insbesondere konischen Arretierzapfen 226 mit einer Arretieröffnung 228, welche korrespondierend konisch ausgebildet sein kann, miteinander in Eingriff zu bringen. Das Ineingriffbringen führt dazu, dass der Spiegel 206 in allen drei Raumrichtungen formschlüssig mit dem Tragrahmen 204 verbunden ist und sich daher nicht mehr gegenüber diesem bewegen kann. Die Stellglieder 224, die Arretierzapfen 226 und die Arretieröffnungen 228 bilden zusammen eine Arretiereinheit.
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Ferner weist die Lithographieanlage 202 eine Erfassungseinrichtung 230 auf. Die Erfassungseinrichtung 230 ist beispielsweise in Form eines Beschleunigungssensors ausgebildet. Der Beschleunigungssensor 230 kann als piezo-elektrischer Beschleunigungssensor ausgebildet sein. Weiterhin kann der Beschleunigungssensor 230 in dem Fundament 208 angeordnet, insbesondere in dieses integriert sein. Der Beschleunigungssensor 230 ist dazu eingerichtet, eine Bewegung des Bodens 200 zu erfassen. Insbesondere kann der Beschleunigungssensor 230 dazu vorgesehen sein, lediglich die Bewegung des Bodens in der Z-Richtung zu erfassen.
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Ferner umfasst die Lithographieanlage 202 eine Steuereinrichtung 232. Die Steuereinrichtung 232 kann sich wiederum aus einer Vergleichereinheit 234, einer Steuereinheit 236 und einer Speichereinheit 238 zusammensetzen. Die Steuereinrichtung 232 ist dazu eingerichtet, die Kopplungseinrichtung 222 in Abhängigkeit von einer erfassten Bewegung des Bodens 200 dazu anzusteuern, eine Bewegung des Spiegels 206 relativ zu dem Tragrahmen 204 zu begrenzen. Dieses Begrenzen soll gemäß dem Ausführungsbeispiel dann stattfinden, wenn ein Erdbeben zu erwarten ist, welches derart beschaffen ist, dass abzusehen ist, dass die Lithographieanlage 202, insbesondere der Spiegel 206, Schaden nehmen würde. Dieser Schaden könnte sich beispielsweise daraus ergeben, dass der Spiegel 206 aufgrund des Erdbebens einen Weg zurücklegt, welcher eine Kollision des Spiegels 206 beispielsweise mit dem Tragrahmen 204 oder mit einem Sensor 240 bedingt, der im Normalbetrieb der Lithographieanlage 202 dazu eingerichtet ist, mit dem Spiegel 206 zusammenzuwirken, beispielsweise um eine Position desselben zu erfassen.
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Im Normalbetrieb der Lithographieanlage 202, also dann, wenn beispielsweise der Wafer 218 belichtet wird, steuert die Steuereinheit 236 die Stellglieder 224 der Kopplungseinrichtung 222 derart an, dass sich die Arretierzapfen 226 außer Eingriff mit den Arretieröffnungen 228 befinden. Der Spiegel 206 kann demnach frei im Raum mittels des Aktors 220 bewegt werden, um den Lichtstrahl 214 entsprechend zu steuern.
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Der Beschleunigungssensor 230 erfasst dabei kontinuierlich die Bewegung des Bodens 200 in der Z-Richtung (und/oder in der NS- und/oder EW-Richtung). Der Beschleunigungssensor 230 stellt ein Beschleunigungssignal B der Vergleichereinheit 234 bereit, mit welcher er signaltechnisch gekoppelt ist. Die Vergleichereinheit 234 vergleicht das Beschleunigungssignal B mit einem Referenzmuster R, welches diese aus der Speichereinheit 238 ausliest. Die Vergleichereinheit 234 kann auch dazu vorgesehen sein, eine Vielzahl von Referenzmustern R1 bis Rn aus der Speichereinheit 238 auszulesen.
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Hiernach vergleicht die Vergleichereinheit 234 das Beschleunigungssignal B mit dem Referenzmuster R. Das Referenzmuster R entspricht einem Teil, beispielsweise den ersten zwei Sekunden, einer P-Welle eines Erdbebens. Das Referenzmuster kann beispielsweise einen erlaubten Amplituden-, Frequenz-, Energie- oder Zeitdauerbereich definieren. Das Referenzmuster R kann auch Kombinationen dieser erlaubten Bereiche umfassen. Weiterhin kann das Referenzmuster R diese erlaubten Bereiche in verschiedenen Raumrichtungen, insbesondere in den drei zueinander orthogonalen Raumrichtungen Z, NS, EW definieren. Die Vergleichereinrichtung 234 erzeugt in Abhängigkeit von dem Vergleich des Beschleunigungssignals B mit dem Referenzmuster R ein Vergleichsergebnis V. Die Steuereinheit 236 erzeugt in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis V ein Steuersignal S zum Ansteuern der Stellglieder 224. Liegt das Beschleunigungssignal B außerhalb des erlaubten Bereichs, wenn also ein starkes Erdbeben am Standort der Lithographieanlage 202 eintrifft, so steuert die Steuereinheit 236 die Stellglieder 224 derart an, dass die Arretierzapfen 226 in Eingriff mit den Arretieröffnungen 228 gelangen und somit der Spiegel 206 gegenüber dem Tragrahmen 204 fixiert ist. Wenn nun in der Folge die S-, L- und R-Wellen am Standort der Lithographieanlage 202 eintreffen, was üblicherweise einige Sekunden nach Eintreffen der P-Welle geschieht, so ist der Spiegel 206 fest arretiert. Der Spiegel 206 kann sich dann nicht aufgrund der starken Bewegungen des Bodens 200 wegen der S-, L- und R-Wellen relativ zum Tragrahmen 204 bewegen, wodurch eine Kollision des Spiegels 206 mit dem Rahmen 204 und/oder dem Sensor 240 vermieden wird.
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Die 3A–3D zeigen einen zeitlichen Ablauf des in Zusammenhang mit den 1 und 2 vorstehend erläuterten Verfahrens.
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Zum Zeitpunkt T1 befinden sich die Arretierzapfen 226 außer Eingriff mit den Arretieröffnungen 228 des Spiegels 206. Die Lithographieanlage 202 befindet sich demnach im Normalbetrieb. Zum Zeitpunkt T2 wird die P-Welle von dem Beschleunigungssensor 230 erfasst. Die Steuereinheit 236 fährt daraufhin mittels der Stellglieder 224 die Arretierzapfen 226 in die Arretieröffnungen 228 ein. Zum Zeitpunkt T3, also zum Beginn der Intensivbewegungsphase aufgrund der S-, L- und R-Wellen, ist der Spiegel 206 mit dem Tragrahmen 204 formschlüssig in allen drei Raumrichtungen verbunden. Zwischen dem Zeitpunkt T2 und dem Zeitpunkt T3 können beispielsweise zwei bis acht, insbesondere drei bis sechs Sekunden liegen.
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Die 4A und 4B zeigen ausschnittsweise eine Lithographieanlage 202 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei dieser ist die Kopplungseinrichtung 222 – im Unterschied zu 2 – durch beispielsweise eine Feder 400 und/oder einen Dämpfer 402 gebildet. Dabei ist die Federsteifigkeit c oder die Dämpfungskonstante d der Feder 400 bzw. des Dämpfers 402 einstellbar, wie in 4B angedeutet. Die Federsteifigkeit c der Feder 400 kann beispielsweise durch Verlängern oder Verkürzen des zur Verfügung stehenden Einfederwegs eingestellt werden. Die Dämpfungskonstante d bei einem beispielsweise als Fluiddämpfer ausgebildeten Dämpfer 402 kann durch Verändern von Durchflussöffnungen eines Fluids, beispielsweise Öl, des Dämpfers von einer Hochdruckseite zu einer Niederdruckseite gesteuert werden.
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4A zeigt dabei den Normalbetrieb zum Zeitpunkt T1, siehe 3A. Zum Zeitpunkt T2, also in der Ankündigungsphase des Erdbebens, steuert die Steuereinheit 236 die Kopplungseinrichtung 222 derart an, dass sich die Federsteifigkeit c und/oder die Dämpfungskonstante d derart verändern, insbesondere erhöhen, dass während der Intensivbewegungsphase zum Zeitpunkt T3, siehe 3C, eine Bewegung, beispielsweise ein Weg, des Spiegels 206 derart begrenzt ist, dass eine Kollision mit dem Tragrahmen 204 und/oder dem Sensor 240, siehe 2, vermieden wird.
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Die 5A und 5B zeigen jeweils ausschnittsweise eine Lithographieanlage 202 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Im Unterschied zu 2 umfasst die Lithographieanlage 202 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den 5A und 5B eine Kopplungseinrichtung 222, welche einen Hebel 500, eine Feder 400 und eine Kulissenführung 502 aufweist. Die Kopplungseinrichtung 222 ist dazu eingerichtet, eine spiegelbezogene Federsteifigkeit c der Feder 400 durch Verschwenken der Feder 400 zu erhöhen. Der Hebel 500 ist an seinem einen Ende 504 an dem Spiegel 206 befestigt. An seinem anderen Ende 506 ist der Hebel 500 an dem einen Ende der Feder 400 befestigt. Zwischen dem einen und dem anderen Ende 504, 506 ist der Hebel 500 an einem Anlenkpunkt 508, beispielsweise am Tragrahmen 204, angelenkt. Die Feder 400 ist an ihrem anderen Ende mit einem Kulissenelement 510 versehen, welches in die Kulissenführung 502 verschieblich eingreift. Die Kulissenführung 502 kann beispielsweise kreissegmentförmig ausgebildet sein. Allerdings kann die Kulissenführung 502 auch anders beschaffen sein. Vor allem kommt es darauf an, dass die Kulissenführung 502 ein Verschwenken der Feder 400 um das Ende 506 des Hebels 500 ermöglicht.
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5A zeigt den Normalbetrieb zum Zeitpunkt T1, siehe 3A. Bewegungen des Spiegels 206 führen lediglich dazu, dass sich das Ende 506 in einer Auslenkrichtung 512 senkrecht zur Längsachse 514 der Feder 400 bewegt wird. Entsprechend weist die Feder 400 in diesem Zustand eine nur geringe spiegelbezogene Federsteifigkeit c auf.
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In der Ankündigungsphase T2, siehe 3B, steuert die Steuereinheit 236 die Kopplungseinrichtung 222 derart an, dass das Kulissenelement 510 entlang der Kulissenführung 502 derart bewegt wird, dass sich die Längsachse 514 der Feder 400 nunmehr in einer Linie mit der Auslenkrichtung 512 des Endes 506 befindet. Dadurch erhöht sich die spiegelbezogene Federsteifigkeit c der Feder 400 signifikant, so dass Bewegungen des Spiegels 206 während der Intensivbewegungsphase T3, siehe 3C, stark begrenzt sind. Anstelle oder zusätzlich zu der Feder 400 könnte hier auch ein Dämpfer 402 verwendet werden.
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6 zeigt ausschnittsweise eine Lithographieanlage 202 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Im Unterschied zu 2 betätigen bei der Ausführungsform gemäß 6 die Steuerglieder 224 der Kopplungseinrichtung 222 Bremsklötze 600.
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Zum Zeitpunkt T1, also während des Normalbetriebs, sind die Bremsklötze 600 von dem Spiegel 206 beabstandet, so dass sich dieser frei bewegen kann. Zum Zeitpunkt T2, also während der Ankündigungsphase, steuert die Steuereinheit 236 die Stellglieder 224 derart an, dass die Bremsklötze 600 in Anlage mit dem Spiegel 206 kommen und diesen somit kraftschlüssig gegenüber dem Rahmen 204 in allen drei Raumrichtungen fixieren.
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Eine weitere kraftschlüssige Verbindung ließe sich alternativ zu den Bremsklötzen 600 dadurch erzielen, dass eine Induktionsbremse 602 vorgesehen. Die Induktionsbremse 602 kann einen Kern 604, insbesondere aus Eisen, umfassen, welcher in einer Spule 606 zum Zeitpunkt T1 beweglich vorgesehen ist. Zum Zeitpunkt T2 erzeugt die Steuereinheit 236 einen derartigen Stromfluss durch die Spule 606, dass ein Magnetfeld erzeugt wird, welches den Kern 604 und damit den Spiegel 206 gegenüber dem Tragrahmen 204 fixiert.
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7 zeigt ausschnittsweise eine Lithographieanlage 202 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Bei der Lithographieanlage 202 ist im Unterschied zu 2 eine Kopplungseinrichtung 222 vorgesehen, welche zwei Paare Endanschläge 700, 702 umfasst. Die Endanschläge 700, 702 liegen sich jeweils gegenüber und nehmen den Spiegel 206 zwischen sich auf. Der Abstand 704 zwischen den beiden Endanschläge 700 und zwischen den beiden Endanschläge 702 ist jeweils mittels eines Stellglieds 224 einstellbar. Zum Zeitpunkt T1, also während des Normalbetriebs, ist der Abstand 704 groß, insbesondere befinden sich die Endanschläge 700, 702 zum Zeitpunkt T1 nicht in Anlage mit dem Spiegel 206. Zum Zeitpunkt T2 steuert die Steuereinheit 236 die Stellglieder 224 derart an, dass sich der Abstand 704 verringert. Insbesondere können die Endanschläge 700, 702 in Anlage mit dem Spiegel 206 gebracht werden, um so eine formschlüssige Fixierung des Spiegels 206 gegenüber dem Tragrahmen 204 in zumindest einer Raumrichtung, insbesondere der Z-Richtung, zu erzielen.
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8 zeigt eine Systematik zu Lösungsmöglichkeiten in Form eines Verzweigungsbaums. 8 unterscheidet in vollaktive und semiaktive Lösungen.
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Eine vollaktive Lösung könnte darin bestehen, dass die Steuereinheit 236 den Aktor 220 direkt ansteuert, um die Bewegung des Spiegels 206 gegenüber dem Tragrahmen 204 zu begrenzen. In diesem Fall würde der Aktor 220 die Kopplungseinrichtung 222, wie in 2 gezeigt, bilden.
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Demgegenüber sind jedoch semiaktive Lösungen, wie in den 2 bis 7 gezeigt, zu bevorzugen, da sie nur wenig Stellenergie benötigen. Bei den semiaktiven Lösungen werden die Eigenschaften der Kopplungseinrichtung 222 der Situation angepasst. Für die Lithographieanlage 202 bedeutet dies, dass der Spiegel 206 im Normalbetrieb möglichst weich gelagert und somit von Schwingungen, beispielsweise des Tragrahmens 204, entkoppelt ist. Sobald hohe dynamische Lasten auf die Lithographieanlage 202 wirken, wie dies aufgrund eines Erdbebens der Fall sein kann, werden die Eigenschaften der Kopplungseinrichtung 222 so geändert, dass die relative Bewegung zwischen dem Spiegel 206 und sonstigen Komponenten der Lithographieanlage 202, insbesondere dem Tragrahmen 204 gering ist. An dieser Stelle sei noch einmal betont, dass anstelle des Erdbebens auch andere Bewegungen des Bodens, beispielsweise aufgrund einer Explosion, zu einer Beschädigung der Lithographieanlage 202 führen könnten. Daher kann auch ein an diesen Fall angepasstes Referenzmuster (oder mehrere Referenzmuster) auf der Speichereinheit 238 hinterlegt sein, so dass die Steuereinheit 236 auch auf solche Anregungen reagieren und somit eine Beschädigung des Spiegels 206 vermeiden kann. Weiterhin sei an dieser Stelle betont, dass anstelle des Spiegels auch andere Komponenten 206 vor Beschädigung mittels des vorliegend dargestellten Aufbaus geschützt werden können.
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Obwohl die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf keineswegs beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 200
- Boden
- 202
- Lithographieanlage
- 204
- erste Komponente
- 206
- zweite Komponente
- 208
- Fundament
- 210
- Feder
- 212
- Feder
- 214
- Lichtstrahl
- 216
- Photomaske
- 218
- Wafer
- 220
- Aktor
- 222
- Kopplungseinrichtung
- 224
- Stellglied
- 226
- Arretierzapfen
- 228
- Arretieröffnung
- 230
- Erfassungseinrichtung
- 232
- Steuereinrichtung
- 234
- Vergleichereinheit
- 236
- Steuereinheit
- 238
- Speichereinheit
- 240
- Sensor
- 400
- Feder
- 402
- Dämpfer
- 500
- Hebel
- 502
- Kulissenführung
- 504
- Ende
- 506
- Ende
- 508
- Anlenkpunkt
- 510
- Kulissenelement
- 512
- Auslenkrichtung
- 514
- Längsachse
- 600
- Bremsklotz
- 602
- Induktionsbremse
- 604
- Kern
- 606
- Spule
- 700
- Endanschlag
- 702
- Endanschlag
- 704
- Abstand
- c
- Federsteifigkeit
- d
- Dämpfungskonstante
- B
- Beschleunigung
- R
- Referenzmuster
- S
- Steuersignal
- V
- Vergleichsergebnis
- Z
- Vertikalrichtung
- NS
- Horizontalrichtung
- EW
- Horizontalrichtung
