DE102013213544A1 - Support system and projection exposure system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Tragsystem (7) für ein Spiegelsubstrat (1) für EUV-Spiegel, mit einem Außenring (4) zur Verbindung mit einer Tragstruktur einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Außenring (4) mit mindestens einem Steg (5) im Inneren des Außenrings (4) verbunden ist und wobei mit dem mindestens einen Steg (5) mindestens ein Kontaktteil (6) verbunden ist. Daneben betrifft die Erfindung eine mit einem erfindungsgemäßen Tragsystem ausgestattete Projektionsbelichtungsanlage (111).The invention relates to a support system (7) for a mirror substrate (1) for EUV mirrors, with an outer ring (4) for connection to a support structure of an EUV projection exposure apparatus, wherein the outer ring (4) with at least one web (5) in the interior the outer ring (4) is connected and wherein at least one contact part (6) is connected to the at least one web (5). In addition, the invention relates to a projection exposure system (111) equipped with a support system according to the invention.
Description
Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, insbesondere für die EUV-Halbleiterlithographie, mit einem Tragsystem für einen sogenannten mehrfach obskurierten Spiegel. Unter einem obskurierten Spiegel ist dabei ein Spiegel als Teil des Abbildungssystems der Projektionsbelichtungsanlage zu verstehen, welcher eine Mehrzahl von Durchbrüchen (Öffnungen, Löcher) aufweist. Die Durchbrüche werden dazu verwendet, eine Maske, ein sogenanntes Reticle, durch den Spiegelkörper hindurch zu beleuchten. Die Beleuchtung durch den Spiegelkörper hindurch wird dadurch erforderlich, dass bei steigender numerischer Apertur die üblicherweise zum Einsatz kommende Beleuchtung der Maske von der Seite her nicht mehr praktikabel ist, da geringe Strahl-Inzidenzwinkel gefordert sind um eine hohe Reflektivität zu gewährleisten. Anzustreben ist vielmehr ein gegenüber der Normalen der Objektebene kleiner Einfallswinkel, insbesondere von unter 8°. Ein derartiger Winkel lässt sich, mit vergrößerter NA wie bereits angedeutet, vorteilhaft dadurch erreichen, dass das Reticle durch vorbestimmte und ausgelegte Durchbrüche hindurch beleuchtet wird. Das von dem Reticle reflektierte Licht trifft dann auf nicht ausgesparte Bereiche des Spiegels und wird hierdurch in das Projektionsobjektiv zur Bildgebung reflektiert. Der Spiegel ist derart konzipiert, dass Spiegelzonen für den Durchlass zum Reticle und Spiegelzonen für die Reflexion zum Abbildungsobjektiv vorhanden sind. Die durchlöcherte Zone des Spiegels, die für die Reflexion in Richtung Abbildungsobjektiv relevant ist, ist in Anzahl, Dimensionierung und Ortslage entsprechend der am Reticle erzeugten Beugungsordnungen der Strahlen so ausgelegt, dass nach der Reflexion am Reticle die Beugungen nicht durch die Löcher hindurch, sondern an den nicht durchlöcherten Spiegelbereichen zum Objektiv hin reflektiert werden.The invention relates to a projection exposure apparatus for semiconductor lithography, in particular for EUV semiconductor lithography, with a support system for a so-called multi-obscured mirror. Under an obscured mirror is a mirror as part of the imaging system of the projection exposure system to understand, which has a plurality of openings (openings, holes). The breakthroughs are used to illuminate a mask, a so-called reticle, through the mirror body. The illumination through the mirror body is required by the fact that with increasing numerical aperture, the usually used illumination of the mask from the side is no longer practicable, since low beam angle of incidence are required to ensure a high reflectivity. Rather, it is desirable to have a small angle of incidence, in particular of less than 8 °, with respect to the normal of the object plane. Such an angle, with increased NA as already indicated, can advantageously be achieved by illuminating the reticle through predetermined and designed apertures. The light reflected by the reticle then strikes unrecessed areas of the mirror and is thereby reflected into the projection lens for imaging. The mirror is designed in such a way that there are mirror zones for the passage to the reticle and mirror zones for the reflection to the imaging lens. The perforated zone of the mirror, which is relevant for the reflection in the direction of the imaging lens, is designed in number, dimensioning and spatial position corresponding to the diffraction orders of the beams generated at the reticle so that after the reflection at the reticle the diffractions do not pass through the holes, but at the non-perforated mirror areas are reflected towards the lens.
Die Verteilung der Durchbrüche bzw. Löcher über das Spiegelsubstrat hinweg ist optimiert ausgebildet, so dass unerwünschte Beugungsordnungen ausgeblendet werden und eine maximale Flexibilität für die Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungssettings gewährleistet werden kann. Bedingt durch die erwünschten geringen Dicken, insbesondere Mittendicken des Spiegels und die erwähnten Durchbrüche (Löcher) steigen aufgrund der damit einhergehenden geringeren Gesamtsteifigkeit des Spiegels die Anforderungen an die mechanische Halterung. Wesentlich bei der Halterung ist dabei, den Spiegel über die gesamte Spiegelfläche hinweg definiert und möglichst deformationsarm zu haltern. Die üblicherweise nach dem Stand der Technik zum Einsatz kommenden Konzepte, wie beispielsweise eine Halterung ausschließlich am Rand des Spiegels, reichen hier in vielen Fällen nicht mehr aus. The distribution of the openings or holes across the mirror substrate is optimized so that unwanted diffraction orders are masked out and maximum flexibility for setting different lighting settings can be ensured. Due to the desired low thicknesses, in particular center thicknesses of the mirror and the aforementioned openings (holes) increase due to the concomitant lower overall stiffness of the mirror, the requirements for the mechanical support. It is essential in the case of the holder to define the mirror over the entire mirror surface and to support it with as little deformation as possible. The conventionally used according to the prior art concepts, such as a holder exclusively on the edge of the mirror, are not sufficient here in many cases.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Tragsystem für einen Spiegel in einer Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit einem durchbrochenen, insbesondere mehrfach obskurierten Spiegel, anzugeben, welches eine möglichst definierte und deformationsarme Lagerung des Spiegels ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide a support system for a mirror in a projection exposure apparatus, in particular an EUV projection exposure apparatus with a perforated, in particular multi-obscured mirror, which allows a defined as possible and low-deformation mounting of the mirror.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.This object is achieved by the device having the features listed in
Das erfindungsgemäße Tragsystem für ein Spiegelsubstrat für EUV-Spiegel, zeigt einen Außenring zur Verbindung mit einer Tragstruktur einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, der mit mindestens einem Steg im Inneren des Außenrings verbunden ist. Das Innere des Außenringes ist hierbei der von dem Außenring begrenzte, insbesondere kreisförmige Bereich. Der Steg ist mit mindestens einem Kontaktteil oder einem weiteren Steg verbunden. Das Kontaktteil des Spiegels dient dabei zur Aufhängung bzw. Abstützung des EUV-Spiegels.The support system for a mirror substrate for EUV mirror according to the invention, shows an outer ring for connection to a support structure of an EUV projection exposure system, which is connected to at least one web inside the outer ring. The interior of the outer ring is in this case limited by the outer ring, in particular circular area. The bridge is connected to at least one contact part or another bridge. The contact part of the mirror serves to suspend or support the EUV mirror.
Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Tragsystem ist die damit erreichbare hohe Lagestabilität des Spiegelsubstrates in Verbindung mit reduzierten mechanischen Spannungen im Spiegelmaterial und in Verbindung damit auch einer geringen Spiegeldeformation an der Oberfläche des Spiegels, wodurch sich die optischen Eigenschaften des Spiegels vorteilhaft beeinflussen lassen. Durch die geeignete Wahl der Geometrie der Stege wie auch der Kontaktteile tritt nur eine geringe bzw. keine Vignettierung der durch die Löcher tretenden Strahlen auf. An advantage of the support system according to the invention is the high positional stability of the mirror substrate which can be achieved in conjunction with reduced mechanical stresses in the mirror material and in conjunction therewith also low mirror deformation on the surface of the mirror, whereby the optical properties of the mirror can be advantageously influenced. Due to the suitable choice of the geometry of the webs as well as the contact parts occurs only a small or no vignetting of passing through the holes beams.
Bei den zu lagernden Spiegeln kann es sich insbesondere um Spiegel mit einem Spiegelsubstrat aus Kupfer oder Silizium handeln, welche eine Dicke von ca. 2 bis 10 mm und einen Durchmesser im Bereich von 100 mm und auch darüber aufweisen. Auch eine Fertigung des Spiegelsubstrats unter Verwendung von Aluminium, Quarz oder optischen Gläsern ist denkbar. Die aktive Schicht des Spiegels kann insbesondere aus einer Mehrzahl von einander sich abwechselnden Schichten unter Verwendung von Molybdän und Silizium als sogenannter MoSi-Multilayer ausgebildet sein.The mirrors to be stored may in particular be mirrors with a mirror substrate made of copper or silicon, which have a thickness of about 2 to 10 mm and a diameter in the range of 100 mm and also above it. A production of the mirror substrate using aluminum, quartz or optical glasses is conceivable. The active layer of the mirror may in particular be formed from a plurality of alternating layers using molybdenum and silicon as a so-called MoSi multilayer.
Es ist von Vorteil, wenn der Steg mit dem Außenring einstückig ausgebildet ist, da so eine hohe Steifigkeit zur Stützung des Spiegels erreicht wird. Somit wird das Setzverhalten von z. B. kraftschlüssigen Verbindungen vermieden und eine hohe dynamische Steifigkeit erreicht. Monolithische Körper weisen höhere Eigenfrequenzen auf als z. B. Schraubverbindungen.It is advantageous if the web is integrally formed with the outer ring, since so a high rigidity to support the mirror is achieved. Thus, the setting behavior of z. B. non-positive connections avoided and achieved a high dynamic stiffness. Monolithic bodies have higher natural frequencies than z. B. screw.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der Steg einen von der Geraden abweichenden Verlauf, insbesondere einen Spline-Verlauf aufweist. So können möglichst gleiche Materialstärken im Bereich der Löcher im Spiegelsubstrat gewährleistet werden, da das Spiegelsubstrat durch den Spline-förmig optimierten Verlauf der Stege lokal angepasst stabilisiert werden kann. Dabei kann es sich bei dem Spline gegebenenfalls auch stückweise um einen linearen Spline oder um einen Spline aus Polynomen höherer Ordnung handeln. It is also advantageous if the web has a course deviating from the straight line, in particular a spline profile. In this way, it is possible to ensure material thicknesses which are as equal as possible in the region of the holes in the mirror substrate, since the mirror substrate can be stabilized locally by the spline-shaped, optimized profile of the webs. Optionally, the spline may also be a piecewise spline or a spline of higher order polynomials.
Eine trapezförmige Ausbildung des Stegs hat den Vorteil, dass sie zum einen eine ausreichende Festigkeit bzw. Steifigkeit gewährleistet und zum anderen Strahlbeschneidungen verringert werden und die Intensität des für den Belichtungsprozess zur Verfügung stehenden Lichts somit erhalten bleibt bzw. der Lichtverlust verringert wird.A trapezoidal design of the web has the advantage that on the one hand ensures sufficient rigidity and on the other hand beam trimming be reduced and the intensity of the light available for the exposure process is thus maintained or the loss of light is reduced.
Von Vorteil ist ferner, wenn das Tragsystem drei Kontaktteile umfasst, da auf diese Weise eine quasi bestimmte Lagestabilität des Spiegelsubstrats gewährleistet werden kann. Für bestimmte Spiegelgeometrien ist eine Verwendung von mehr als 3 Kontaktteilen nicht zu umgehen, um eine gewisse Deformationsstabilität zu erreichen.It is also advantageous if the support system comprises three contact parts, since in this way a quasi-specific positional stability of the mirror substrate can be ensured. For certain mirror geometries, a use of more than 3 contact parts can not be avoided in order to achieve a certain deformation stability.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das mindestens eine Kontaktteil hohlzylindrisch oder hohlkonisch ausgebildet, was ebenfalls wie die bereits angesprochene trapezförmige Ausbildung der Stege zu einer Verringerung einer Strahlbeschneidung führt.In a further advantageous embodiment, the at least one contact part is hollow-cylindrical or hollow-conical, which likewise leads to a reduction of beam trimming, like the already mentioned trapezoidal design of the webs.
Auch von Vorteil ist es, wenn das Spiegelsubstrat eine V-Nut an der Seitenwand eines Lochs aufweist, so kann beispielsweise besonders einfach eine definierte Halterung erreicht werden.It is also advantageous if the mirror substrate has a V-groove on the side wall of a hole, so for example, a defined support can be achieved particularly easily.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der V-Nut an der Seitenwand eines Lochs im Spiegelsubstrat ist, wenn diese umlaufend ausgebildet ist. Dies führt dazu, dass an die Aufhängung an beliebigen Stellen am Innenumfang des Loches angesetzt werden kann und sich somit weitere Designfreiheitsgrade ergeben. Weiterhin liegt ein kugelförmiges Kontaktteil immer in einer V-Nut an, wenn zur Aufhängung maximal drei Kugeln verwendet werden.An advantageous embodiment of the V-groove on the side wall of a hole in the mirror substrate, if this is formed circumferentially. As a result, it can be attached to the suspension anywhere on the inner circumference of the hole and thus result in more design degrees of freedom. Furthermore, a spherical contact part is always in a V-groove when used for suspension a maximum of three balls.
Ein zusätzlicher Vorteil stellt ein Tragsystem mit einem höhenverstellbaren Gelenk, welches in die V-Nut der Seitenwand eines Lochs im Spiegelsubstrat eingreift, dar. Durch eine Höhenverstellbarkeit der Gelenke kann bei sphärischen Flächen, Freiformflächen oder ähnlichem eine Feineinstellung von Kontaktteilen für eine möglichst spannungsarme und exakte Lagerung vorgenommen werden.An additional advantage is a support system with a height-adjustable joint, which engages in the V-groove of the side wall of a hole in the mirror substrate. By a height adjustment of the joints can be in spherical surfaces, free-form surfaces or the like fine adjustment of contact parts for a low tension and accurate as possible Storage be made.
Eine alternative Befestigung des Spiegelsubstrats an ein Tragsystem insbesondere mit einem höhenverstellbaren Gelenk kann eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere Verklebung dessen sein. Die Verklebung weist geringere Spannungszonen auf als z. B. ein mechanischer Form- oder Kraftschluss. An alternative attachment of the mirror substrate to a support system, in particular with a height-adjustable joint, can be a cohesive connection, in particular bonding. The bond has lower stress zones than z. B. a mechanical form or adhesion.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it
Der Beleuchtungsstrahl durchtritt das Spiegelsubstrat
- • maximale Lichtausbeute nach Reflexion
- • effiziente Ausblendung unerwünschter Ordnungen
- • und maximale Flexibilität des Substrats für die Verwendung bei unterschiedlichen Beleuchtungssettings
- • maximum light output after reflection
- • efficient suppression of unwanted orders
- • and maximum flexibility of the substrate for use with different lighting settings
Bedingt durch die geringe Mittendicke des durchlöcherten Spiegels und der Anzahl und Größe der Löcher
Der Außenring
Eine Alternative zu der in
In
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