DE102012212953A1

DE102012212953A1 - Spiegelanordnung für eine Lithographieanlage

Info

Publication number: DE102012212953A1
Application number: DE201210212953
Authority: DE
Inventors: Dirk Schaffer
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2013-06-06

Abstract

Offenbart wird eine Spiegelanordnung (200) für eine Lithographieanlage (100), aufweisend einen Spiegelkörper (210) mit einem Spiegelsubstrat (202), an dessen Vorderseite eine reflektierende Oberfläche (204) vorgesehen ist, einer insbesondere ringförmigen Seitenwand (206), die sich von einer Rückseite des Spiegelsubstrats (202) erstreckt, und einer Rückwand (208), die mit der Seitenwand (206) verbunden ist, so dass das Spiegelsubstrat (202), die Seitenwand (206) und die Rückwand (208) einen Hohlraum (212) begrenzen; und eine Aktuierungsvorrichtung (230, 300), welche eingerichtet ist, die reflektierende Oberfläche (204) durch Druckeinwirkung auf eine den Hohlraum (212) begrenzende Innenfläche (216) des Spiegelsubstrats (202) zu deformieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spiegelanordnung für eine Lithographieanlage, sowie eine Lithographieanlage mit einer oder mehrerer solcher Spiegelanordnungen, insbesondere eine EUV-Lithographieanlage.
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 einer Beleuchtungsvorrichtung erzeugtes Lichtbündel durch die Maske auf das Substrat gerichtet. Zur Fokussierung des Lichtbündels auf dem Substrat dient ein Belichtungsobjektiv, welches aus mehreren optischen Elementen besteht. Beispiele für solche Lithographieanlagen sind insbesondere EUV(Extreme Ultra-Violet)-Lithographieanlagen, welche mit optischen Wellenlängen für die Belichtung im Bereich von 5 nm bis 30 nm operieren. Derart niedrige Wellenlängen ermöglichen die Abbildung kleinster Strukturen auf dem Wafer. Da Licht in diesem Wellenlängenbereich von atmosphärischen Gasen absorbiert wird, befindet sich der Strahlengang solcher EUV-Lithographieanlagen in einem Hochvakuum. Ferner gibt es kein Material, welches im genannten Wellenlängenbereich ausreichend transparent ist, weshalb Spiegel als optische Elemente für die Formung und Führung der EUV-Strahlung verwendet werden.
EUV-Lithographieanlagen mit großer numerischer Apertur erfordern Spiegel mit großem Durchmesser. Spiegel mit großem Durchmesser stellen verschiedene technologische Herausforderungen. Zum einen sind sie, bei gleicher Dicke des Spiegelsubstrats, schwerer, je größer ihr Durchmesser ist, was die Aktuierbarkeit und Spiegeldynamik verschlechtert. Zum anderen erschweren große Spiegeldurchmesser die deformationsarme Lagerung und Aktuierung. Zwar ist es möglich, bis zu einem gewissen Grad das Gewicht des Spiegels zu verringern, indem die Dicke des Spiegelsubstrats verringert wird, allerdings führt eine geringere Dicke des Spiegelsubstrats nicht nur zu niedrigeren mechanischen Eigenfrequenzen, sondern auch zu Deformationen bei Gravitationsschwankungen. Solche Gravitationsschwankungen treten insbesondere dann auf, wenn die Gravitationskraft am Ort der Fertigung des Spiegels anders ist als am Betriebsort der Lithographieanlage, in der der Spiegel eingesetzt wird. Solche Gravitationsschwankungen können typischerweise bis zu 0,003 g betragen, was bei entsprechend dünnen Spiegelsubstraten schon zu Deformationen der Spiegeloberfläche führt, die zu Abbildungsfehlern führen können.
Zwar ist es möglich, dünne Spiegelsubstrate von hinten zu stützen, aber dies wirkt sich nicht nur negativ auf das Gesamtgewicht aus, sondern kann auch die Deformationsentkopplung erschweren.
Das US-Patent 5,986,795 (Chapman et al.) offenbart einen deformierbaren Spiegel, mit einer Frontplatte auf der eine reflektive Beschichtung vorgesehen ist, einer Reaktionsplatte und mehreren Aktuatoren, die zwischen der Frontplatte und der Reaktionsplatte vorgesehen sind. Durch individuelle Ansteuerung der Aktuatoren sollen die Frontplatte und die Reaktionsplatte kontrolliert deformiert werden.
Ferner offenbart das US-Patent 5,420,436 B2 (Seya et al.) eine ähnliche Anordnung, bei der eine Vielzahl von Piezoaktuatoren zwischen einer reflektiven Oberfläche und einer reflektiven Oberflächenbasis angeordnet sind, siehe 11 dieser Patentschrift. Die Piezoaktuatoren werden ebenfalls individuell angesteuert, um Abweichungen in der Oberflächenform zu korrigieren.
Das US-Patent 6,765,712 B2 (van Dijsseldonk et al.) offenbart einen adaptiven Spiegelreflektor mit welchem die Oberflächenform des Spiegels zur Korrektur von Abbildungsfehlern veränderbar ist. Hierzu schlägt das US-Patent 6,765,712 B2 vor, einen Array von Aktuatoren zwischen einer Basisplatte und einem reflektiven Element vorzusehen, siehe 6 dieser Patentschrift. Als Aktuatoren werden hierfür Patch-Aktuatoren verwendet, die eine Kraft ausüben, die nahezu ausschließlich in der Spiegelebene wirkt. Als Variation dieser Anordnung schlägt das US-Patent 6,765,712 B2 vor, eine Vielzahl von Hohlräumen auf der Rückseite eines Spiegelkörpers vorzusehen, siehe 8 dieser Patentschrift. Ein Gas oder eine Flüssigkeit kann in diese Hohlräume eingeleitet werden, wodurch eine Kraft auf die Wände zwischen den Hohlräumen wirkt. Druckunterschiede zwischen benachbarten Hohlräumen bewirken, dass eine Kraft auf die Trennwand zwischen diesen wirkt, was wiederum ein Drehmoment auf die reflektive Oberfläche des Spiegels bewirkt und somit eine Steuerung der Form der Oberfläche ermöglicht.
Die US-Patentschrift 6,880,942B2 (vgl. dort 3A) offenbart ein optisches Element mit einem relativ dünnen Spiegelkörper 310, welcher schon durch vergleichsweise kleine Kräfte deformiert wird. Ein relativ dicker Substratkörper 320 ist hinter diesem Spiegelkörper angeordnet. Zwischen dem Spiegelkörper und dem Substratkörper sind aufblasbare Balge 330 zur Aktuierung des Spiegelkörpers angeordnet.
Den oben genannten Ansätzen ist gemein, dass sie jeweils eine Vielzahl von Aktuatoren zwischen einem Spiegelsubstrat und einer Reaktionsplatte anordnen. Somit sind sie vergleichsweise aufwändig nicht nur in der Herstellung sondern auch im Betrieb, da jeder Aktuator einzeln angesteuert werden muss. Des weiteren führt die große Anzahl von Aktuatoren bzw. Zwischenwänden dazu, dass Deformationen und Vibrationen der rückseitigen Reaktionsplatte unmittelbar auf die Spiegelvorderseite übertragen werden, was sich negativ auf die Abbildungseigenschaften auswirken kann.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spiegelanordnung für eine Lithographieanlage zu schaffen, mit der mindestens eines der vorgenannten Probleme gelöst wird, und insbesondere eine Spiegelanordnung zu schaffen, welche eine Kompensation von Gravitationsschwankungen bei guter Deformationsentkopplung ermöglicht. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lithographieanlage mit einer solchen Spiegelanordnung zu schaffen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Aufgabe gelöst werden durch eine Spiegelanordnung für eine Lithographieanlage, die einen Spiegelkörper und eine Aktuierungsvorrichtung aufweist. Dabei umfasst der Spiegelkörper ein Spiegelsubstrat, an dessen Vorderseite eine reflektierende Oberfläche vorgesehen ist, eine Rückwand, und eine Seitenwand, die sich insbesondere umlaufend zwischen dem Spiegelsubstrat und der Rückwand erstreckt, so dass das Spiegelsubstrat, die Seitenwand und die Rückwand einen Hohlraum begrenzen. Die Aktuierungsvorrichtung ist eingerichtet, ein Fluid in den Hohlraum einzubringen, so dass das Fluid einen gleichmäßigen Druck auf eine den Hohlraum begrenzende Innenfläche (bzw. Innenseite oder Rückseite) des Spiegelsubstrats ausübt, der die reflektierende Oberfläche deformiert.
Mit dieser Spiegelanordnung können Deformationen der Spiegeloberfläche aufgrund von Gravitationsschwankungen oder dergleichen durch Einwirkung auf das Spiegelsubstrat mit Hilfe der Aktuierungsvorrichtung auf die Innenfläche des Spiegelsubstrats kompensiert werden. Ferner kann das Gewicht der Spiegelanordnung maßgeblich verringert werden, da auf der Rückseite des Spiegelsubstrats ein Hohlraum vorgesehen ist. Gleichzeitig kann mit der insbesondere umlaufenden Seitenwand eine ausreichende Steifigkeit der Spiegelanordnung bei großem Spiegeldurchmesser gewährleistet werden. Dabei kann die Seitenwand entlang dem gesamten Umfang der Spiegelanordnung vorgesehen sein. Die Steifigkeit der Spiegelanordnung kann dabei in einfacher Weise durch die Dicke der Seitenwand eingestellt werden. Hierbei bezeichnet „Vorderseite” die Seite der Spiegelanordnung auf die der von der Spiegelanordnung zu führende Lichtstrahl auftrifft und „Rückseite” die von der Vorderseite abgewandte Seite. Die Aktuierungsvorrichtung kann beispielsweise als Pumpe zum Pumpen des Fluids in den bzw. aus dem Hohlraum ausgestaltet sein.
In einer möglichen Ausgestaltung ist im Spiegelkörper genau ein Loch vorgesehen, durch welches das Fluid in den Hohlraum hineingepumpt bzw. daraus herausgepumpt werden kann. Da beim Vorsehen von Löchern im Spiegelkörper Deformationen auftreten können, treten bei einer solchen Anordnung mit nur einem Loch weniger Deformationen auf als bei Anordnungen mit mehreren Löchern.
Ferner ist es möglich, dass genau ein Hohlraum im Spiegelkörper vorgesehen ist, und dieser Hohlraum komplett mit dem Fluid befüllbar ist. Dabei kann das Fluid direkt und gleichmäßig auf die Innenseite des Spiegelsubstrats wirken. In diesem Falle ist die Anordnung zur Aktuierung des Spiegelsubstrats vergleichsweise einfach, da beispielsweise nur eine Pumpe vorgesehen ist, wohingegen im Falle von mehreren Hohlräumen Mittel vorgesehen werden müssten, um das Fluid in diesen Hohlräumen in geeigneter Weise zu verteilen. Dies würde auch die Ansteuerung der Aktuierungsvorrichtung verkomplizieren. Des Weiteren ermöglicht das Vorsehen von nur einem Hohlraum, der sich innerhalb der Seitenwand erstreckt, eine große Gewichtsreduzierung.
Insbesondere falls lediglich ein Hohlraum vorgesehen ist, ist es vorteilhaft, die Dicke des Spiegelsubstrats entlang dem Radius des Spiegelsubstrats derart zu variieren, dass ein Unterdruck oder Überdruck im Hohlraum Deformationen des Spiegelsubstrats aufgrund von Gravitationswirkung zumindest teilweise kompensiert. Somit kann mit lediglich einer Aktuierungsvorrichtung, also durch Einstellen genau eines Parameters, nämlich dem Druck im Hohlraum, eine Kompensation der Gravitationswirkung erreicht werden. Dadurch können die Gravitationsschwankungen mit einer einfachen Anordnung kompensiert werden, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Anordnungen, die eine Vielzahl von Aktuatoren mit individuellen Regelkreisen erfordern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die oben genannte Aufgabe gelöst werden durch eine Spiegelanordnung für eine Lithographieanlage, die einen Spiegelkörper und eine Aktuierungsvorrichtung aufweist. Dabei umfasst der Spiegelkörper ein Spiegelsubstrat, an dessen Vorderseite eine reflektierende Oberfläche vorgesehen ist, eine Rückwand, und eine Seitenwand, die sich insbesondere umlaufend zwischen dem Spiegelsubstrat und der Rückwand erstreckt, so dass das Spiegelsubstrat, die Seitenwand und die Rückwand einen Hohlraum begrenzen. Die Aktuierungsvorrichtung ist dabei im Hohlraum zwischen dem Spiegelsubstrat und der Rückwand vorgesehen, und ist eingerichtet, ein elektrisches Signal in eine mechanische Kraft umzusetzen, die auf eine den Hohlraum begrenzende Innenfläche des Spiegelsubstrats wirkt und die reflektierende Oberfläche des Spiegelsubstrats deformiert oder unterstützt.
Die Aktuierungsvorrichtung kann einen Piezoaktuator, einen elektrostriktiven Aktuator, einen magnetostriktiven Aktuator, einen Tauchspulenaktuator oder dergleichen aufweisen. Insbesondere ein Piezoaktuator ist vorteilhaft, da mit einem kompakten und leichten Piezoaktuator eine große Kraft erzeugt werden kann.
Die Aktuierungsvorrichtung kann eingerichtet sein, auf einen punktförmigen Bereich der Innenfläche des Spiegelsubstrats einzuwirken. Dies verringert das Risiko von parasitären Lateralkräften im Betrieb.
Der punktförmige Bereich kann dabei in der Mitte der Innenfläche des Spiegelsubstrats angeordnet sein, oder außerhalb der Mitte der Innenfläche des Spiegelsubstrats angeordnet sein. Insbesondere kann der punktförmige Bereich innerhalb eines Radius von 20% und vorzugsweise 10% des Gesamtradius um die Mitte der Innenfläche des Spiegelsubstrats angeordnet sein. Somit lassen sich verschiedene Deformationen im Spiegel erzeugen. Unter der „Mitte der Innenfläche des Spiegelsubstrats” wird hierbei der Punkt verstanden, in welchem die Durchbiegung des Spiegelsubstrats bei einem horizontal ausgerichteten Spiegelsubstrat am größten ist.
Die Aktuierungsvorrichtung kann eingerichtet ein, auf einen ringförmigen Bereich der Innenfläche des Spiegelsubstrats einzuwirken. Somit lässt sich eine noch bessere Kompensation von Gravitationsschwankungen erreichen. Dabei kann die Aktuierungsvorrichtung eine Vorrichtung aufweisen, um den von der Aktuierungsvorrichtung erzeugten Druck auf den ringförmigen Bereich der Innenfläche des Spiegelsubstrats zu verteilen.
Es ist vorteilhaft, wenn die Aktuierungsvorrichtung in einem ersten Betriebszustand mit der Innenfläche des Spiegelsubstrats in Kontakt ist und auf diese Druck ausübt, und in einem zweiten Betriebszustand mit der Innenfläche des Spiegelsubstrats nicht in Kontakt ist und auf diese keinen Druck ausübt. Somit kann vermieden werden, dass beim Einrichten der Spiegelanordnung parasitäre Lateralkräfte entstehen.
Die Aktuierungsvorrichtung kann eingerichtet sein, die mechanische Kraft in einem Winkel kleiner 5 Grad gegenüber der Flächennormalen und insbesondere in im Wesentlichen senkrechter Richtung auf die Innenfläche des Spiegelsubstrats auszuüben.
Es können ferner Lagerelemente zum Lagern der Spiegelanordnung an einem Strukturelement einer Lithographieanlage vorgesehen sein, wobei die Lagerelemente an der Rückseite der Rückwand angebunden sind. Da zwischen der Rückwand und dem Spiegelsubstrat der Hohlraum vorgesehen ist, werden Deformationen, die beim Anbinden der Lagerelemente entstehen, nicht unmittelbar auf das Spiegelsubstrat übertragen, so dass diese Anordnung eine vorteilhafte Deformationsentkopplung bietet.
Ferner kann die Seitenwand einstückig mit dem Spiegelsubstrat ausgebildet sein. Insbesondere können das Spiegelsubstrat, die Seitenwand und die Rückwand einstückig ausgebildet sein. Somit wird die Anzahl der Fügeflächen und folglich das Entstehen von Deformationen verringert.
Die Spiegelanordnung kann als Hohlspiegel, beispielsweise für eine EUV-Lithographieanlage, ausgebildet sein.
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage gemäß einer Ausführungsform;
2 ist eine schematische Darstellung einer Spiegelanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
3A illustriert die Auswirkung einer Änderung der Gravitationskraft von etwa 0,003 g auf die Geometrie der Spiegeloberfläche;
3B illustriert die Kompensation von Gravitationsschwankungen durch die Aktuierungsvorrichtung;
4 ist eine schematische Darstellung einer Spiegelanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
5 zeigt eine Spiegelanordnung 200 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
6A illustriert die Auswirkung einer Änderung der Gravitationskraft von etwa 0,003 g auf die Geometrie der Spiegeloberfläche;
6B illustriert die Kompensation von Gravitationsschwankungen durch die Aktuierungsvorrichtung im dritten Ausführungsbeispiel; und
7 ist eine schematische Darstellung einer Spiegelanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100 gemäß einer Ausführungsform, welche ein Strahlformungssystem 102, ein Beleuchtungssystem 104 und ein Projektionssystem 106 umfasst. Das Strahlformungssystem 102, das Beleuchtungssystem 104 und das Projektionssystem 106 sind jeweils in einem Vakuum-Gehäuse vorgesehen, welches mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht näher dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem die Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren bzw. Einstellen der optischen Elemente und dergleichen vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.
Das Strahlformungssystem 102 weist eine EUV-Lichtquelle 108, einen Kollimator 110 und einen Monochromator 112 auf. Als EUV-Lichtquelle 108 kann beispielsweise eine Plasmaquelle oder ein Synchrotron vorgesehen sein, welche Strahlung im EUV-Bereich (extrem ultravioletten Bereich), also z. B. im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm aussenden. Die von der EUV-Lichtquelle 108 austretende Strahlung wird zunächst durch den Kollimator 110 gebündelt, wonach durch den Monochromator 112 die gewünschte Betriebswellenlänge herausgefiltert wird. Somit passt das Strahlformungssystem 102 die Wellenlänge und die räumliche Verteilung des von der EUV-Lichtquelle 108 abgestrahlten Lichts an. Die von der EUV-Lichtquelle 108 erzeugte EUV-Strahlung 114 weist eine relativ niedrige Transmittivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungssystem 102, im Beleuchtungssystem 104 und im Projektionssystem 106 evakuiert sind.
Das Beleuchtungssystem 104 weist im dargestellten Beispiel einen ersten Spiegel 116 und einen zweiten Spiegel 118 auf. Diese Spiegel 116, 118 können beispielsweise als Facettenspiegel zur Pupillenformung ausgebildet sein und leiten die EUV-Strahlung 114 auf eine Photomaske 120.
Die Photomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104, 106 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 106 verkleinert auf einen Wafer 122 oder dergleichen abgebildet wird. Hierzu weist das Projektionssystem im Strahlführungsraum 106 beispielsweise einen dritten Spiegel 124 und einen vierten Spiegel 126 auf. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel der EUV-Lithographieanlage 100 nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist, und es können auch mehr oder weniger Spiegel vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel i. d. R. an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt, also als Hohlspiegel ausgebildet.
2 ist eine schematische Darstellung einer Spiegelanordnung 200 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Diese Spiegelanordnung 200 entspricht beispielsweise einem der Spiegel 124 und 126 der oben beschriebenen Lithographieanlage 100. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Spiegelanordnung 200 ein Spiegelsubstrat 202 auf, welches in der Draufsicht beispielsweise kreisförmig, oval, elliptisch oder nierenförmig sein kann. Als Material für das Spiegelsubstrat 202 sind Materialien geeignet, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient bei der Betriebstemperatur nahe Null ist. Solche Materialien werden auch als „Zero-Expansion Material” bezeichnet. Beispiele für solche Werkstoffe sind glaskeramische Materialien, mit Titan gedoptes Quarzglass oder auch mit geeigneten Zusatzstoffen versehenes Cordierit.
An der Vorderseite des Spiegelsubstrats 202, also an der dem Strahlengang zugewandten Seite, ist eine reflektierende Beschichtung 204 vorgesehen, welche geeignet ist, Licht im EUV-Bereich zu reflektieren. Das Spiegelsubstrat 202, insbesondere dessen mit der reflektierende Beschichtung 204 versehenen Vorderseite ist leicht nach innen gekrümmt, entsprechend den Anforderungen an die Abbildungseigenschaften der Lithographieanlage 100. Die Spiegelanordnung 200 in 2 bildet somit einen Hohlspiegel. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Hohlspiegelbegrenzt, sondern findet auch für Planspiegel und Spiegel mit nach außen gewölbter Vorderseite Anwendung.
An der Rückseite des Spiegelsubstrats 202 ist eine ringförmige Seitenwand 206 vorgesehen. Die Seitenwand 206 ist einstückig mit dem Spiegelsubstrat 202 und besteht somit aus demselben Material. Dabei kann die Seitenwand 206 entlang dem gesamten Umfang der Spiegelanordnung 200 vorgesehen sein. Am rückwärtigen Ende der Seitenwand 206 ist ein scheibenförmiger Deckel vorgesehen, welcher als Rückwand 208 dient. Das Spiegelsubstrat 202, die Seitenwand 206 und die Rückwand 208 bilden zusammen einen Spiegelkörper 210. Ferner begrenzen die jeweiligen Innenseiten des Spiegelsubstrats 202, der Seitenwand 206 und der Rückwand 208 zusammen einen Hohlraum 212. Dabei kann der Hohlraum 212 geschlossen sein oder beispielsweise über eine Öffnung in der Rückwand 208 zwecks Druckausgleich mit der Umgebung der Spiegelanordnung 200 in Wirkverbindung stehen. Außerdem können Seitenwand und Rückwand zusätzliche Aussparungen enthalten, die der Zugänglichkeit zum Hohlraum dienen.
Die Rückwand 208 kann im Wesentlichen denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie das Spiegelsubstrat 202 und die Seitenwand 206 haben, so dass keine Verspannungen bei Temperaturänderungen auftreten. Die Dicke der Rückwand 208 kann beispielsweise 0,5 cm bis 10 cm betragen. Es ist vorteilhaft, wenn die Rückwand 208 aus demselben Material wie das Spiegelsubstrat 202 und die Seitenwand 206 besteht, da dann auch sein thermischer Ausdehnungskoeffizient identisch mit diesen ist. Die Rückwand 208 kann auf das Kopfende der Seitenwand z. B. aufgeklebt oder aufgelötet werden, oder auch an das Kopfende der Seitenwand 206 anodisch gebondet werden.
Die Spiegelanordnung 200 ist mittels mehrerer Lagerelemente 214 an einem nicht näher dargestellten Strukturelement der Lithographieanlage 100 gelagert. Beispielsweise kann sie an einem Kräfte ableitenden Rahmen der Lithographieanlage 100 gelagert sein. Diese Lagerung kann aktiv oder passiv sein, und die Lagerelemente 214 können über weitere Koppelelemente am Rahmen der Lithographieanlage 100 gelagert sein. Bei einer aktiven Lagerung können die distalen Enden der Lagerelemente 214 jeweils an einer Seite eines Aktuators befestigt sein, wobei die andere Seite des Aktuators an dem Rahmen befestigt ist. Dies ermöglicht eine Justierung der Position und der Orientierung der Spiegelanordnung 200. Bei einer passiven Lagerung können die distalen Enden der Lagerelemente 214 jeweils an einer Seite eines Dämpfungselements, wie z. B. einem Federelement, befestigt sein, wobei die andere Seite des Federelements an dem Rahmen befestigt ist. Dies ermöglicht eine Dämpfung der Übertragung von Vibrationen und dergleichen auf die Spiegelanordnung 200. Es ist auch eine Kombination von aktiver und passiver Lagerung möglich.
Die Lagerelemente 214 können aus einem anderen Material als das Spiegelsubstrat 202 und die Seitenwand 206 gefertigt sein. Beispielsweise können sie aus einem Metall mit geringem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie z. B. Invar (einer Eisen-Nickel-Legierung), gefertigt sein. Die Lagerelemente 214 können an die Seitenwand 206 z. B. geklebt oder gelötet werden. Eine gut ausbalancierte Lagerung bei vergleichsweise geringem Gewicht ergibt sich, wenn drei Lagerelemente 214 an drei geeigneten Stellen der Rückwand 208 angebunden sind. Vorteilhaft ist es dabei, wenn sich die Anbindepunkte auf einem Durchmesser von ca. 2/3 des Spiegeldurchmessers befinden. Es ist jedoch auch möglich, vier oder mehr Lagerelemente 214 vorzusehen.
Generell lässt sich die hier beschriebene Anordnung auf Spiegel aller Größen anwenden, der weiter unten beschriebene Effekt der Gravitationskompensation ist jedoch besonders vorteilhaft bei Spiegeln mit großen Durchmessern, also bei Spiegeln dessen maximaler Durchmesser z. B größer als 30 cm oder größer als 40 cm ist und bis zu 100 cm oder auch mehr beträgt. Die Tiefe B des Hohlraums 212 ergibt sich an der Innenseite der Seitenwand 206. Die Gesamthöhe H der Spiegelanordnung kann, je nach Größe des Spiegels, beispielsweise 3 bis 40 cm betragen. Die maximale Tiefe B kann dementsprechend beispielsweise 1,5 bis 38 cm betragen. Die Dicke D der Seitenwand 206 sollte nicht zu klein gewählt werden, da sonst die Gefahr von relativ niedrigen Eigenfrequenzen besteht. Beispielsweise kann die Dicke D der Seitenwand 206 etwa 1 bis 15 cm betragen.
Die hier dargestellte Spiegelanordnung ist besonders für große Spiegelgeometrien gut geeignet, weil aufgrund des Hohlraums 212 das Gesamtgewicht der Spiegelanordnung 202 erheblich reduziert werden kann. Ferner kann der Gesamtdurchmesser gegenüber herkömmlichen Spiegelanordnungen reduziert werden, da die Lagerelemente 214 auf der Rückseite der Rückwand 208 und nicht seitlich vom Spiegelsubstrat 202 vorgesehen sind. Gleichzeitig wirken die ringförmige Seitenwand 206 und die Rückwand 208 versteifend, so dass auch mit einem relativ geringen Gewicht eine vergleichsweise hohe Steifigkeit der Spiegelanordnung 200 erreicht werden kann.
Des Weiteren wird durch die Anbindung der Lagerelemente 214 an die Rückwand 208 eine weitgehende Deformationsentkopplung erreicht. So können beispielsweise an den Anbindungsflächen zwischen den Lagerelementen 214 und der Rückwand 208 lokale Verspannungen auftreten. Diese können beispielsweise während der Herstellung auftreten, zum Beispiel wenn der Kleber, mit welchem die Lagerelemente 214 an die Rückwand 208 geklebt werden, schrumpft. Da die Lagerelemente 214 nicht in Höhe des Spiegelsubstrats 202 vorgesehen sind, sondern an die sich dahinter anschließende Rückwand 208 angebunden sind, werden die aufgrund solcher lokalen Verspannungen auftretenden Kräfte auch nicht direkt auf das Spiegelsubstrat 202 und die darauf vorgesehene reflektierende Oberfläche übertragen. In einer alternativen Lösung, bei der sich die Lagerelemente 214 an der Seitenwand 206 befinden, liegt das gleiche Entkopplungsprinzip vor.
In der Mitte der Rückwand 208, auf der dem Hohlraum 212 zugewandten Seite, ist eine Aktuierungsvorrichtung 230 vorgesehen, welche einen Druck auf die den Hohlraum 212 begrenzende Innenseite bzw. Innenfläche 216 des Spiegelsubstrats 202 ausüben kann. Dabei wirkt die Aktuierungsvorrichtung 230 in senkrechter Richtung auf die Innenfläche 216 des Spiegelsubstrats 202 ein.
Durch diese Druckeinwirkung kann das Spiegelsubstrat 202 und somit auch die auf der Außenseite des Spiegelsubstrats 202 vorgesehene reflektierende Oberfläche 204 deformiert werden. Dadurch kann beispielsweise eine Deformation des Spiegelsubstrats 202 aufgrund von Gravitationsschwankungen kompensiert werden.
Die Aktuierungsvorrichtung 230 umfasst einen Aktuator 232 und ein Kontaktelement 234, welcher auf dem Kopfende des Aktuators 232 zwischen dem Aktuator 232 und der Innenseite des Spiegelsubstrats 202 befestigt ist. Der Aktuator 232 ist auf der Rückwand 208 z. B. durch Kleben, Löten oder dergleichen befestigt. Der Aktuator 232 ist über Leitungen mit einer nicht näher dargestellten Steuervorrichtung verbunden, welche sich außerhalb der Spiegelanordnung 200 befindet. Beispielsweise kann sich diese Steuervorrichtung außerhalb des Vakuumbereichs befinden, in welchem die Spiegelanordnung 200 vorgesehen ist. Der Aktuator 232 setzt ein elektrisches Signal in eine mechanische Kraft um, die auf die den Hohlraum 212 begrenzende Innenfläche 216 des Spiegelsubstrats 202 wirkt und die reflektierende Oberfläche 204 des Spiegelsubstrats 202 deformiert. Durch Ansteuern des Aktuators 232 mit Steuersignalen von der Steuervorrichtung kann der Aktuator 232 somit über das Kontaktelement 234 einen Druck auf die Innenfläche 216 des Spiegelsubstrats 202 ausüben, wobei die Rückwand 208 als Gegenlager dient.
Grundsätzlich kann als Aktuator 232 jeder geeignete Aktuator verwendet werden, mit welchem eine relativ große Kraft über einen relativ kleinen Stellweg präzise eingestellt werden kann, wie z. B. ein Piezoaktuator, elektrostriktiver Aktuator, magnetostriktiver Aktuator oder auch ein Tauchspulenaktuator mit Permanentmagnet und Spule. Die vom Aktuator 232 auszuübende Kraft ist vergleichsweise klein, da in erster Linie lokal bedingte Gravitationsunterschiede ausgeglichen werden sollen. Allerdings sollte diese Kraft präzise einstellbar sein und der Aktuator 232 sollte leicht sein. Besonders geeignet ist hierzu ein Piezoaktuator, da mit diesem eine definierte Krafteinwirkung auf das Spiegelsubstrat 202 präzise eingestellt werden kann. Ferner sind Piezoaktuatoren kompakt und es kann mit ihnen eine große Kraft bei vergleichsweise kleinem Gewicht erreicht werden. Beispiele für ein geeignetes Piezomaterial basieren auf Bleizirkonat-Bleititanat (PZT) oder Bariumtitanat.
Der notwendige Stellweg des Aktuators 232 relativ klein und liegt im Bereich von +/–10 nm. Größere Stellwege können erreicht werden, indem mehrere Piezokeramikscheiben von beispielsweise 0,02 bis 1 mm Dicke mit jeweils wechselnder Polarität übereinander gestapelt werden und zwischen den Scheiben Kontaktelektroden vorgesehen werden. Es sind jedoch grundsätzlich Piezoaktuatoren jeglicher Bauart möglich, also nicht nur Stapelaktuatoren, sondern auch als Streifen, Tubus oder Biegescheibe oder dergleichen ausgebildete Aktuatoren. Es sollte beachtet werden, dass es keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich des Aktuatortyps gibt, der Aktuator sollte jedoch möglichst steif und zeitstabil sein.
Das auf dem Aktuator 232 vorgesehene Kontaktelement 234 kann beispielsweise aus einem keramischen Material, wie z. B. Quartz, und insbesondere aus demselben Material wie das Spiegelsubstrat 202 gefertigt sein. Alternativ dazu kann es auch aus einem Metall mit geringem thermischem Ausdehnungskoeffizienten, wie z. B. Invar gefertigt sein. Das Kontaktelement 234 dient dazu, die Kraftangriffsfläche an der Rückseite des Spiegelsubstrats 202 zu minimieren. Das Kontaktelement 234 kann beispielsweise kegelförmig oder halbkugelförmig oder dergleichen sein. Idealerweise ist die Kraftangriffsfläche punktförmig, tatsächlich ist sie jedoch aufgrund der Hertzschen Pressung kreisförmig oder elliptisch. Durch die Minimierung der Kraftangriffsfläche können parasitäre Lateralkräfte minimiert werden.
Durch das Vorsehen der Aktuierungsvorrichtung 230 können mehrere vorteilhafte Effekte erzielt werden. Zunächst kann, wie bereits oben angedeutet, der Gravitationswirkung auf das Spiegelsubstrat 202 entgegengewirkt werden. Dies wird anhand der 3A und 3B näher erläutert. 3A illustriert die Auswirkung einer Änderung der Gravitationskraft von etwa 0,003 g auf die Geometrie der Spiegeloberfläche. Eine solche Änderung der Gravitationskraft kann beispielsweise auftreten, wenn die Gravitationskraft am Ort der Fertigung der Spiegelanordnung 200 anders ist als am Betriebsort der Lithographieanlage 100, in der die Spiegelanordnung 200 eingesetzt wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Spiegelanordnung 200 auf einer andere geographischen Höhe gefertigt wurde. Solche Gravitationsunterschiede führen zu einer überwiegend sphärischen Verformung der Spiegeloberfläche, was insbesondere bei EUV-Lithographieanlagen mit hoher numerischer Apertur problematisch ist. Das in 3A gezeigte Spiegelsubstrat 202 hat einen Radius von 100 mm und eine Dicke von etwa 15 bis 25 mm.
Wie aus 3A ersichtlich ist, führt die lokale Änderung der Gravitationskraft dazu, dass die Deformation des Spiegelsubstrats 202 in der Richtung senkrecht zur Spiegelachse vom Rand zum Mittelpunkt des Spiegels hin graduell zunimmt. Im Mittelpunkt des Spiegels hängt das Spiegelsubstrat 202 um einen Betrag von etwa 0,85 nm nach unten durch. 3B illustriert die Kompensation von Gravitationsschwankungen durch die Aktuierungsvorrichtung 230. Wenn die Aktuierungsvorrichtung 230 auf die Innenseite des Spiegelsubstrats 202 Druck ausübt, wird das Spiegelsubstrat 202 leicht angehoben und somit die Gravitationswirkung zumindest teilweise kompensiert. Wie in 3B ersichtlich ist, beträgt nun die Abweichung in der Spiegelmitte nur noch etwa 0,024 nm. Da die Aktuierungsvorrichtung 230 als zusätzliche Stützstelle dient, hängt das Spiegelsubstrat 202 nun zwischen dieser Stützstelle und der Seitenwand 206 durch, so dass die größte Abweichung nun in einem ringförmigen Bereich um die Mitte liegt, wo die Abweichung etwa 0,13 nm beträgt. Somit kann die Gravitationswirkung mit einer vergleichsweise einfachen und leichten Anordnung weitgehend kompensiert werden.
Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass, wie oben erwähnt, die Aktuierungsvorrichtung 230 als zusätzliche Stützstelle dient. Somit wird die Rückwand 208 gegen niederfrequente Membranschwingungen stabilisiert. Dies macht es wiederum möglich, die Rückwand 208 wesentlich dünner und damit leichter auszuführen als das Spiegelsubstrat 202. So beträgt im dargestellten Beispiel die niedrigste Eigenmode ohne Aktuatorstützung (entsprechend 3A) beispielsweise 990 Hz, wohingegen die niedrigste Eigenmode mit am Spiegelsubstrat 202 anliegendem Aktuator (entsprechend 3A) beispielsweise 1400 Hz beträgt. Diese Stabilisierung überwiegt die negative Wirkung durch die zusätzliche Masse der Aktuierungsvorrichtung 230. Ferner wirkt die Stützkraft der Aktuierungsvorrichtung 230 auf die Rückwand 208, so dass ein geschlossener Kraftfluss innerhalb der Spiegelanordnung 200 entsteht. Aktions- und Reaktionskräfte wirken somit ausschließlich an der Spiegelanordnung 200. Es sollte beachtet werden, dass dieser Effekt der Stabilisierung unabhängig vom Effekt der Gravitationskompensation erreicht werden kann. So kann durch Vorsehen der zusätzlichen Stützstelle mit Hilfe der Aktuierungsvorrichtung 230 ein Stabilisierungseffekt erzielt werden, auch wenn hierdurch keine besondere Kompensation von Gravitationsänderungen erreicht wird, und umgekehrt.
Ferner hat die oben beschriebene Spiegelanordnung 200 den Vorteil, dass der Aktuator 230 auf der Rückwand 208 befestigt ist. Bei der Montage der Spiegelanordnung 200 wird also zunächst der Aktuator 230 auf der Rückwand 208, und dann die Rückwand 208 an der Seitenwand 206 befestigt. Dies hat den Vorteil, dass eventuelle Deformationen, die beim Befestigen des Aktuators 230 auftreten, sich nicht unmittelbar auf das Spiegelsubstrat 202 auswirken, sondern eine Deformationsentkopplung durch die Seitenwand 206 erfolgt. Im Gegensatz dazu, wirken sich bei aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen, in welchen Aktuatoren an der Rückseite eines Spiegelsubstrats befestigt sind, bei der Anbindung der Aktuatoren auftretende Deformationen unmittelbar auf die Spiegelgeometrie aus.
Ein weiterer Vorteil der Spiegelanordnung 200 ist, dass eine zumindest teilweise Kompensation von Gravitationsschwankungen mit nur einer einzigen Aktuatorvorrichtung 230, die in einem einzigen Hohlraum 212 angeordnet ist, erzielt werden kann. Somit können die Vorteile eines großräumigen Hohlraums, also z. B. relativ leichtes Gewicht, gutes Steifigkeitsverhältnis und gute Deformationsentkopplung, beibehalten werden.
Es ist möglich, die Aktuierungsvorrichtung 230 nur einmalig im Rahmen des Setups der Lithographieanlage 100 einzusetzen. In diesem Fall kann die Aktuierungsvorrichtung 230 beim Setup als Gravitationskompensator zur Kompensation von lokalen Gravitationsschwankungen verwendet werden, und wird dann im Betrieb der Lithographieanlage 100 nicht weiter verwendet, bzw. der beim Setup eingestellte Druck durch die Aktuierungsvorrichtung 230 bleibt während des Betriebs der Lithographieanlage 100 unverändert. Es ist jedoch auch möglich, die Aktuierungsvorrichtung 230 in einem Regelkreis zu betreiben, um ggf. eine Nachregelung während des Betriebs der Lithographieanlage 100 zu ermöglichen. Hierbei können Positionsabweichungen der Spiegeloberfläche durch eine Wellenfrontmessung oder dergleichen erfasst werden und durch entsprechende Steuersignale an den Aktuator 232 korrigiert werden.
Es sollte beachtet werden, dass die Kompensation von Gravitationsschwankungen nicht notwendigerweise eine Erhöhung des Drucks auf die Innenseite des Spiegelsubstrats 202 erfordert, sondern auch eine Verringerung des Drucks erfordern kann. So wurde im oben beschriebenen Beispiel davon ausgegangen, dass die Lithographieanlage 100 an einem Ort mit höherer Gravitation als der Ort der Fertigung der Spiegelanordnung 200 steht und die Rückwand 208 in Gravitationsrichtung unterhalb des Spiegelsubstrats 202 angeordnet ist, so dass ein stärkeres Durchhängen des Spiegelsubstrats 202 durch eine Druckeinwirkung auf die Innenseite des Spiegelsubstrats 202 kompensiert werden kann. Falls dagegen die Spiegelanordnung 200 umgedreht in die Lithographieanlage 100 eingebaut wird, also das Spiegelsubstrat 202 unterhalb der Rückwand 208 angeordnet ist, oder falls die Spiegelanordnung 200 an einem Ort mit niedrigerer Gravitationskraft eingesetzt wird, dann kann die Gravitationswirkung durch Ausüben eines niedrigeren Drucks auf die Innenseite des Spiegelsubstrats 202 kompensiert werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Aktuator 232 auf einen bestimmten Stellweg vorgespannt wird und somit die reflektierende Oberfläche 204 des Spiegelsubstrats 202 deformiert wird, und dann im Rahmen des Setups der durch den Aktuator 232 ausgeübte Druck reduziert wird, um die Gravitationswirkung zu kompensieren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung dieses ersten Ausführungsbeispiels ist der Stellbereich des Aktuators 232 (also die Aktuatorrange) derart, dass zumindest in einem Betriebszustand des Aktuators 232 die Spitze des Kontaktelementes 234 nicht in Kontakt ist mit der Innenseite des Spiegelsubstrats 202. Somit können parasitäre Lateralkräfte minimiert werden, die beim Zusammenbau der Spiegelanordnung 200 entstehen können falls das Kontaktelement 234 ständig in Kontakt ist mit der Innenseite des Spiegelsubstrats 202.
4 ist eine schematische Darstellung einer Spiegelanordnung 200 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Falls nichts anderes angegeben ist, sind Elemente in 4, die gleich oder funktionsgleich mit Elementen in 2 sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und werden nicht näher erläutert. Das gleiche gilt auch für die folgenden Ausführungsformen und Figuren.
Die in 4 gezeigte Spiegelanordnung 200 unterscheidet sich von der Spiegelanordnung 200 in 2 in Hinblick auf das Kontaktelement, das auf dem Aktuator 232 befestigt ist. So umfasst die Aktuierungsvorrichtung 230 der in 4 gezeigten Spiegelanordnung 200 einen Aktuator 232, einen darauf angeordnete scheibenförmigen Rahmen 236, sowie ein ringförmiges Kontaktelement 238, welches auf dem scheibenförmigen Rahmen angeordnet ist. Der scheibenförmigen Rahmen 236 und das ringförmige Kontaktelement 238 können einstückig oder aus separaten Elementen bestehen. Das ringförmige Kontaktelement 238 hat einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt, mit einer flachen Basis, die auf dem scheibenförmigen Rahmen 236 aufliegt, und einer Spitze, die mit der Innenseite des Spiegelsubstrats 202 in Kontakt ist oder in Kontakt bringbar ist. Somit ist die Kontaktfläche zwischen der Aktuierungsvorrichtung ringförmig, entsprechend der ringförmigen Spitze des Kontaktelements 238. Der von dem Piezoaktuator 232 erzeugte Druck wird somit über den scheibenförmigen Rahmen 236 und das Kontaktelement 238 auf die Innenseite des Spiegelsubstrats 202 übertragen. Somit bilden der scheibenförmigen Rahmen 236 und das Kontaktelement 238 eine Anordnung, um den von der Aktuierungsvorrichtung erzeugten Druck auf einen ringförmigen Bereich der Innenfläche 216 des Spiegelsubstrats zu verteilen.
Mit der Spiegelanordnung 200 gemäß dieser zweiten Ausführungsbeispiel wirkt die Aktuierungsvorrichtung 230 auf einen ringförmigen Bereich an der Innenseite des Spiegelsubstrats 202 ein. Wie in 3B erkennbar, kann selbst bei einer Stützung der Mitte des Spiegelsubstrats 202 durch die Aktuierungsvorrichtung 230 aufgrund der Gravitationskraft eine leichte Deformation des Spiegelsubstrats 202 zwischen dieser Stützstelle und der Seitenwand auftreten. Diese Deformation ist etwa in der Mitte zwischen dem Mittelpunkt des Spiegelsubstrats 202 und der Seitenwand 206, also im dargestellten Beispiel in einem kreisförmigen Bereich von etwa 10 cm Breite am größten. Durch eine Stützung dieses kreisförmigen Bereichs kann somit die Deformation des Spiegelsubstrats 202 noch mehr reduziert und die Gravitationswirkung noch besser kompensiert werden. Dabei ist der Angriffspunkt der Aktuierungsvorrichtung 230, also der ringförmige Kontaktbereich des Kontaktelements 238 vorteilhafterweise derart dimensioniert, dass die maximale Restdeformation aufgrund der Gravitationswirkung minimiert wird, bei einem Spiegelsubstrat 202 mit gleicher Dicke entlang des Durchmessers also beispielsweise in etwa mittig zwischen Mittelpunkt und Seitenwand 206.
5 zeigt eine Spiegelanordnung 200 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Diese Spiegelanordnung 200 unterscheidet sich hinsichtlich der Konfiguration des Spiegelkörpers 210 sowie der Aktuierungsvorrichtung zur Deformation der reflektierende Oberfläche des Spiegelsubstrats von den Spiegelanordnungen 200 des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels.
Im Gegensatz zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist der Spiegelkörper 210 in diesem dritten Ausführungsbeispiel einstückig. Das heißt, das Spiegelsubstrat 202, die Seitenwand 206 und die Rückwand 208 sind durch Schmelz- oder Sinterprozesse als ein Stück gefertigt. Eine Spiegelanordnung 200 mit einem solchen monolithischen Spiegelkörper 210 hat dieselbe Gewichtsverteilung wie die Spiegelanordnung 200 mit zweiteiligem Spiegelkörper 210 wie in den 2 bzw. 4 und folglich auch dieselben Vorteile hinsichtlich der Spiegeldynamik. Allerdings hat die Spiegelanordnung 200 mit monolithischem Spiegelkörper 210 den Vorteil, dass weniger Fügestellen vorgesehen sind. Mit anderen Worten, die den Hohlraum 212 abdeckende Rückwand 208 kann ohne weitere Fügestellen vorgesehen werden. Somit ist die Spiegelanordnung 200 weniger lokalen Verspannungen ausgesetzt, die beim Vorsehen solcher Fügestellen entstehen.
Ein solcher monolithische Spiegelkörper 210 aus Spiegelsubstrat 202, Seitenwand 206 und Rückwand 208 kann wie folgt hergestellt werden: Zunächst werden das Spiegelsubstrat 202, die Seitenwand 206 und die Rückwand 208 als separate Elemente bereitgestellt. Dann wird die Seitenwand 206 auf der Rückseite des Spiegelsubstrats 202 platziert und auf dem Ende der Seitenwand 206 wird die Rückwand 208 platziert. Durch Erhitzen und Verschmelzen dieser Elemente miteinander kann somit der monolithische Spiegelkörper 210 mit dem Hohlraum 212 hergestellt werden. Alternativ kann ein monolithischer Spiegel auch aus zwei Teilen hergestellt werden, wobei mindestens einer dieser Teile im Kontaktbereich eine Ausnehmung enthält.
Die Spiegelanordnung 200 dieses dritten Ausführungsbeispiels weist ebenfalls eine Aktuierungsvorrichtung 300 auf, welche eingerichtet ist, die Oberfläche 204 des Spiegelsubstrats 202 durch Druckeinwirkung auf die den Hohlraum 212 begrenzende Innenfläche 216 des Spiegelsubstrats 202 zu deformieren. Diese Aktuierungsvorrichtung 300 umfasst ein Fluidreservoir 302, eine Pumpe 304 und eine Fluidleitung 306. Die Fluidleitung 306 verbindet das Fluidreservoir 302 mit der Pumpe 304 und die Pumpe 304 mit dem Hohlraum 212. Hierzu kann in der Rückwand 208 (oder in der Seitenwand 206) ein Loch vorgesehen sein, und die Fluidleitung 306 kann durch dieses Loch geführt oder damit verbunden sein. Die Fluidleitung 306 kann beispielsweise als flexibler Schlauch oder dergleichen ausgeführt sein. Das Loch befindet sich vorzugsweise in der Mitte, kann aber auch außermittig in der Rückwand 208 (5) oder in der Seitenwand 206 angebracht sein.
Das Fluidreservoir 302 enthält ein Fluid, welches mit Hilfe der Pumpe 304 in den Hohlraum 212 hineingepumpt und daraus wieder herausgepumpt werden kann. In diesem Beispiel ist die Pumpe 304 bidirektional ausgebildet, kann also sowohl Fluid in den Hohlraum 212 hineinpumpen als auch daraus wieder herauspumpen. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, zwei unidirektionale Pumpen mit entsprechenden Leitungen vorzusehen, eine zum Erhöhen des Drucks im Hohlraum 212 und eine weitere zum Verringern des Drucks im Hohlraum 212. Ferner können an geeigneten Stellen Ventile zur Kontrolle des Drucks im Hohlraum 212 vorgesehen werden. Auch eine Kombination aus einer unidirektionalen Pumpe zur Druckerhöhung und einem Ablassventil ist möglich.
Das Spiegelsubstrat 202 ist so dünn, dass eine Änderung des Innendrucks im Hohlraum 212 das Spiegelsubstrat 202 und somit auch dessen Oberfläche 204 deformiert. Hierzu wird mit der Pumpe 304 Fluid aus dem Fluidreservoir 302 in den Hohlraum 212 gepumpt, oder aus dem Hohlraum 212 zurück in das Fluidreservoir 302 gepumpt. Als Fluid können hierbei prinzipiell jegliche Flüssigkeiten oder Gase verwendet werden, mit denen der Druck im Hohlraum 212 verändert werden kann. Vorteilhaft sind Gase mit stabilen Eigenschaften bei niedrigem Druck, wenn sich der Spiegel im Vakuum befindet. Insbesondere kann ein inertes Gas, wie z. B. Stickstoff oder Helium oder dergleichen, verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, Wasserstoff oder Luft zu verwenden.
Das Fluidreservoir 302 und die Pumpe 304 können innerhalb des Vakuumbereichs angeordnet sein, in welchem auch die Spiegelanordnung 200 angeordnet ist, oder auch in einem diesen Vakuumbereich umgebenden Maschinenraum. Sind das Fluidreservoir 302 und die Pumpe 304 außerhalb des Maschinenraums vorgesehen, dann wird für sie kein Platz im Vakuumbereich benötigt, was eine engere Anordnung der übrigen Komponenten im Vakuumbereich ermöglicht. Dagegen hat eine Anordnung der Pumpe 304 und des Fluidreservoirs 302 im Vakuumbereich den Vorteil, dass die Fluidleitung 306 verkürzt wird und entsprechend eine Pumpe 304 mit geringerer Pumpleistung verwendet werden kann. Es ist somit auch möglich, die Pumpe 304 und das Fluidreservoir 302 unmittelbar angrenzend an die Rückwand 208 oder die Seitenwand 206 vorzusehen und somit die Länge der Fluidleitung 306 zu minimieren oder diese sogar komplett zu eliminieren. In einer weiteren Variante ist es möglich, das Fluidreservoir 302 und die Pumpe 304 innerhalb des Hohlraums 212 vorzusehen.
Für die Kompensation von typischen lokalen Gravitationsunterschieden von beispielsweise 0,003 g sind in der der Regel schon relativ geringe Druckänderungen im Hohlraum von nicht mehr als 10 Pa ausreichend. Hat der Hohlraum 212 also beispielsweise ein Volumen von ca. 100.000 mm³ und einen Innendruck von 1000 Pa, dann ist für die Erzeugung von 10 Pa Druckunterschied ein Volumen von ca. 1.000 mm³ auf- bzw. abzupumpen. Dies lässt sich mit einer relativ kleinen Pumpe 304 mit einem Gewicht von nur 10 bis 20 g in etwa 0,1 Sekunden erreichen.
Die 6A und 6B zeigen die Kompensation von Gravitationsschwankungen mit einer Spiegelanordnung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. 6A illustriert die Auswirkung einer Änderung der Gravitationskraft von etwa 0,003 g auf die Geometrie der Spiegeloberfläche, bei einem Spiegel mit einem Aspektverhältnis von 8:1 und einem Hohlraum 212 mit einem Volumen von ca. 250.000 mm³. Das in 6A gezeigte Spiegelsubstrat 202 hat einen Radius von 100 mm und eine Dicke von etwa 15 bis 25 mm. Wie aus 6A ersichtlich ist, führt auch hier die lokale Änderung der Gravitationskraft dazu, dass die Position des Spiegelsubstrats 202 in der Richtung senkrecht zur Spiegelachse vom Rand zum Mittelpunkt des Spiegels hin graduell zunimmt. Im Mittelpunkt des Spiegels hängt das Spiegelsubstrat 202 um einen Betrag von etwa 0,378 nm nach unten durch. 3B illustriert die Kompensation von Gravitationsschwankungen durch die Aktuierungsvorrichtung 300 bei gleicher Erdbeschleunigung und einer Druckbeaufschlagung von 0,28 Pa. Wenn die Aktuierungsvorrichtung 300 auf die Innenseite des Spiegelsubstrats 202 Druck ausübt, wird das Spiegelsubstrat 202 leicht angehoben und somit die Gravitationswirkung zumindest teilweise kompensiert. Wie aus 6B ersichtlich ist, beträgt nun die maximale Abweichung nur noch 0,030 nm. Somit kann die Gravitationswirkung mit einer vergleichsweise einfachen und leichten Anordnung zumindest teilweise kompensiert werden.
Wie bereits für das erste und das zweite Ausführungsbeispiel erläutert, hängt die Richtung der zu kompensierenden Gravitationsdeformation hauptsächlich von zwei Faktoren ab, nämlich zum einen von der Orientierung des Spiegelsubstrats 200 (also ob dieses wie in den 2, 3 und 5 angeordnet ist oder „kopfüber” wie der Spiegel 126 in 1) und zum anderen ob die Schwerkraft am Ort der Benutzung größer oder kleiner ist als am Ort der Fertigung. Dementsprechend wird die Gravitationsdeformation durch Erzeugung einer Überdrucks oder eines Unterdrucks im Hohlraum 212 kompensiert.
Es sollte beachtet werden, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind und im Rahmen des Schutzumfanges der Patentansprüche in vielfältiger Weise variiert werden können. Insbesondere können die Merkmale der den oben beschriebenen Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden. So ist es beispielsweise auch möglich, eine Spiegelanordnung vorzusehen, welche eine erste Aktuatorvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (also z. B. einen Piezoaktuator) und eine zweite Aktuatorvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel (Vorrichtung zur Innendruckvariation im Hohlraum) aufweist. Eine solche Spiegelanordnung kombiniert nicht nur die Vorteile der verschiedenen Ausführungsformen miteinander, sondern ermöglicht auch weitere Deformationsgeometrien bzw. -formen.
Ferner können beide Aktuierungsvorrichtungen in einstückigen Spiegelkörpern 210 oder in Spiegelkörpern, die aus Spiegelsubstrat 202, Seitenwand 206 und Rückwand 208 mehrstückig verbunden sind, vorgesehen sein.
Ferner muss die Seitenwand 206 nicht notwendigerweise am Rand des Spiegelsubstrats 202 vorgesehen werden, sondern kann auch beabstandet vom Rand radial nach innen versetzt angeordnet sein. 7 ist eine schematische Darstellung einer solchen Spiegelanordnung 200. Bei dieser Spiegelanordnung 200 ragt das Spiegelsubstrat 202 über die Seitenwand 206 hinaus. Es kann somit eine größere Spiegeloberfläche bei kleinerem Gewicht erreicht werden.
Ferner wurden verschiedene Ausgestaltungen für Spiegelanordnungen an Hand der Spiegelanordnung 200 der Lithographieanlage 100 erläutert. Die dargestellten Ausgestaltungen können jedoch selbstverständlich auch auf jeden anderen Spiegel der Lithographieanlage 100 angewendet werden.
Des Weiteren wurden Ausführungsbeispiele für eine Spiegelanordnung in einer EUV-Lithographieanlage erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf EUV-Lithographieanlagen beschränkt sondern kann auch auf andere Lithographieanlagen angewandt werden.
Des Weiteren muss der Piezoaktuator des ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiels nicht notwendigerweise in der Mitte des Spiegelsubstrats vorgesehen werden. Falls die Spiegelanordnung nicht parallel zur Erdoberfläche ist, oder mit anderen Worten, falls die Spiegelachse nicht mit der Richtung der Schwerkraft übereinstimmt, wie das z. B. bei den Spiegeln 116, 118 und 126 in 1 der Fall ist, dann ist auch die Gravitationsabweichung nicht gleichmäßig bzw. konzentrisch über das Spiegelsubstrat verteilt. In einem solchen Fall kann eine bessere Gravitationskompensation erreicht werden, wenn der Piezoaktuator 232 nicht in der Spiegelmitte sondern leicht exzentrisch angeordnet ist. Allerdings tritt auch in diesem Falle die größte Durchbiegung des Spiegels in einem Bereich innerhalb eines Radius von 20% und insbesondere 10% des Gesamtradius auf. Eine vorteilhafte Gravitationskompensation kann also bei schräggestellten Spiegeln erreicht werden, wenn der Piezoaktuator 232 innerhalb eines Bereich mit einem Radius von 20% und insbesondere 10% des Gesamtradius um die Mitte des Spiegels auf das Spiegelsubstrat wirkt. Es sollte beachtet werden, dass hierbei mit „Radius” die Hälfte des größten Durchmessers des Spiegels gemeint ist. Im Falle eines elliptischen Spiegels ist der „Radius” also die halbe Länge der größeren Halbachse. Unter der „Mitte des Spiegels” bzw. „Spiegelmitte” wird hierbei der Punkt verstanden, in welchem die Durchbiegung des Spiegelsubstrats bei einem horizontal ausgerichteten Spiegelsubstrat am größten ist.
Bezugszeichenliste

10: Spiegelanordnung
12: Spiegelsubstrat
14: Ausbuchtungen
16: Lagerelemente
100: EUV-Lithographieanlage
102: Strahlformungssystem
104: Beleuchtungssystem
106: Projektionssystem
108: EUV-Lichtquelle
110: Kollimator
112: Monochromator
114: EUV-Strahlung
116: erster Spiegel
118: zweiter Spiegel
120: Photomaske
122: Wafer
124: dritter Spiegel
200: vierter Spiegel, Spiegelanordnung
202: Spiegelsubstrat
204: reflektierende Oberfläche
206: Seitenwand
208: Rückwand
210: Spiegelkörper
212: Hohlraum
214: Lagerelemente
216: Innenfläche
230: Aktuierungsvorrichtung
232: Aktuator
234: Kontaktelement
236: Scheibe
238: ringförmiges Kontaktelement
300: Aktuierungsvorrichtung
302: Fluidreservoir
304: Pumpe
306: Fluidleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5986795 [0005]
US 5420436 B2 [0006]
US 6765712 B2 [0007]
US 6880942 B2 [0008]

Claims

Spiegelanordnung (200) für eine Lithographieanlage (100), aufweisend: einen Spiegelkörper (210) mit einem Spiegelsubstrat (202), an dessen Vorderseite eine reflektierende Oberfläche (204) vorgesehen ist, einer Rückwand (208), und einer Seitenwand (206), die sich zwischen dem Spiegelsubstrat (202) und der Rückwand (208) erstreckt, so dass das Spiegelsubstrat (202), die Seitenwand (206) und die Rückwand (208) einen Hohlraum (212) begrenzen; und eine Aktuierungsvorrichtung (300), welche eingerichtet ist, ein Fluid in den Hohlraum (212) einzubringen, so dass das Fluid einen gleichmäßigen Druck auf eine den Hohlraum (212) begrenzende Innenfläche (216) des Spiegelsubstrats (202) ausübt, der die reflektierende Oberfläche (204) deformiert.
Spiegelanordnung (200) gemäß Anspruch 1, wobei im Spiegelkörper (210) genau ein Loch vorgesehen ist, durch welches das Fluid in den Hohlraum (212) hineingepumpt bzw. daraus herausgepumpt werden kann.
Spiegelanordnung (200) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Hohlraum (212) komplett mit dem Fluid befüllbar ist.
Spiegelanordnung (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aktuierungsvorrichtung (300) eine Pumpe (304) zum Pumpen des Fluids in den bzw. aus dem Hohlraum (212) aufweist.
Spiegelanordnung (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dicke des Spiegelsubstrats (202) entlang dem Durchmesser des Spiegelsubstrats (202) derart variiert, dass ein Unterdruck oder Überdruck im Hohlraum (212) Deformationen des Spiegelsubstrats (202) aufgrund von Gravitationswirkung zumindest teilweise kompensiert.
Spiegelanordnung (200) für eine Lithographieanlage (100), aufweisend: einen Spiegelkörper (210) mit einem Spiegelsubstrat (202), an dessen Vorderseite eine reflektierende Oberfläche (204) vorgesehen ist, einer Rückwand (208), und einer Seitenwand (206), die sich zwischen dem Spiegelsubstrat (202) und der Rückwand (208) erstreckt, so dass das Spiegelsubstrat (202), die Seitenwand (206) und die Rückwand (208) einen Hohlraum (212) begrenzen; und eine Aktuierungsvorrichtung (230), welche im Hohlraum (212) zwischen dem Spiegelsubstrat (202) und der Rückwand (208) vorgesehen ist, und eingerichtet ist, ein elektrisches Signal in eine mechanische Kraft umzusetzen, die auf eine den Hohlraum (212) begrenzende Innenfläche (216) des Spiegelsubstrats (202) wirkt und die reflektierende Oberfläche (204) des Spiegelsubstrats (202) deformiert.
Spiegelanordnung (200) gemäß Anspruch 6, wobei die Aktuierungsvorrichtung (230, 300) einen Piezoaktuator (230), einen elektrostriktiven Aktuator, einen magnetostriktiven Aktuator oder einen Tauchspulenaktuator aufweist.
Spiegelanordnung (200) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Aktuierungsvorrichtung (230, 300) eingerichtet ist, auf einen punktförmigen Bereich der Innenfläche (216) des Spiegelsubstrats (202) einzuwirken.
Spiegelanordnung (200) gemäß Anspruch 8, wobei der punktförmige Bereich in der Mitte der Innenfläche (216) des Spiegelsubstrats (202) angeordnet ist.
Spiegelanordnung (200) gemäß Anspruch 8, wobei der punktförmige Bereich außerhalb der Mitte der Innenfläche (216) des Spiegelsubstrats (202), insbesondere innerhalb eines Radius von 20% und vorzugsweise 10% des Gesamtradius um die Mitte der Innenfläche (216) des Spiegelsubstrats (202) angeordnet ist.
Spiegelanordnung (200) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Aktuierungsvorrichtung (230, 300) eingerichtet ist, auf einen ringförmigen Bereich der Innenfläche (216) des Spiegelsubstrats (202) einzuwirken.
Spiegelanordnung (200) gemäß Anspruch 11, wobei die Aktuierungsvorrichtung (230, 300) eine Vorrichtung (236, 238) aufweist, um den von der Aktuierungsvorrichtung (230, 300) erzeugten Druck auf den ringförmigen Bereich der Innenfläche (216) des Spiegelsubstrats (202) zu verteilen.
Spiegelanordnung (200) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei die Aktuierungsvorrichtung (230, 300) in einem ersten Betriebszustand mit der Innenfläche (216) des Spiegelsubstrats (202) in Kontakt ist und auf diese Druck ausübt, und in einem zweiten Betriebszustand mit der Innenfläche (216) des Spiegelsubstrats (202) nicht in Kontakt ist und auf diese keinen Druck ausübt.
Spiegelanordnung (200) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei die Aktuierungsvorrichtung (230) eingerichtet ist, die mechanische Kraft in einem Winkel kleiner 5 Grad gegenüber der Flächennormalen auf die Innenfläche (216) des Spiegelsubstrats (202) auszuüben.
Spiegelanordnung (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner Lagerelemente (214) zum Lagern der Spiegelanordnung (200) an einem Strukturelement einer Lithographieanlage (100) vorgesehen sind, und wobei die Lagerelemente (214) an der Rückseite der Rückwand (208) angebunden sind.
Spiegelanordnung (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenwand (206) einstückig mit dem Spiegelsubstrat (202) ausgebildet ist.
Spiegelanordnung (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spiegelsubstrat (202), die Seitenwand (206) und die Rückwand (208) einstückig ausgebildet sind.
Spiegelanordnung (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spiegelanordnung (200) einen Hohlspiegel bildet.
Lithographieanlage (100) mit mindestens einer Spiegelanordnung (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.