DE102012218220A1

DE102012218220A1 - Projection exposure system for semiconductor lithography, has retainer that is arranged in reduction kinematics unit, such that space between support unit and bearing point is varied to specific range

Info

Publication number: DE102012218220A1
Application number: DE201210218220
Authority: DE
Inventors: Nicolas Schmidts
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2013-11-14

Abstract

The system has a support unit (1) that is set to support components of main portion. A bearing unit (2) is provided for bearing support unit at bearing point in space. A retainer (264) is arranged in support structure for receiving a spacer element (265) with a predetermined thickness for adjusting the space. The retainer is arranged in reduction kinematics unit (26), such that space between support unit and bearing point is varied to specific range.

Description

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, bei welcher in einer Tragstruktur wie beispielsweise einem Gehäuse eine Halterung für eine Komponente der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet ist. Bei der Komponente kann es sich beispielsweise um ein optisches Element wie eine Linse oder einen Spiegel handeln. Dabei sind in der Regel an die Positioniergenauigkeit optischer Elemente in einer Projektionsbelichtungsanlage hohe Anforderungen gestellt. Üblicherweise wird die Positionierung der Halterung und damit des optischen Elements in der Anlage dadurch erreicht, dass die Halterung über sogenannte Spacer, also Abstandshalter, mit dem Gehäuse oder einer Tragstruktur der Anlage verbunden ist. Je nach Dimensionierung dieser Spacer kann dann die Ausrichtung der optischen Elemente in der Projektionsbelichtungsanlage angepasst werden. Bei einer direkten, also unmittelbaren Integration der Spacer zwischen der Halterung und der Tragstruktur beziehungsweise dem Gehäuse besteht nach dem Stand der Technik die Problematik, dass Ungenauigkeiten der Spacer oder auch Setzeffekte beim Anbringen der Spacer sich unmittelbar auf die Positioniergenauigkeit der Halterung und damit des optischen Elements auswirken. Zur Korrektur eventuell auftretender Ungenauigkeiten ist es dann erforderlich, eine sehr große Anzahl verschiedener Spacer bereit zu stellen, die sich nur um minimale Beträge im Hinblick auf ihre Abmessungen unterscheiden. Dadurch wird es vergleichsweise aufwändig, das notwendige Zubehör für die Justierung beziehungsweise Nachjustierung von Halterungen in Projektionsbelichtungsanlagen vorzuhalten. The invention relates to a projection exposure apparatus for semiconductor lithography, in which a holder for a component of the projection exposure apparatus is arranged in a support structure such as a housing. The component may be, for example, an optical element such as a lens or a mirror. In this case, high demands are generally placed on the positioning accuracy of optical elements in a projection exposure apparatus. Usually, the positioning of the holder and thus of the optical element in the system is achieved in that the holder via so-called spacers, so spacers, is connected to the housing or a supporting structure of the system. Depending on the dimensions of these spacers, the orientation of the optical elements in the projection exposure apparatus can then be adapted. In a direct, ie direct integration of the spacer between the holder and the support structure or the housing according to the prior art, the problem that inaccuracies of the spacer or setting effects when attaching the spacer directly on the positioning accuracy of the holder and thus the optical element impact. To correct any inaccuracies that may occur, it is then necessary to provide a very large number of different spacers, which differ only by minimal amounts in terms of their dimensions. This makes it comparatively complicated to provide the necessary accessories for the adjustment or readjustment of brackets in projection exposure systems.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie bereitzustellen, bei welcher eine Feinpositionierung von Halterungen in einer Tragstruktur beziehungsweise einem Gehäuse gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht erreicht wird. The invention has as its object to provide a projection exposure apparatus for semiconductor lithography, in which a fine positioning of holders in a support structure or a housing over the prior art is achieved in a simplified manner.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung. This object is achieved by the projection exposure apparatus having the features of the independent claim. The subclaims relate to advantageous embodiments and developments of the invention.

Die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie zeigt eine in einer Tragstruktur, z. B. einem Gehäuse, angeordnete Halterung für mindestens eine Komponente der Projektionsbelichtungsanlage, beispielsweise ein optisches Element wie eine Linse oder einen Spiegel. Ferner zeigt die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage mindestens eine Lagereinheit zur Lagerung der Halterung an einer Lagerstelle an der Tragstruktur in einem Abstand A zur Halterung. Eine derartige Lagereinheit kann beispielsweise eine Komponente einer Hexapodlagerung, ein sogenanntes Hexapodbein, enthalten. Daneben zeigt die Lagereinheit eine Aufnahme zur Aufnahme eines Abstandshalterelementes mit einer vorgegebenen Dicke D zur Einstellung des Abstandes A. Erfindungsgemäß weist die Lagereinheit eine Untersetzungskinematik auf, mit welcher der Abstand zwischen der Halterung und der Lagerstelle um einen Wert ΔA variiert werden kann und die Aufnahme ist innerhalb oder an einer an der Lagereinheit angeordneten Untersetzungskinematik angeordnet. Unter einer Untersetzungskinematik ist vorliegend eine Vorrichtung zu verstehen, mit welcher eine Bewegung über einen bestimmten Weg in eine Bewegung um einen um ein bestimmtes Untersetzungsverhältnis reduzierten Weg umgesetzt werden kann. Als Beispiele derartiger Untersetzungskinematiken sind Hebel oder auch Getriebe zu nennen.The projection exposure apparatus according to the invention for semiconductor lithography shows one in a support structure, for. As a housing, arranged holder for at least one component of the projection exposure apparatus, for example, an optical element such as a lens or a mirror. Furthermore, the projection exposure apparatus according to the invention shows at least one bearing unit for mounting the holder at a bearing point on the support structure at a distance A from the holder. Such a storage unit may contain, for example, a component of a Hexapodlagerung, a so-called Hexapodbein. In addition, the bearing unit shows a receptacle for receiving a spacer element with a predetermined thickness D for adjusting the distance A. According to the invention, the bearing unit has a reduction kinematics, with which the distance between the holder and the bearing can be varied by a value .DELTA.A and the recording is arranged inside or on a arranged on the bearing unit reduction kinematics. In this case, a reduction kinematics means a device with which a movement over a specific path into a movement can be implemented by a path reduced by a specific reduction ratio. As examples of such reduction kinematics lever or gear should be mentioned.

Die Wirkung der Anwendung der Untersetzungskinematik besteht im Wesentlichen darin, dass die Halterung wesentlich exakter in der Anlage positioniert werden kann als aus dem Stand der Technik bekannt. Positionierfehler oder Ungenauigkeiten von Spacern wie auch Setzeffekte werden, um das Untersetzungsverhältnis reduziert, an die Halterung weitergegeben, so dass einerseits die Erstjustierung der Halterung in der Anlage vereinfacht wird und andererseits auch Lifetime-Effekte wie ein Setzen von Spacern sich in einem erheblich reduzierten Umfang auswirken, wodurch Zeitvorteile sowohl bei der Erstinbetriebnahme wie auch bei der Wartung einer erfindungsgemäß ausgestatteten Anlage verwirklicht werden können.The effect of using the reduction kinematics consists essentially in that the holder can be positioned much more accurately in the system as known from the prior art. Positioning errors or inaccuracies of spacers as well as set effects are reduced to the reduction ratio, passed to the holder, so that on the one hand the Erstjustierung the holder is simplified in the system and on the other hand, lifetime effects such as setting spacers affect to a significantly reduced extent whereby time advantages can be realized both during the initial startup as well as in the maintenance of a system according to the invention equipped.

Darüber hinaus gestattet es die Verwendung einer separaten Aufnahme, Abstandshalterelemente ohne vollständige Demontage der Lagereinheit zu wechseln. Daneben können die verwendeten Abstandshalterelemente auch vergleichsweise einfach gestaltet werden. Insbesondere erübrigt es sich, die Abstandhalterelemente mit Ausnehmungen oder Schlitzen zu versehen, um sie überhaupt anbringen zu können.In addition, the use of a separate receptacle allows spacer elements to be changed without completely disassembling the bearing unit. In addition, the spacer elements used can also be made relatively simple. In particular, it is unnecessary to provide the spacer elements with recesses or slots in order to install them at all.

Dadurch, dass die Untersetzungskinematik als Hebel, insbesondere als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist, mit dessen Lastarm die Halterung verbunden ist, kann eine konstruktiv vergleichsweise einfache Realisation der Erfindung erreicht werden.Characterized in that the reduction kinematics is designed as a lever, in particular as a two-armed lever, with the load arm, the holder is connected, a structurally comparatively simple realization of the invention can be achieved.

Der Hebel kann dabei beweglich mit einer Hebelbasis verbunden sein und mindestens ein Abstandshalterelement kann zwischen dem Kraftarm und der Hebelbasis vorhanden sein, durch welches die Anordnung des Kraftarmes gegenüber der Hebelbasis festgelegt werden kann. Bei dem Abstandshalterelement kann es sich beispielsweise um einen Spacer handeln, also ein üblicherweise metallisch oder keramisch ausgebildetes Planplättchen mit definierten Abmessungen.The lever may be movably connected to a lever base and at least one spacer element may be present between the power arm and the lever base, by means of which the arrangement of the power arm relative to the lever base can be determined. The spacer element may, for example, be a spacer, that is to say a spacer Metallic or ceramic designed flat plate with defined dimensions.

Daneben kann das Abstandshalterelement auch als Schraube, Keil oder Schieber ausgebildet sein. Im Fall der Verwendung einer Schraube kann diese beispielweise in ein Gewinde in der Basis eingedreht sein und mit einem Ende auf den Kraftarm des Hebels wirken. Durch ein Verdrehen der Schraube kann dann eine Bewegung des Hebels erreicht werden.In addition, the spacer element can also be designed as a screw, wedge or slide. In the case of using a screw, for example, this can be screwed into a thread in the base and act with one end on the power arm of the lever. By turning the screw then a movement of the lever can be achieved.

Insbesondere bei der Verwendung von Spacern als Abstandhalteelemente ist es vorteilhaft, dass der Kraftarm und/oder die Hebelbasis eine Aufnahme zur Aufnahme des Abstandshalterelementes aufweisen. Hierdurch kann eine sichere Befestigung des Abstandshaltelementes erreicht werden.In particular, when using spacers as spacer elements, it is advantageous that the force arm and / or the lever base have a receptacle for receiving the spacer element. In this way, a secure attachment of the spacer element can be achieved.

Wenn eine Mehrzahl von Aufnahmen mit unterschiedlichen Abmessungen und/oder an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, kann mit einem einzigen Spacer allein durch die Wahl der Aufnahme, in welcher er angeordnet wird, eine Vielzahl von Positioniermöglichkeiten verwirklicht werden.If a plurality of receptacles are arranged with different dimensions and / or at different positions, a large number of positioning possibilities can be realized with a single spacer solely by the choice of the receptacle in which it is arranged.

Wenn der Hebel abgewinkelt, insbesondere L-förmig ausgebildet ist, kann eine besonders raumsparende Ausführung der Erfindung erreicht werden.If the lever angled, in particular L-shaped, a particularly space-saving embodiment of the invention can be achieved.

Für das Untersetzungsverhältnis ist ein Bereich zwischen 1:5–1:15, insbesondere im Bereich von ca. 1:10, vorteilhaft.For the reduction ratio is a range between 1: 5-1: 15, in particular in the range of about 1:10, advantageous.

Dadurch, dass mindestens ein Arm des Hebels elastisch ausgebildet ist, eröffnen sich weitere Möglichkeiten im Hinblick auf eine Feinjustage.The fact that at least one arm of the lever is elastic, opens up further possibilities with regard to a fine adjustment.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.The invention will be explained with reference to the drawing.

Es zeigt:It shows:

1 eine exemplarische Ausführungsform der Erfindung, in welcher die erfindungsgemäße Untersetzungskinematik zur Anwendung kommt; und 1 an exemplary embodiment of the invention, in which the reduction cinematic invention is used; and

2 eine Teildarstellung der erfindungsgemäßen Untersetzungskinematik. 2 a partial view of the reduction cinematic invention.

3 eine Variante der Erfindung. 3 a variant of the invention.

In 1 ist eine Halterung 1 für eine Projektionsbelichtungsanlage dargestellt, mittels welcher eine Komponente eines optischen Systems beispielsweise eine Linsen- oder Spiegelbaugruppe einer Projektionsbelichtungsanlage in der Anlage positioniert bzw. gehaltert werden kann. Dabei kommt einer exakten Positionierung der Halterung 1 und damit einer in ihr angeordneten Komponente gegenüber den übrigen Komponenten der übergeordneten Projektionsbelichtungsanlage eine erhebliche Bedeutung für die Gesamtfunktionalität des Systems zu. Für eine derartige Positionierung werden im vorliegenden Beispiel die Lagereinheiten 2 verwendet, welche zwischen der Halterung 1 und einer nicht dargestellten Tragstruktur angeordnet sind, und welche die Halterung 1 gegenüber der Tragstruktur, beispielsweise gegenüber einem Gehäuse eines Projektionsobjektivs oder auch eines Beleuchtungssystems, abstützen. Die Lagereinheit 2 weist ein Stützelement 23 auf, welches im vorliegenden Beispiel als sogenanntes Hexapodbein ausgebildet und welches üblicherweise aus Edelstahl gefertigt ist. Das Stützelement 23 stützt sich dabei mittels der Anschlussplatte 24 an der nicht dargestellten Tragstruktur ab. Im vorliegenden Beispiel ist für eine erste Positionierung der Halterung 1 zwischen der Anschlussplatte 24 und dem Stützelement 23 der Standardspacer 25 vorgesehen, welcher wechselbar ausgebildet ist. Durch die Verwendung von Standardspacern 25 unterschiedlicher Stärke kann eine erste Grobpositionierung der Halterung 1 in dem System vorgenommen werden. Eine Feinjustierung kann, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt, dann über die Untersetzungskinematik 26 erreicht werden, die im vorliegenden Beispiel zwischen dem Stützelement 23 und der Halterung 1 angeordnet ist. Bereits in 1 wird erkennbar, dass durch eine Anpassung der Untersetzungskinematik 26 eine Feinjustierung der Halterung 1 im übergeordneten System erreicht werden kann. Details zu der Untersetzungskinematik 26 werden anhand der nachfolgenden 2 näher erläutert.In 1 is a holder 1 for a projection exposure system, by means of which a component of an optical system, for example, a lens or mirror assembly of a projection exposure system can be positioned or held in the system. This is an exact positioning of the holder 1 and thus a component arranged in it relative to the other components of the parent projection exposure apparatus a significant importance for the overall functionality of the system. For such a positioning in the present example, the storage units 2 used, which is between the bracket 1 and a support structure, not shown, are arranged, and which the holder 1 relative to the supporting structure, for example against a housing of a projection lens or even a lighting system support. The storage unit 2 has a support element 23 on, which is formed in the present example as so-called Hexapodbein and which is usually made of stainless steel. The support element 23 supports itself by means of the connection plate 24 on the supporting structure, not shown. In the present example is for a first positioning of the bracket 1 between the connection plate 24 and the support element 23 the standard spacer 25 provided, which is designed to be changeable. By using standard spacers 25 different strength can be a first rough positioning of the holder 1 be made in the system. A fine adjustment can, as shown in the present embodiment, then on the reduction cinematic 26 be achieved, in the present example between the support element 23 and the holder 1 is arranged. Already in 1 becomes apparent that by an adaptation of the reduction kinematics 26 a fine adjustment of the holder 1 can be achieved in the parent system. Details of the reduction kinematics 26 will be based on the following 2 explained in more detail.

2 zeigt anhand einer vergrößerten Schnittdarstellung die prinzipielle Funktionsweise einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Untersetzungskinematik 26. Gut erkennbar in 2 ist die zweiteilige Ausführungsform mit Hebel 261 und Hebelbasis 262, auf welcher sich der Hebel 261 kippbar um den Angelpunkt 263 abstützt. Der Angelpunkt 263 kann im vorliegenden Fall als Steg ausgebildet und insbesondere einstückig mit dem Hebel 261 und der Hebelbasis 262 ausgebildet sein. Der L-förmig ausgeführte Hebel 261 kann insbesondere um eine senkrecht zur Zeichnungsebene und durch den Angelpunkt 263 verlaufende Kippachse verkippt werden. Dadurch, dass sich das Stützelement 23 hinsichtlich seiner Rotationssymmetrieachse 232 etwas versetzt gegenüber dem Angelpunkt 263 befindet, wird die Gesamtlänge der Lagereinheit 2 bei einer Verkippung des Hebels 261 um kleine Auslenkungen verändert, so dass die Untersetzungskinematik 26 eine extrem feine Positionierung der Halterung 1 erlaubt. Ein bei der Bewegung auftretender seitlicher Versatz des Stützelements 23 kann insbesondere durch die Ausgleichsstrukturen 231, welche als Sollbiegestellen ausgeführt sind, abgefangen werden. 2 shows an enlarged sectional view of the basic operation of a first embodiment of the reduction cinematic invention 26 , Well recognizable in 2 is the two-part embodiment with lever 261 and lever base 262 on which the lever is located 261 tiltable around the pivot 263 supported. The pivot 263 can be formed in the present case as a web and in particular integrally with the lever 261 and the lever base 262 be educated. The L-shaped lever 261 in particular around a plane perpendicular to the plane and through the pivot point 263 tipping tilting axis are tilted. Thereby, that the support element 23 with respect to its rotational symmetry axis 232 slightly offset from the pivot 263 is located, the total length of the storage unit 2 at a tilt of the lever 261 changed by small deflections, so that the reduction cinematic 26 an extremely fine positioning of the holder 1 allowed. A occurring during the movement lateral offset of the support element 23 especially through the compensation structures 231 , which are designed as predetermined bending points to be intercepted.

Die Einstellung der Verkippung des Hebels 261 erfolgt im vorliegenden Beispiel dadurch, dass in die Aufnahme 264 zwischen Hebel 261 und Hebelbasis 262 Abstandshalterelemente 265 eingebracht werden, welche die Orientierung des Hebels 261 zur Hebelbasis 262 und damit die Gesamtlänge der Lagereinheit 2 bestimmen. Durch das aus 2 hervorgehende hohe Untersetzungsverhältnis kann eine sehr präzise Justage bei gleichzeitiger größtmöglicher Kompensation von Fertigungsfehlern erreicht werden. Die Wechselbarkeit der Abstandshalterelemente 265 in der Aufnahme 264 erlaubt es darüber hinaus, während des Betriebs der Vorrichtung auftretende Relaxations- oder Alterungseffekte durch die Fertigung und den Einsatz neuer Abstandshalterelemente ständig präzise zu kompensieren. The adjustment of the tilt of the lever 261 takes place in the present example in that in the recording 264 between levers 261 and lever base 262 Spacer elements 265 are introduced, which the orientation of the lever 261 to the lever base 262 and thus the total length of the storage unit 2 determine. By the out 2 resulting high reduction ratio, a very precise adjustment while the greatest possible compensation of manufacturing errors can be achieved. The changeability of the spacer elements 265 in the recording 264 moreover, it allows constantly occurring during the operation of the device relaxation or aging effects through the manufacture and use of new spacer elements constantly compensate precisely.

Eine alternative Ausführungsform zur 2 ist in 3 gezeigt. Die dort gezeigte Struktur entspricht im Wesentlichen der bereits in 2 erläuterten, jedoch mit der Modifikation, dass im Bereich zwischen Hebel 261 und Hebelbasis 262 eine Mehrzahl von unterschiedlich dimensionierten Aufnahmen 264a bis 264c an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind. Damit kann aufgrund der Geometrie der Anordnung auch mit einem einzigen vorgefertigten Abstandshalterelement allein durch die Wahl der Aufnahme, in welcher es angeordnet wird, eine Feinjustage erreicht werden. An alternative embodiment of the 2 is in 3 shown. The structure shown there corresponds essentially to that already in 2 explained, however, with the modification that in the area between lever 261 and lever base 262 a plurality of different sized recordings 264a to 264c are arranged at different positions. Thus, due to the geometry of the arrangement even with a single prefabricated spacer element alone by the choice of the recording in which it is arranged, a fine adjustment can be achieved.

Claims

Projection exposure apparatus for semiconductor lithography, comprising a support arranged in a support structure ( 1 ) for at least one component of the projection exposure apparatus, with at least one storage unit ( 2 ) for mounting the holder at a bearing point on the support structure at a distance A to the holder ( 1 ) and a recording ( 264 ) for receiving a spacer element ( 265 ) with a predetermined thickness D for adjusting the distance A, characterized in that the receptacle ( 264 ) within or at one of the storage units ( 2 ) arranged reduction kinematics ( 26 ) is arranged, with which the distance between the holder ( 1 ) and the bearing can be varied by a value .DELTA.A.

Projection exposure apparatus according to claim 1, characterized in that the reduction kinematics ( 26 ) is designed as a lever.

Projection exposure apparatus according to claim 2, characterized in that the lever is designed as a two-armed lever, with the load arm, the holder is connected.

Projection exposure apparatus according to claim 3, characterized in that the lever is movable with a lever base ( 262 ) and at least one spacer element ( 265 ) between the power arm and the lever base ( 262 ) is provided, by which the arrangement of the power arm relative to the lever base ( 262 ).

Projection exposure apparatus according to claim 4, characterized in that the force arm and / or the lever base ( 262 ) the recording ( 264 ) for receiving the spacer element ( 265 ) exhibit.

Projection exposure apparatus according to claim 5, characterized in that a plurality of images ( 264a . 264b . 264c ) are arranged with different dimensions and / or at different positions.

Projection exposure apparatus according to one of the preceding claims 2-6, characterized in that the lever is angled, in particular L-shaped.

Projection exposure apparatus according to one of the preceding claims 1-7, characterized in that the reduction ratio in the range between 1: 5-1: 15, in particular in the range of about 1:10.

Projection exposure apparatus according to one of the preceding claims 4, 7 or 8, characterized in that the spacer element ( 265 ) is formed at least as part of a screw, a slider or a wedge.

Projection exposure apparatus according to one of the preceding claims 2-9, characterized in that at least one arm of the lever is designed to be elastic.