DE102013218748A1

DE102013218748A1 - Optisches Bauelement

Info

Publication number: DE102013218748A1
Application number: DE102013218748.3A
Authority: DE
Inventors: Adrian Staicu
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2014-10-02

Abstract

Ein optisches Bauelement umfasst als Mittel zur Verringerung eines strahlungsinduzierten Einflusses auf die Verlagerung eines optischen Bauteils (27) eine Steuereinrichtung (67) zur gezielten Beaufschlagung einer Aktuator-Einrichtung (50) mit einer elektrischen Vorspannung.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Bauelement. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Positionierung mindestens eines optischen Bauteils. Außerdem betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsoptik und ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage sowie eine Projektionsbelichtungsanlage umfassend eine derartige Beleuchtungsoptik. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements.
Beispielsweise aus der WO 2009/100 856 A1 ist ein Facettenspiegel für eine Projektionsbelichtungsanlage bekannt, welcher eine Vielzahl von individuell verlagerbaren Einzelspiegeln aufweist. Um die optische Qualität einer Projektionsbelichtungsanlage sicherzustellen, ist eine sehr präzise Positionierung der verlagerbaren Einzelspiegel notwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Bauelement zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, das optische Bauelement mit mindestens einem Mittel zur Verringerung eines dynamischen, insbesondere eines strahlungsinduzierten Einflusses auf die Positionierung mindestens eines optischen Bauteils zu versehen. Das optische Bauelement umfasst insbesondere mindestens ein Mittel zur Verringerung der Einflüsse der durch die Beleuchtungsstrahlung freigesetzten elektrischen Ladungen. Als Mittel zur Verringerung eines dynamischen, insbesondere eines strahlungsinduzierten Einflusses auf die Positionierung des mindestens einen optischen Bauteils ist insbesondere eine Steuereinrichtung zur gezielten Beaufschlagung einer Aktuator-Einrichtung mit einer Vorspannung vorgesehen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch Anlegen einer Vorspannung an die Aktuator-Einrichtung die effektive Elastizitätskonstante des optischen Bauteils verringert werden kann. Mit anderen Worten lässt sich durch Anlegen der Vorspannung die Dämpfung des optischen Bauteils verbessern.
Hierdurch wird insbesondere die Stabilität des mindestens einen optischen Bauteils verbessert. Dies führt zu einer präziseren Positionierung des mindestens einen optischen Bauteils.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass energiereiche Photonen zu einem Ladungstransfer auf ein optisches Bauteil oder von einem optischen Bauteil weg führen können, wobei dieser Ladungstransfer im Falle eines elektromechanisch aktuierbar verlagerbaren Bauteils zu einer mechanischen Anregung desselben führen können. Mit anderen Worten kann das optische Bauteil durch die Beaufschlagung mit Beleuchtungsstrahlung mechanisch angeregt und/oder gestört werden. Die Störungen können auch auf andere Ursachen, insbesondere externe mechanische Anregungen des Bauteils zurückzuführen sein.
Bei dem verlagerbaren optischen Bauteil kann es sich insbesondere um einen Spiegel, insbesondere um einen Mikrospiegel, das heißt einen Spiegel mit einer Seitenlänge von weniger als 1 mm, handeln. Der Spiegel oder Mikrospiegel kann insbesondere Bestandteil einer Vielspiegel-Anordnung (Multi Mirror Array, MMA) sein. Das MMA kann über 1000, insbesondere über 10000, insbesondere über 100000 derartiger Spiegel umfassen. Es kann sich insbesondere um Spiegel zur Reflexion von VUV- oder EUV-Strahlung handeln.
Beim optischen Bauelement kann es sich insbesondere um einen Facettenspiegel, insbesondere einen Feldfacettenspiegel, einer Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage handeln. Im Falle von einer Beleuchtungsoptik für eine VUV- oder EUV-Projektionsbelichtungsanlage ist das optische Bauelement vorzugsweise in einer evakuierbaren Kammer angeordnet. Beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage kann diese Kammer insbesondere auf einen Druck von weniger als 50 Pa, insbesondere weniger als 20 Pa, insbesondere weniger als 10 Pa, insbesondere weniger als 5 Pa, evakuiert werden.
Hierbei gibt dieser Druck insbesondere den Partialdruck von Wasserstoff in der Kammer an.
Hochenergetische Photonen von der Strahlungsquelle, insbesondere EUV-Photonen, können zur Erzeugung eines Plasmas, insbesondere eines Wasserstoffplasmas, führen. Andere Ionisierungsmechanismen, beispielsweise der äußere photoelektrische Effekt, insbesondere auch VUV-Photonen, sind ebenfalls möglich. Die strahlungsinduzierten freien Ladungsträger können sich auf dem Spiegel ansammeln und zu einer mechanischen Störung desselben führen. Andere Quellen mechanischer Störungen können beispielsweise Vakuumpumpen oder andere bewegbare Komponenten sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Mittel zur Verringerung eines strahlungsinduzierten Einflusses auf die Positionierung des mindestens einen optischen Bauteils eine Steuereinrichtung zur gezielten Beaufschlagung des mindestens einen optischen Bauteils mit einem elektrischen Bias-Potenzial umfasst. Das elektrische Bias-Potenzial wird mit anderen Worten an das optische Bauteil angelegt, so dass sich das optische Bauteil auf diesem Potenzial befindet.
Hierdurch ist es möglich, den Strahlungs-, insbesondere den plasmainduzierten Ladungstransfer auf das optische Bauteil zu verringern, insbesondere zu minimieren, insbesondere zu eliminieren. Das Bias-Potenzial kann insbesondere derart gewählt werden, dass der über den Spiegel abfließende Strom reduziert, insbesondere minimiert, insbesondere eliminiert wird.
Das Bias-Potenzial kann fix vorgegeben werden. Es kann auch steuerbar, insbesondere dynamisch steuerbar, insbesondere regelbar sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Steuereinrichtung eine Nachschlag-Tabelle (Look-up table) zur Ermittlung des an das mindestens eine optische Bauteil anzulegenden Bias-Potenzials. Hierdurch wird die Komplexität der Steuereinrichtung vereinfacht. Die Ermittlung des Bias-Potenzials mit Hilfe einer Nachschlag-Tabelle ermöglicht insbesondere eine unkomplizierte, kostengünstige Steuerung. Es ist auch möglich, die Steuereinrichtung mit mehreren Nachschlag-Tabellen für unterschiedliche Betriebsmodi der Projektionsbelichtungsanlage zu versehen. Beispielsweise kann jeweils eine eigene Nachschlag-Tabelle für unterschiedliche Strahlungsquellen vorgesehen sein. Die Nachschlag-Tabellen können jeweils unterschiedliche Werte für das anzulegende Bias-Potenzial für unterschiedliche Betriebsmodi der Strahlungsquelle aufweisen. Hierbei können insbesondere unterschiedliche Pulsfrequenzen, Pulsdauern und Intensitäten der Strahlungsquelle sowie unterschiedliche Zustände der evakuierbaren Kammer, insbesondere deren Druck, insbesondere die Partialdrücke für unterschiedliche Gase sowie die Gaszusammensetzung in der Kammer, aufweisen.
Die Nachschlag-Tabellen können offline ermittelt werden. Sie können insbesondere experimentell ermittelt werden. Die können auch mit Hilfe eines Modells ermittelt werden. In einer besonders vorteilhaften Ausführung kann auch vorgesehen sein, die Steuereinrichtung derart auszubilden, dass die Nachschlag-Tabellen während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage kalibriert werden können.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung mindestens einen Sensor umfasst, das heißt als Regeleinrichtung mit mindestens einem Sensor ausgebildet ist.
Mittels des Sensors kann insbesondere ein durch den Spiegel abfließender Strom erfasst werden. Mit Hilfe des Sensors ist es insbesondere möglich, die Ermittlung des Bias-Potenzials dynamisch regelbar zu gestalten. Hierdurch wird die Stabilität des Bauteils weiter verbessert. Es ist insbesondere möglich, die Wirkung des Bias-Potenzials mit Hilfe des Sensors zu überwachen und den genauen Wert des anzulegenden Bias-Potenzials während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage zu kalibrieren.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, das mindestens eine Mittel zur Verringerung eines dynamischen, insbesondere eines strahlungsinduzierten Einflusses auf die Positionierung des mindestens einen optischen Bauteils mindestens eine Steuereinrichtung zur Beaufschlagung des mindestens einen optischen Bauteils und/oder der mindestens einen Aktuator-Einrichtung mit einem Kompensations-Potenzial umfasst. Das Kompensations-Potenzial kann insbesondere als Bestandteil des Bias-Potenzials direkt an das optische Bauteil angelegt werden. Dies ermöglicht insbesondere eine besonders direkte, ungefilterte dynamische Kompensation von dynamischen, insbesondere strahlungsinduzierten Einflüssen. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann auch die Aktuator-Einrichtung mit einem Kompensations-Potenzial beaufschlagt werden. In diesem Fall sind die elektrischen Eigenschaften der Aktuator-Einrichtung sowie die Aktuations-Charakteristik derselben bei der Bestimmung des Kompensations-Potenzials zu berücksichtigen.
Beim Kompensations-Potenzial, welches direkt an das optische Bauteil angelegt wird, kann es sich insbesondere um einen zeitabhängigen Anteil des Bias-Potenzials handeln. Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Steuereinrichtung zur Beaufschlagung des optischen Bauteils und/oder der Aktuator-Einrichtung eine Sensor-Einrichtung zur Erfassung eines strahlungsinduzierten Ladungsoffsets im zu beaufschlagenden optischen Bauteil. Sofern die Zeitkonstante des elektrischen Äquivalentskreises des optischen Bauteils wesentlich kürzer ist als die charakteristische Zeitskala der externen elektrischen Störungen des optischen Bauteils, ist der von dem optischen Bauteil abfließende Strom im Wesentlichen ressistiv, das heißt in Phase mit den externen Störungen. In diesem Fall kann das Ladungsoffset durch Anlegen eines entsprechenden Kompensations-Potenzials kompensiert werden. Vorzugsweise weist die Sensor-Einrichtung zur Erfassung des Ladungsoffsets eine Abtastfrequenz (Sampling Rate) auf, welche größer ist als die Pulsfrequenz der Strahlungsquelle. Die Abtastfrequenz der Sensoreinrichtung ist insbesondere mindestens doppelt so groß, insbesondere mindestens fünfmal so groß, insbesondere mindestens zehnmal so groß wie die Pulsfrequenz der Strahlungsquelle. Das Kompensations-Potenzial kann somit mit im Wesentlichen vernachlässigbarer Verzögerung generiert und an das optische Bauteil angelegt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das mindestens eine Mittel zur Verringerung des strahlungsinduzierten Einflusses auf die Positionierung des mindestens einen optischen Bauteils mindestens ein Abschirmelement.
Das Abschirmelement ist vorzugsweise im Strahlengang vor dem optischen Bauteil angeordnet. Es ist mit anderen Worten im Strahlengang im Bereich zwischen der Strahlungsquelle und dem optischen Bauteil angeordnet. Es dient insbesondere der elektrostatischen Abschirmung. Es führt auch zu einer elektrodynamischen Abschirmung. Das Abschirmelement umfasst insbesondere ein Gitter und/oder eine Maske, insbesondere ein Blech.
Das Abschirmelement ist vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Material. Es kann insbesondere aus Metall sein. Im Bereich des optischen Bauteils ist das Abschirmelement im Wesentlichen strahlungsdurchlässig. Es ist insbesondere derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass es zu einer höchstens vernachlässigbaren Abschattung des optischen Bauteils führt. Es ist insbesondere als Gitter ausgebildet. Hierbei sind die Gitteranmessungen an die Abmessungen der optischen Bauteile angepasst. Die Gitterstege sind insbesondere an die Abstände benachbarter Mikrospiegel angepasst. Sie weisen insbesondere eine Dicke auf, welche geringer ist als der Abstand benachbarter Mikrospiegel. Die Dicke der Gitterstege ist insbesondere höchstens halb so groß, insbesondere höchstens 0,2mal so groß, insbesondere höchstens 0,1mal so groß wie der Abstand benachbarter Spiegel des optischen Bauelements.
Der Abstand zwischen benachbarten Gitterstegen entspricht insbesondere den Abmessungen der Spiegel, wobei selbstverständlich der Abstand zwischen benachbarten Spiegeln zu berücksichtigen ist.
Beim Gitter kann es sich um ein einfaches Gitter mit ausschließlich parallelen Gitterstäben handeln. Es kann sich auch um ein Gitter mit gekreuzten, insbesondere senkrecht zueinander ausgerichteten Gitterstäben handeln. Die Gitterstruktur kann insbesondere an die Anordnung der Mikrospiegel angepasst sein. Es ist insbesondere möglich, dass die Gitterstruktur gerade der Anordnung der Zwischenräume zwischen den einzelnen Mikrospiegeln entspricht.
Im Bereich, welcher in einer Projektion in Richtung der optischen Achse außerhalb der Gesamtheit der optischen Bauteile des optischen Bauelements liegt, kann das Abschirmelement flächig, das heißt geschlossen, ausgebildet sein. Es kann in diesem Bereich insbesondere als Maske, insbesondere als Abschirmblech, ausgebildet sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst das mindestens eine Abschirmelement eine Steuereinrichtung zur gezielten Beaufschlagung desselben mit einem elektrischen Potenzial. Hierdurch kann die Abschirmung mittels des Abschirmelements, insbesondere mittels des Gitters, weiter verbessert werden.
Das Abschirmelement ist insbesondere in einem Abstand zum optischen Bauteil angeordnet, welcher mindestens so groß ist wie eine Seitenlänge oder ein Durchmesser des optischen Bauteils.
Das Abschirmelement ist vorzugsweise vom Rest des optischen Bauelements, insbesondere vom optischen Bauteil und/oder der Aktuator-Einrichtung elektrisch isoliert.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Positionierung eines optischen Bauteils zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst. Bei dem Verfahren handelt es sich insbesondere um ein Verfahren zur Verringerung des strahlungsinduzierten Einflusses auf die Positionierung eines verlagerbaren optischen Bauteils. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere die Stabilität und die Präzision der Positionierung des verlagerbaren optischen Bauteils verbessert.
Die wesentlichen Vorteile ergeben sich aus der vorhergehenden Beschreibung des optischen Bauelements. Zur Verringerung des strahlungsinduzierten Einflusses auf die Positionierung des verlagerbaren optischen Bauteils ist insbesondere ein Beaufschlagen des mindestens einen optischen Bauteils und/oder der mindestens einen Aktuator-Einrichtung und/oder des mindestens einen Abschirm-Elements mit einem elektrischen Bias- oder Kompensationspotenzial vorgesehen. Hierbei kann es sich um ein konstantes oder um ein zeitabhängiges Potenzial handeln. Das Potenzial kann insbesondere an die Dynamik der Strahlungsquelle, insbesondere an deren Pulsfrequenz, angepasst sein.
Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, eine Beleuchtungsoptik und ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage sowie eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Beleuchtungsoptik zu verbessern.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 9 bis 11 gelöst.
Die Vorteile ergeben sich aus den vorhergehend beschriebenen des optischen Bauelements.
Beim Einsatz eines Beleuchtungssystems mit einer EUV-Strahlungsquelle mit einer erzeugten Nutzstrahlung im Bereich von 5 nm bis 30 nm oder einer VUV-Strahlungsquelle mit einer Nutzstrahlung im Bereich von weniger als 200 nm kommen die Vorteile des erfindungsgemäßen optischen Bauelements besonders gut zum Tragen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst.
Die Vorteile ergeben sich aus den vorhergehend beschriebenen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie mit einer im Meridionalschnitt dargestellten Beleuchtungsoptik und einer Projektionsoptik;
2 schematisch zwei nebeneinander liegende Einzelspiegel einer Ausführung eines der Facettenspiegel der Beleuchtungsoptik nach 1 in einer geschnittenen Seitenansicht, wobei der in der 2 links dargestellte Einzelspiegel in einer unverkippten Neutralstellung und der in der 2 rechts dargestellte Einzelspiegel in einer durch den Aktuator verkippten Stellung dargestellt ist;
3 einen Schnitt gemäß Linie III-III in 2, wobei die Linie II-II die Richtung des Schnitts in 2 angibt
4 eine schematische Darstellung der Einzelspiegel gemäß 2, bei welcher die Kontaktstrukturen hervorgehoben sind,
5 eine schematische Darstellung der Einzelspiegel gemäß 2, bei welcher die Steuereinrichtung zur Beaufschlagung der Einzelspiegel mit einem elektrischen Bias-Potenzial schematisch dargestellt ist,
6 eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Optimierung der anzulegenden Bias-Potenziale,
7 eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Offlinebestimmung der anzulegenden dynamischen Bias-Potenziale,
8 eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Anlegen der Bias-Potenziale,
9 eine schematische Darstellung des Verfahrens für eine Echtzeitanpassung der Bias-Potenziale,
10 eine Darstellung des Facettenspiegels mit einem Abschirmelement, und
11 eine Aufsicht auf den Facettenspiegel gemäß 10.
1 zeigt schematisch in einem Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie. Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Belichtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Das Objektfeld 5 kann rechteckig oder bogenförmig mit einem x/y-Aspektverhältnis von beispielsweise 13/1 gestaltet sein. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes und in der 1 nicht dargestelltes reflektierendes Retikel, das eine mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 zur Herstellung mikro- bzw. nanostrukturierter Halbleiter-Bauelemente zu projizierende Struktur trägt. Eine Projektionsoptik 7 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9. Abgebildet wird die Struktur auf dem Retikel auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 8 in der Bildebene 9 angeordneten Wafers, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Das Retikel, das von einem nicht dargestellten Retikelhalter gehalten ist, und der Wafer, der von einem nicht dargestellten Waferhalter gehalten ist, werden beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 synchron in der y-Richtung gescannt. Abhängig vom Abbildungsmaßstab der Projektionsoptik 7 kann auch ein gegenläufiges Scannen des Retikels relativ zum Wafer stattfinden.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Es kann sich dabei um eine Plasmaquelle, beispielsweise um eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, Gas Discharge Produced Plasma), oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, Laser Produced Plasma) handeln. Auch andere EUV-Strahlungsquellen, beispielsweise solche, die auf einem Synchrotron oder auf einem Free Electron Laser (Freie Elektronenlaser, FEL) basieren, sind möglich.
Es kann sich auch um eine VUV-Strahlungsquelle, insbesondere zur Erzeugung von Strahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 200 nm handeln.
EUV-Strahlung 10, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 11 gebündelt. Ein entsprechender Kollektor ist beispielsweise aus der EP 1 225 481 A bekannt. Nach dem Kollektor 11 propagiert die EUV-Strahlung 10 durch eine Zwischenfokusebene 12, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 13 trifft. Der Feldfacettenspiegel 13 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Objektebene 6 optisch konjugiert ist.
Die EUV-Strahlung 10 wird nachfolgend auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungslicht oder als Abbildungslicht bezeichnet. Bei der Nutzstrahlung kann es sich auch um VUV-Strahlung, insbesondere mit einer Wellenlänge von weniger als 200 nm handeln.
Nach dem Feldfacettenspiegel 13 wird die EUV-Strahlung 10 von einem Pupillenfacettenspiegel 14 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 14 liegt entweder in der Eintrittspupillenebene der Beleuchtungsoptik 7 oder in einer hierzu optisch konjugierten Ebene. Der Feldfacettenspiegel 13 und der Pupillenfacettenspiegel 14 sind aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln aufgebaut, die nachfolgend noch näher beschrieben werden. Dabei kann die Unterteilung des Feldfacettenspiegels 13 in Einzelspiegel derart sein, dass jede der Feldfacetten, die für sich das gesamte Objektfeld 5 ausleuchten, durch genau einen der Einzelspiegel repräsentiert wird. Alternativ ist es möglich, zumindest einige oder alle der Feldfacetten durch eine Mehrzahl derartiger Einzelspiegel aufzubauen. Entsprechendes gilt für die Ausgestaltung der den Feldfacetten jeweils zugeordneten Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels 14, die jeweils durch einen einzigen Einzelspiegel oder durch eine Mehrzahl derartiger Einzelspiegel gebildet sein können.
Die EUV-Strahlung 10 trifft auf die beiden Facettenspiegel 13, 14 unter einem Einfallswinkel auf, der kleiner oder gleich 25° ist. Die beiden Facettenspiegel werden also im Bereich eines normal incidence-Betriebs mit der EUV-Strahlung 10 beaufschlagt. Auch eine Beaufschlagung unter streifendem Einfall (grazing incidence) ist möglich. Der Pupillenfacettenspiegel 14 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die eine Pupillenebene der Projektionsoptik 7 darstellt bzw. zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 optisch konjugiert ist. Mithilfe des Pupillenfacettenspiegels 14 und einer abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 15 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs für die EUV-Strahlung 10 bezeichneten Spiegeln 16, 17 und 18 werden die Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 13 einander überlagernd in das Objektfeld 5 abgebildet. Der letzte Spiegel 18 der Übertragungsoptik 15 ist ein Spiegel für streifenden Einfall („Grazing incidence Spiegel“). Die Übertragungsoptik 15 wird zusammen mit dem Pupillenfacettenspiegel 14 auch als Folgeoptik zur Überführung der EUV-Strahlung 10 vom Feldfacettenspiegel 13 hin zum Objektfeld 5 bezeichnet. Das Beleuchtungslicht 10 wird von der Strahlungsquelle 3 hin zum Objektfeld 5 über eine Mehrzahl von Ausleuchtungskanälen geführt. Jedem dieser Ausleuchtungskanäle ist eine Feldfacette des Feldfacettenspiegels 13 und eine dieser nachgeordnete Pupillenfacette des Pupillenfacettenspiegels 14 zugeordnet. Die Einzelspiegel des Feldfacettenspiegels 13 und des Pupillenfacettenspiegels 14 können aktuatorisch verkippbar sein, sodass ein Wechsel der Zuordnung der Pupillenfacetten zu den Feldfacetten und entsprechend eine geänderte Konfiguration der Ausleuchtungskanäle erreicht werden kann. Es resultieren unterschiedliche Beleuchtungssettings, die sich in der Verteilung der Beleuchtungswinkel des Beleuchtungslichts 10 über das Objektfeld 5 unterscheiden.
Zur Erleichterung der Erläuterung von Lagebeziehungen wird nachfolgend unter anderem ein globales kartesisches xyz-Koordinatensystem verwendet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene auf den Betrachter zu. Die y-Achse verläuft in der 1 nach rechts. Die z-Achse verläuft in der 1 nach oben.
Über eine entsprechende Verkippung der Einzelspiegel des Feldfacettenspiegels 13 und einen entsprechenden Wechsel der Zuordnung dieser Einzelspiegel des Feldfacettenspiegels 13 zu den Einzelspiegeln des Pupillenfacettenspiegels 14 können unterschiedliche Beleuchtungssettings erreicht werden. Abhängig von der Verkippung der Einzelspiegel des Feldfacettenspiegels 13 werden die diesen Einzelspiegeln neu zugeordneten Einzelspiegel des Pupillenfacettenspiegels 14 sofern nötig so durch Verkippung nachgeführt, dass wiederum eine Abbildung der Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 13 in das Objektfeld 5 gewährleistet ist.
Der Feldfacettenspiegel 13 in Form eines Multi- bzw. Mikrospiegel-Arrays (MMA) bildet eine optische Baugruppe zur Führung der Nutzstrahlung 10, also des EUV-Strahlungsbündels. Der Feldfacettenspiegel 13 ist als mikroelektromechanisches System (MEMS) ausgebildet. Er weist eine Vielzahl von matrixartig zeilen- und spaltenweise in einem Array angeordneten Einzelspiegeln 27 auf. Die Einzelspiegel 27 sind aktuatorisch verkippbar ausgelegt, wie nachfolgend noch erläutert wird. Insgesamt weist der Feldfacettenspiegel 13 etwa 100000 der Einzelspiegel 27 auf. Je nach Größe der Einzelspiegel 27 kann der Feldfacettenspiegel 13 auch beispielsweise 1000, 5000, 7000 oder auch mehrere hunderttausend, insbesondere mindestens 100000, insbesondere mindestens 300000, insbesondere mindestens 500000 Einzelspiegel 27 aufweisen.
Vor dem Feldfacettenspiegel 13, das heißt zwischen der Strahlungsquelle 3 des Feldfacettenspiegels 13, kann ein Spektralfilter angeordnet sein, der die Nutzstrahlung 10 von anderen, nicht für die Projektionsbelichtung nutzbaren Wellenlängenkomponenten der Emission der Strahlungsquelle 3 trennt. Der Spektralfilter ist nicht dargestellt.
Der Feldfacettenspiegel 13 wird mit Nutzstrahlung 10 mit einer Leistung von 840 W und einer Leistungsdichte von 6,5 kW/m² beaufschlagt. Allgemein sind auch andere Leistungen und Leistungsdichten möglich. Die Leistungsdichte beträgt mindestens 500 W/m², insbesondere mindestens 1 kW/ m², insbesondere mindestens 5 kW/m², insbesondere mindestens 10 kW/m², insbesondere mindestens 60 kW/m².
Das gesamte Einzelspiegel-Array des Facettenspiegels 13 hat einen Durchmesser von 500 mm und ist dicht gepackt mit den Einzelspiegeln 27 ausgelegt. Die Einzelspiegel 27 repräsentieren, soweit eine Feldfacette durch jeweils genau einen Einzelspiegel realisiert ist, bis auf einen Skalierungsfaktor die Form des Objektfeldes 5. Der Facettenspiegel 13 kann aus 500 jeweils eine Feldfacette repräsentierenden Einzelspiegeln 27 mit einer Dimension von etwa 5 mm in der y-Richtung und 100 mm in der x-Richtung gebildet sein. Alternativ zur Realisierung jeder Feldfacette durch genau einen Einzelspiegel 27 kann jede der Feldfacetten durch Gruppen von kleineren Einzelspiegeln 27 approximiert werden. Eine Feldfacette mit Dimensionen von 5 mm in der y-Richtung und von 100 mm in der x-Richtung kann z. B. mittels eines 1 × 20-Arrays von Einzelspiegeln 27 der Dimension 5 mm × 5 mm bis hin zu einem 10 × 200-Array von Einzelspiegeln 27 mit den Dimensionen 0,5 mm × 0,5 mm aufgebaut sein. Die Flächenabdeckung des kompletten Feldfacetten-Arrays durch die Einzelspiegel 27 kann mindestens 70 %, insbesondere mindestens 80 %, insbesondere mindestens 90 % betragen.
Von den Einzelspiegeln 27 des Facettenspiegels 13 wird das Nutzlicht 10 hin zu dem Pupillenfacettenspiegel 14 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 14 hat etwa 2000 statische Pupillenfacetten. Diese sind in einer Mehrzahl konzentrischer Ringe nebeneinander angeordnet, sodass die Pupillenfacette des innersten Rings sektorförmig und die Pupillenfacetten der sich hieran unmittelbar anschließenden Ringe ringsektorförmig gestaltet sind. In einem Quadranten des Pupillenfacettenspiegels 14 können in jedem der Ringe 12 Pupillenfacetten nebeneinander vorliegen. Die Pupillenfacetten können jeweils einfach zusammenhängend ausgebildet sein. Eine hiervon abweichende Anordnung der Pupillenfacetten ist ebenfalls möglich. Sie können auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln 27 gebildet sein.
Von den Pupillenfacetten wird das Nutzlicht 10 hin zu einem reflektierenden Retikel 30 reflektiert, das in der Objektebene 6 angeordnet ist. Es schließt sich dann die Projektionsoptik 7 an, wie vorstehend erläutert.
Die Einzelspiegel 27 des Feldfacettenspiegels 13 und des Pupillenfacettenspiegels 14 tragen Multilayer-Beschichtungen zur Optimierung ihrer Reflektivität bei der Wellenlänge der Nutzstrahlung 10. Die Temperatur der Multilayer-Beschichtungen sollte 425 K beim Betreiben der Projektionsbelichtungs-anlage 1 nicht überschreiten.
Der Aufbau der Einzelspiegel wird nachfolgend beispielhaft anhand der 2 und 3 erläutert. Für weitere Details des Aufbaus der Einzelspiegel 27 und deren Verlagerbarkeit sei auf die WO 2010/049 076 A1 verwiesen. Diese Druckschrift wird vollumfänglich als Bestandteil in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
Die Einzelspiegel 27 der Beleuchtungsoptik 4 sind in einer evakuierbaren Kammer 32 untergebracht, von der in der 2 eine Begrenzungswand 33 angedeutet ist. Die Kammer 32 kommuniziert über eine Fluidleitung 26, in der ein Absperrventil 28 untergebracht ist, mit einer Vakuumpumpe 31.
Der Betriebsdruck in der evakuierbaren Kammer 32 beträgt einige Pa (Partialdruck H₂). Der Partialdruck von Wasserstoff beträgt insbesondere höchstens 50 Pa, insbesondere höchstens 20 Pa, insbesondere höchstens 10 Pa, insbesondere höchstens 5 Pa. Alle anderen Partialdrücke liegen deutlich unterhalb von 1 × 10^–7 mbar. Die Kammer 32 kann insbesondere auf Hochvakuum oder Ultrahochvakuum evakuiert werden.
Der die Mehrzahl von Einzelspiegeln 27 aufweisende Spiegel ist zusammen mit der evakuierbaren Kammer 32 Bestandteil eines optischen Bauelements zur Führung eines Bündels der EUV-Strahlung 10. Der Einzelspiegel 27 kann Teil eines der Facettenspiegel 13, 14 sein.
Jeder der Einzelspiegel 27 kann eine beaufschlagbare Reflexionsfläche 34 mit Abmessungen von 0,5 mm × 0,5 mm oder auch von 5 mm × 5 mm und größer aufweisen. Die Reflexionsfläche 34 ist Teil eines Spiegelkörpers 35 des Einzelspiegels 27. Der Spiegelkörper 35 trägt die Mehrlagen-(Multilayer)-Beschichtung. Die Einzelspiegel 27 bzw. deren Reflexionsfläche 34 können auch andere Abmessungen aufweisen. Sie sind insbesondere als Kacheln ausgebildet, mit welchen sich eine zweidimensionale Fläche parkettieren lässt. Sie sind insbesondere dreieckig, viereckig, insbesondere quadratisch, oder hexagonal ausgebildet. Ihre Seitenlängen haben insbesondere Abmessungen von höchstens 10 mm, insbesondere höchstens 5 mm, insbesondere höchstens 3 mm, insbesondere höchstens 1 mm, insbesondere höchstens 0,5 mm, insbesondere höchstens 0,3 mm, insbesondere höchstens 0,1 mm. Es kann sich somit insbesondere um Mikrospiegel handeln. Hierunter seien insbesondere Spiegel mit Abmessungen im Mikrometerbereich verstanden.
Die Reflexionsflächen 34 der Einzelspiegel 27 ergänzen sich zu einer gesamten Spiegel-Reflexionsfläche des Feldfacettenspiegels 13. Entsprechend können sich die Reflexionsflächen 34 auch zur gesamten Spiegel-Reflexionsfläche des Pupillenfacettenspiegels 14 ergänzen.
Eine Tragstruktur 36 oder ein Substrat des Einzelspiegels 27 ist über einen Wärmeleitungsabschnitt 37 mit dem Spiegelkörper 35 mechanisch verbunden (vgl. 2). Teil des Wärmeleitungsabschnitts 37 ist ein Gelenkkörper 38, der eine Verkippung des Spiegelkörpers 35 relativ zur Tragstruktur 36 zulässt. Der Gelenkkörper 38 kann als Festkörpergelenk ausgebildet sein, das eine Verkippung des Spiegelkörpers 35 um definierte Kipp-Freiheitsgrade, beispielsweise um eine oder um zwei Kippachsen zulässt. Der Gelenkkörper 38 hat einen äußeren Haltering 39, der an der Tragstruktur 36 festgelegt ist. Weiterhin hat der Gelenkkörper 38 einen gelenkig mit dem Haltering 39 verbundenen inneren Haltekörper 40. Dieser ist zentral unter der Reflexionsfläche 34 angeordnet. Zwischen dem zentralen Haltekörper 40 und dem Spiegelkörper 35 ist ein Abstandshalter 41 angeordnet.
Die Tragstruktur 36 weist Kühlkanäle auf, durch die ein aktives Kühlfluid geführt ist. Für weitere Details der Tragstruktur 36 sowie insbesondere deren Wärmehaushalt sei wiederum auf die WO 2010/049 076 A1 verwiesen. Alternative Ausführungsformen des Gelenkkörpers 38 sind insbesondere aus der WO 2010/049 076 A1 bekannt.
Auf der vom Abstandshalter 41 abgewandten Seite des Haltekörpers 40 ist an diesem ein den Abstandshalter 41 mit kleineren Außendurchmesser fortsetzender Aktuatorstift 43 montiert.
Die Tragstruktur 36 ist als den Aktuatorstift 43 umgebende Hülse ausgestaltet. Die Tragstruktur 36 kann beispielsweise ein Silizium-Wafer sein, auf dem ein ganzes Array von Einzelspiegeln 27 nach Art des in der 2 gezeigten Einzelspiegels 27 angeordnet ist.
Die Einzelspiegel 27 sind jeweils mittels einer Aktuator-Einrichtung 50 mit mehreren elektromagnetisch, insbesondere elektrostatisch arbeitenden Aktuatoren verlagerbar, das heißt positionierbar. Die Aktuatoren lassen sich in einem Batch-Prozess als mikroelektromechanisches System (micro-elekctro-mechanical system, MEMS) herstellen. Für Details sei wiederum auf die WO 2010/049 076 A1 verwiesen.
Eine Summe der Reflexionsflächen 34 auf den Spiegelkörpern 35 ist größer als das 0,5-fache einer von der Gesamt-Reflexionsfläche des Feldfacettenspiegels 13 belegten Gesamtfläche. Die Gesamtfläche ist dabei definiert als die Summe der Reflexionsflächen 34 zuzüglich der Flächenbelegung durch die Zwischenräume zwischen den Reflexionsflächen 34. Ein Verhältnis der Summe der Reflexionsflächen der Spiegelkörper einerseits zu dieser Gesamtfläche wird auch als Integrationsdichte bezeichnet. Diese Integrationsdichte kann auch größer sein als 0,6, insbesondere größer als 0,7, insbesondere größer als 0,8, insbesondere größer als 0,9.
Mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird wenigstens ein Teil des Retikels 30 auf einen Bereich einer lichtempfindlichen Schicht auf dem Wafer zur lithografischen Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauelements, insbesondere eines Halbleiterbauelements, z.B. eines Mikrochips abgebildet. Je nach Ausführung der Projektionsbelichtungsanlage 1 als Scanner oder als Stepper werden das Retikel 30 und der Wafer zeitlich synchronisiert in der y-Richtung kontinuierlich im Scannerbetrieb oder schrittweise im Stepperbetrieb verfahren.
Das optische Bauelement gemäß 2 wird vorzugsweise im Hochvakuum oder Ultrahochvakuum betrieben. Hierbei kann sich im Bereich vor den Einzelspiegeln 27, insbesondere vor den Spiegelkörpern 35 mit den Reflexionsflächen 34, ein Plasma 45, insbesondere ein Wasserstoffplasma, bilden. Das Plasma 45 kann insbesondere von energiereichen Photonen der Nutzstrahlung 10 erzeugt werden. Die Eigenschaften des Plasmas 45 sind somit insbesondere von den Eigenschaften der Strahlungsquelle 3, insbesondere deren Betriebsmodus, insbesondere deren Pulsfrequenz und/oder Pulsdauer und/oder Intensität, sowie der Atmosphäre in der Kammer 32 abhängig.
In der Hülse der Tragstruktur 36 sind drei Elektroden 62, 63, 64 integriert, die in Umfangsrichtung um ein Zentrum 59 des Aktuatorstifts 43, jeweils etwa knapp 120° überstreckend, gegeneinander elektrisch isoliert angeordnet sind. Die Elektroden 62 bis 64 stellen Gegenelektroden zum als Elektrodenstift ausgebildeten Aktuatorstift 43 dar. Die Elektroden 62, 63, 64 sind Bestandteile einer Aktuator-Einrichtung 50.
Der Aktuatorstift 43 kann als Hohlzylinder ausgeführt sein. Bei einer weiteren Ausführungsform der Aktuator-Einrichtung 50 können auch zwei, vier oder mehr Elektroden anstelle der drei Elektroden 62 bis 64 vorhanden sein. Die Elektroden 62 bis 64 können jeweils mit ihren angepassten Elektroden 62’ bis 64’ auf dem Aktuatorstift 43 zusammenwirken.
In der 2 rechts ist der Einzelspiegel 27 in einer gekippten Stellung gezeigt, in der die Gegenelektrode 64 auf einem positiven Potenzial V+ relativ zum negativen Potenzial V-des Aktuatorstifts 43 geschaltet ist. Aufgrund dieser Potenzialdifferenz V+/V– ergibt sich eine Kraft F_E, die das freie Ende des Aktuatorstifts 43 hin zur Gegenelektrode 64 zieht, was zu einer entsprechenden Verkippung des Einzelspiegels 27 führt. Die federnde Aufhängung sorgt dabei für eine nachgiebige und kontrollierte Verkippung des Einzelspiegels 27. Zudem sorgt diese federnde Aufhängung für eine hohe Steifigkeit des Einzelspiegels 27 gegenüber translatorischen Bewegungen in der Ebene der federnden Aufhängung, was auch als hohe in-plane-Steifigkeit bezeichnet ist. Diese hohe Steifigkeit unterdrückt eine unerwünschte translatorische Bewegung des Aktuatorstifts 43, also des Elektrodenstifts, in Richtung hin zu den Elektroden 62 bis 64 ganz oder weitgehend. Auf diese Weise ist eine unerwünschte Reduzierung eines möglichen Kippwinkelbereichs des Aktuatorstifts 43 und damit des Spiegelkörpers 35 vermieden.
Je nach dem, wie das relative Potenzial der Gegenelektroden 62 bis 64 zum Potenzial der zugehörigen Elektrode 62’ bis 64’ des Aktuatorstifts 43 gewählt ist, können die Einzelspiegel 27 um einen vorgegebenen Kippwinkel verkippt werden. Dabei sind nicht nur Kippwinkel möglich, die einer Neigung des Aktuatorstifts 43 genau zu einer der drei Gegenelektroden 62 bis 64 hin entsprechen, sondern, je nach einer vorgegebenen Potenzialkombination der Gegenelektroden 62 bis 64, auch beliebige andere Kippwinkel-Orientierungen.
Bezüglich eines Verfahrens zur Herstellung des optischen Bauelements und der Aktuator-Einrichtung 50 sowie der zugehörigen Elektronik zur Ansteuerung der Aktuator-Einrichtung 50 und den konstruktiven Details dieser Elektronik, insbesondere der entsprechenden Steuereinrichtung, sei wiederum auf die WO 2010/049 076 A1 verwiesen. Die Steuereinrichtung für die Aktuator-Einrichtung 50 ist insbesondere in einen oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (Application Specific Integrated Circuits, ASICs) 60 integriert, welche in der 2 nur schematisch dargestellt sind. Eine exemplarische Darstellung der Kontaktstrukturen, insbesondere der elektrischen Anschlüsse 65 für die Aktuator-Einrichtung 50, insbesondere die Elektroden 62 bis 64 und 62’ bis 64’ ist in 4 wiedergegeben. Hierbei ist auch schematisch angedeutet, dass die Kontaktstrukturen durch eine Isolationsschicht 66 von der Tragestruktur 36 elektrisch isoliert sind.
Im Folgenden werden weitere Details des als Vielspiegelanordnung (MMA) ausgebildeten Facettenspiegels 13, 14 beschrieben.
Die Vielspiegelanordnung (MMA) wird durch eine Abfolge mikroelektromechanischer Strukturierungsschritte (MEMS), insbesondere unter Verwendung lithografischer Verfahrensschritte wie beispielsweise Ätzen, Abscheiden, Bonden oder Formen, hergestellt. Sie wird insbesondere aus einer Anzahl individueller Wafer hergestellt, welche nach der Bearbeitung miteinander gebondet werden.
Die als Mikrospiegel ausgebildeten Einzelspiegel 27 sind an mikroskopischen Biegestrukturen aufgehängt. Letztere können aus einem dünnen Siliziumwafer oder aus einer metallischen Membran oder ähnlichem ausgeschnitten oder ausgeätzt sein. Die Biegestrukturen können insbesondere zweidimensional, das heißt membranartig, oder balkenförmig oder kardanisch ausgebildet sein.
Die Aktuierung ist vorzugsweise elektrostatisch oder elektromechanisch. Alternativen hierzu sind jedoch ebenso möglich.
Die Einzelspiegel 27 können um mindestens 80 mrad, insbesondere mindestens 100 mrad in jede radiale Richtung verschwenkt werden.
Die Anzahl der Einzelspiegel 27 der Vielspiegel-Anordnung (MMA) liegt im Bereich von 1 bis 1000000. Sie kann prinzipiell auch darüber liegen. Sie ist prinzipiell je nach Anforderung frei wählbar. Die Gesamtanzahl der Einzelspiegel 27 des Facettenspiegels 13, 14 kann insbesondere mehrere Millionen betragen.
Die elektrischen Verbindungen, insbesondere die Schaltkreise, können wie folgt hergestellt werden: Die horizontal verlaufenden, das heißt die in Richtung parallel zu einer Waferoberfläche verlaufenden, können als dünne metallische Schichten auf die Oberfläche der einzelnen Wafer aufgebracht werden. Hierzu kann ein Druck- oder ein Dampfabscheidungsverfahren vorgesehen sein. Die vertikalen elektrischen Verbindungen, das heißt die Verbindungen, welche durch die Wafer, beispielsweise die Tragestruktur 36, hindurchreichen, können durch ein Ätzen von Kanälen und/oder Öffnen und Füllen derselben mit Metall, beispielsweise als sogenannte Silizium-Durchkontaktierungen, hergestellt werden. Auch hierzu kann ein MEMS-Verfahren vorgesehen sein.
Auf der Rückseite des optischen Bauelements, das heißt auf der der Reflexionsfläche 34 der Einzelspiegel 27 entgegengesetzten Seite derselben, ist eine elektronische Steuereinrichtung 67 zur Steuerung, insbesondere zur Regelung der Aktuator-Einrichtung 50, angeordnet. Die Steuereinrichtung 67 umfasst insbesondere die bereits erwähnten ASICs 60. Die Steuereinrichtung 67 ist über die elektrischen Anschlüsse 65 mit den Elektroden 62 bis 64, 62’ bis 64’ jedes der Einzelspiegel 27 bzw. der Aktuator-Einrichtung 50 elektrisch leitend verbunden. Die Steuereinrichtung 67 kann eingebettet, insbesondere als mikroskopisch ausgebildeter integrierter Schaltkreis (IC) oder als separates, externes Bauelement ausgebildet sein. Für Details wie die elektrischen Verbindungen zwischen der Vielspiegel-Anordnung, insbesondere zwischen der Aktuator-Einrichtung 50 und der Steuereinrichtung 67 hergestellt wird, sei wiederum auf die WO 2010/049 076 A1 verwiesen.
Das optische Bauelement wird insbesondere in der Kammer 32 mit reduziertem Druck betrieben. Das Restgas in der Kammer 32 hat beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1, insbesondere beim Betrieb des Beleuchtungssystems 2, einen Partialdruck von höchstens 50 Pa, insbesondere höchstens 30 Pa, insbesondere höchstens 10 Pa, vorzugsweise höchstens 5 Pa. Bei dem Gas kann es sich insbesondere um Wasserstoff, Helium oder Argon handeln. Prinzipiell sind auch andere Gase möglich.
Die Oberfläche der Aktuatorelektroden 62 bis 64, 62’ bis 64’ müssen von dem elektrisch geladenen Plasma 45 abgeschirmt werden. Dies wird zum einen durch die Spiegelkörper 35 erreicht, welche zwischen dem Plasma 45 und den Aktuatorelektroden 62 bis 64, 62’ bis 64’ angeordnet sind. Außerdem kann wie in der 5 schematisch dargestellt ist, ein spezielles Abschirmelement im Bereich zwischen den Spiegelkörpern 35 und den Aktuatorelektroden 62 bis 64, 62’ bis 64’ angeordnet sein. Diese Funktionalität kann ebenfalls durch eine entsprechende Ausbildung der Halteelemente 40 erfüllt werden. Das Abschirmelement 68 kann membranartig, netzartig oder gitterartig ausgebildet sein. Im Falle einer netzartigen oder gitterartigen Ausbildung beträgt die freie Weite maximal 10 µm. Es ist auch möglich, die Einzelspiegel 27 derart anzuordnen, dass ihr gegenseitiger Abstand d_m weniger als 10 µm, insbesondere weniger als 5 µm beträgt. In diesem Fall kann prinzipiell auf das Abschirmelement 68 zwischen dem Spiegelkörper 35 und den Aktuatorelektroden 62 bis 64, 62’ bis 64’ verzichtet werden.
Außerdem können vorzugsweise Vorkehrungen getroffen werden, damit kein Streulicht auf die Oberfläche der Aktuator-Elektroden 62 bis 64, 62’ bis 64’ fällt.
Die elektronische Steuereinrichtung 67 dient insbesondere der Steuerung der Aktuator-Einrichtung 50 mit den Aktuator-Elektroden 62 bis 64, 62’ bis 64’. Sie kann als offene Steuer-Einrichtung oder als geschlossene Regeleinrichtung ausgebildet sein. In letzterem Fall umfasst sie ein lokales und/oder ein externes Überwachungssystem, das heißt eine Sensoreinrichtung, mittels welcher der Verlagerungszustand, insbesondere die Verkippung, jedes der Einzelspiegel 27 überwachbar ist.
Außerdem kann mittels der Steuereinrichtung 67 ein sogenanntes Bias-Potenzial V_Bias an den Spiegelkörper 35 selbst angelegt werden. Die hierzu erforderlichen Zuleitungen können in die Tragestruktur 36 sowie in den Gelenkkörper 38 integriert sein. Bei dem Bias-Potenzial V_Bias kann es sich um ein konstantes Potenzial, insbesondere im Bereich von –10 V bis +10 V handeln. Das Bias-Potenzial V_Bias kann insbesondere mit einer Genauigkeit von wenigen mV oder besser eingestellt werden. Zur Beaufschlagung der Spiegelkörper 35 der Einzelspiegel 27 mit dem Bias-Potenzial V_Bias ist eine Spannungsquelle 69, insbesondere eine steuerbare Spannungsquelle 69, vorgesehen. Die Spannungsquelle 69 weist eine Zeitkonstante, insbesondere eine Ansprechzeit auf, welche kürzer ist als der Kehrwert der Pulsfrequenz der Strahlungsquelle 3.
Durch Beaufschlagung des Spiegelkörpers 35 des Einzelspiegels 27 kann verhindert werden, dass Ladungen aus dem Plasma 45 auf den Spiegelkörper 35 übertragen werden. Der Ladungstransfer vom Plasma 45 auf den Spiegelkörper 35 kann durch die Beaufschlagung letzteren mit dem Bias-Potenzial V_Bias zumindest verringert werden. Es ist insbesondere möglich, den genauen Wert des Bias-Potenzials V_Bias derart zu wählen und einzustellen, dass der Ladungstransfer vom Plasma 45 auf den Spiegelkörper 35 des Einzelspiegels 27 minimiert wird. Das Bias-Potenzial V_Bias kann auch dazu dienen, die aufgrund des photoelektrischen Effekts auftretenden Ladungsverluste von der Spiegelfläche in die Umgebung zu kompensieren. Hierzu kann das Bias-Potenzial V_Bias an die Betriebsbedingungen, insbesondere an die Betriebsbedingungen der Strahlungsquelle 3, insbesondere deren Pulsdauer, Pulsfrequenz und Intensität, sowie der Atmosphäre in der Kammer 32 angepasst werden. Vorteilhafterweise weist die Steuereinrichtung 67 hierfür eine Nachschlag-Tabelle (Look-up Table) auf. Das Verfahren zur Einstellung des Bias-Potenzials V_Bias wird nachfolgend noch näher beschrieben.
Gemäß der in 5 dargestellten Ausführungsform ist außerdem eine Sensor-Einrichtung 70 vorgesehen, mittels welcher der vom Plasma 45 durch einen Einzelspiegel 27 abfließende Strom erfassbar ist. Der Strom ist abhängig von einem durch einen Ladungstransfer vom Plasma 45 auf den Spiegelkörper 35 erzeugten Spiegel-Potenzial, V_Mirror, und dem internen elektrischen Widerstand zwischen dem Spiegel 27 und der Steuereinrichtung 67 bzw. einer Erdung. Durch geeignete Einstellung des mittels der Steuereinrichtung 67 über die Spannungsquelle 69 an den Spiegel 27 anzulegenden Bias-Spannung V_Bias kann der Stromfluss vom Plasma 45 durch den Spiegel 27 verringert, insbesondere minimiert, insbesondere eliminiert werden.
Die Sensor-Einrichtung 70 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie den jeweils durch den Spiegel 27 abfließenden Strom bei jedem im Betrieb des Beleuchtungssystems 2 auftretenden Spiegelpotenzial V_Mirror mit einer Auflösung im Nanoamperebereich erfassen kann.
Um die Sensorik zu vereinfachen, ist es auch möglich, mehrere Einzelspiegel 27 zusammen mit einer einzigen Sensor-Einrichtung 70 zu versehen. Die Sensor-Einrichtung 70 kann in diesem Fall entweder den Durchschnittswert oder die Summe oder einen Einzelwert des durch die Spiegel 27 abfließenden Stroms erfassen. Die Sensor-Einrichtung 70 kann beispielsweise mit zwei, drei, vier, sechs, neun oder mehr Einzelspiegel 27 verbunden sein.
Die Strommessung mittels der Sensor-Einrichtung 70 kann insbesondere mit Hilfe eines Spannungsabfalls über einen bekannten Widerstand erfolgen. Der Widerstand kann insbesondere in die MMA-Struktur integriert sein. Er kann beispielsweise als ressistiver Film mit Schaltkreisverbindungen ausgebildet sein. Der Widerstand kann vorzugsweise so nahe wie möglich an der Beschichtung des Spiegels 27, insbesondere in diese integriert sein. Für die Weiterverarbeitung kann der Spannungsabfall ausgelesen und in einen Stromwert konvertiert werden.
Die Sensor-Einrichtung 70 kann in datenübertragender Weise mit einer elektrischen Schnittstelle 71 verbunden sein. Die elektrische Schnittstelle 71 kann ihrerseits in datenübertragender Weise zum einen mit der Steuereinrichtung 67, zum anderen mit einer externen Steuer- oder Regeleineinrichtung 72 verbunden sein. Die externe Steuereinrichtung 72 kann Software- oder Hardwarekomponenten umfassen.
Das an die Einzelspiegel 27 anzulegende Bias-Potenzial V_Bias kann experimentell bestimmt werden. Es kann insbesondere offline, insbesondere vor Inbetriebnahme des Beleuchtungssystems 2, bestimmt werden. Hierzu kann insbesondere eine Nachschlag-Tabelle erstellt werden. Ein Verfahren zur Erstellung einer derartigen Nachschlag-Tabelle ist schematisch in 6 dargestellt. Zunächst wird in einem Bereitstellungsschritt 73 ein Beleuchtungssystem 2 bereitgestellt. Das Beleuchtungssystem 2 wird insbesondere in einen betriebsbereiten Zustand gebracht. Hierzu wird beispielsweise die Kammer 32 mittels der Vakuumpumpe 31 zumindest teilevakuiert. Sodann werden in einem Aktuierungsschritt 74 die Einzelspiegel 27 mittels gezielter Aktivierung der Aktuator-Einrichtung 50 in die gewünschte Stellung gebracht, das heißt positioniert. Sodann wird in einem wiederholten Messverfahren 75 zunächst in einem Beaufschlagungsschritt 76 der Einzelspiegel 27 mit einem Bias-Potenzial V_Bias beaufschlagt, in einem Kompensationsschritt 77 die an die Aktuator-Elektroden 62 bis 64, 62’ bis 64’ angelegten Spannungen angepasst, in einem Aktivierungsschritt 78 die Strahlungsquelle 3 aktiviert und in einem Messschritt 79 der durch den Einzelspiegel 27 fließende Strom gemessen.
Der Kompensationsschritt 77 dient der Anpassung der Aktuierungs-Spannungen, um die im Aktuierungsschritt 74 eingestellte Positionierung des Einzelspiegels 27 nach Beaufschlagung desselben mit der Bias-Spannung V_Bias im Beaufschlagungsschritt 76 wieder herzustellen. Die Beaufschlagung des Einzelspiegels 27 mit der Bias-Spannung V_Bias macht eine derartige Kompensation in der Regel notwendig.
Das Messverfahren 75 wird für unterschiedliche Werte des Bias-Potenzials V_Bias wiederholt. Prinzipiell kann das Messverfahren 75 auch für unterschiedliche Positionierungen der Einzelspiegel 27 wiederholt werden. Außerdem kann das Messverfahren 75 für unterschiedliche Betriebsmodi der Strahlungsquelle 3 wiederholt werden.
Anschließend wird in einem Optimierungsschritt 80 der für die jeweiligen Bedingungen optimale Wert des an den Einzelspiegel 27 anzulegenden Bias-Potenzials V_Bias* ermittelt. Der Optimierungsschritt 80 kann einen Interpolationsschritt umfassen.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass die optimierten Bias-Potenziale V_Bias* beispielsweise von der Pulsfrequenz der Strahlungsquelle 3 abhängen. Das optimierte Bias-Potenzial V_Bias* nimmt insbesondere mit zunehmender Frequenz der Strahlungsquelle 3 zu. Das optimierte Bias-Potenzial V_Bias* wird mit einer Genauigkeit von 10 mV oder besser ermittelt. Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass die durch das Plasma 45 verursachte Störung, das heißt der strahlungsinduzierte Einfluss auf die Positionierung des Einzelspiegels 27 auf eine Verkippung von weniger als 10 µrad reduziert werden konnte.
Das oben beschriebene Kalibrierungs-Verfahren zur Ermittlung der optimierten Bias-Spannung V_Bias* kann vorzugsweise vollständig automatisiert ausgeführt werden. Es kann insbesondere selbstständig zu einem vorgegebenen Zeitpunkt durchgeführt werden. Es kann insbesondere in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden. Es ist insbesondere möglich, die optimierten Bias-Spannungen V_Bias* an langsame, langfristige Änderungen der Strahlungsquelle 3, insbesondere deren Intensität, anzupassen. Vorteilhafterweise sind die für das Kalibrierungs-Verfahren notwendigen Bauteile, insbesondere die elektronischen Bauteile, in das MMA integriert, insbesondere eingebettet. Die optimierten Bias-Potenziale V_Bias* liegen insbesondere im Bereich von –10 V bis +10 V, insbesondere im Bereich von –5 V bis +5 V.
Durch Anlegen der Bias-Spannung V_Bias an die Einzelspiegel 27 kann die Wechselwirkung zwischen den Einzelspiegeln 27 bzw. deren Aktuator-Einrichtung 50 und deren Umgebung, insbesondere dem Plasma 45, reduziert, insbesondere minimiert, insbesondere eliminiert werden. Um auf dynamische Aspekte der Aktivierung der Strahlungsquelle 3 einzugehen, kann vorzugsweise auch eine dynamische Steuerung, insbesondere eine zeitabhängige Steuerung, vorgesehen sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Strahlungsquelle 3 gepulst betrieben wird. Eine dynamische Steuerung des Bias-Potenzials V_Bias bzw. allgemein des Mittels zur Verringerung des strahlungsinduzierten Einflusses auf die Positionierung des Einzelspiegels 27, ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die elektrischen Eigenschaften der Umgebung der Spiegel 27 bzw. der Aktuator-Einrichtung 50 veränderlich sind, insbesondere, wenn sich diese Eigenschaften beim Betrieb der Strahlungsquelle 3, insbesondere zwischen zwei Pulsen derselben, verändern. Auch nach dem Einschalten der Strahlungsquelle 3 oder nach einer längeren Pause kann es zu dynamischen, insbesondere transienten Effekten kommen. Beispielsweise kann es auch in dem Intervall zwischen der Belichtung zweier Wafer zu zeitabhängigen Veränderungen des Plasmas 45 kommen. Um eine derartige zeitabhängige Veränderung des Plasmas 45 berücksichtigen zu können, kann vorgesehen sein, den über den Einzelspiegel 27 abfließenden Strom mittels der Sensor-Einrichtung 70 zu messen und aus dem gemessenen Strom ein zeitabhängiges Kompensations-Potenzial V_Bias(t) = V_Komp zu ermitteln, welches bei Beaufschlagung des Einzelspiegels 27 mit demselben zu einer Verringerung, insbesondere zu einer Minimierung, insbesondere zu einer Eliminierung des durch den Einzelspiegel 27 abfließenden Stroms führt.
Damit der gemessene Strom die Dynamik der elektrischen Wechselwirkung zwischen dem Einzelspiegel 27 und dessen Umgebung möglichst gut wiedergibt, ist der Spiegel 27 und die Sensor-Einrichtung 70 derart ausgebildet, dass die charakteristische Zeitkonstante des entsprechenden Äquivalenzkreises wesentlich kürzer ist als die charakteristische Zeit der externen elektrischen Störungen. Die Zeitkonstante des Äquivalenzkreises des Einzelspiegels 27 bzw. des MMAs ist insbesondere kürzer als 100 msec, insbesondere kürzer als 30 msec, insbesondere kürzer als 10 msec, insbesondere kürzer als 3 msec, insbesondere kürzer als 1 msec, insbesondere kürzer als 0,3 msec, insbesondere kürzer als 0,1 msec, insbesondere kürzer als 10^–5 sec, insbesondere kürzer als 10^–6 sec.
Wie schematisch in 7 dargestellt ist, kann das Kompensationspotenzial V_Komp offline bestimmt werden. Hierbei kann insbesondere jeder Einzelspiegel 27 gemäß dem in 7 schematisch dargestellten Ablaufplan kalibriert werden. Zur Kalibrierung ist insbesondere wiederum ein Bereitstellungsschritt 73 vorgesehen, in welchem das Beleuchtungssystem 2 bereitgestellt und in Betriebsbedingungen gebracht wird. Beispielsweise kann wiederum die Kammer 32 mittels der Vakuumpumpe 31 evakuiert werden. Sodann ist wiederum vorgesehen, die Einzelspiegel 27 in einem Aktuierungsschritt 74 zu verlagern, das heißt zu positionieren, das heißt durch Aktivierung der Aktuator-Einrichtung 50 in die gewünschte Position zu bringen. Sodann wird in einem Aktivierungsschritt 78 die Strahlungsquelle 3 aktiviert. Hierauf folgt die Ermittlung des Kompensations-Potenzials V_Komp = V_Bias(t). Die Ermittlung umfasst einen Messschritt 79 und einen Berechnungsschritt 81. Im Messschritt 79 kann der zeitliche Verlauf des über den Spiegel 27 abfließenden Stroms gemessen werden. Aus diesen Messdaten wird im Berechnungsschritt 81 der zeitliche Verlauf der gewünschten Kompensationsspannung V_Komp = V_Bias(t) ermittelt. In einem nachfolgenden Speicherschritt 82 wird die Funktion V_Bias(t) in freier Form oder parametrisiert gespeichert.
V_Komp kann eine periodische Funktion sein. Sie kann insbesondere dieselbe Periodizität wie die Strahlungsquelle 3 aufweisen. Sie kann auch höhere Frequenzkomponenten aufweisen. Sie kann auch eine transiente Komponente, insbesondere für das Intervall unmittelbar nach dem Einschalten der Strahlungsquelle 3 aufweisen. Sie kann auch einen Übergangsbereich aufweisen, welcher die Zeitdauer berücksichtigt, bis die Strahlungsquelle 3 stationäre Bedingungen erreicht hat. Prinzipiell kann die Funktion V_Bias(t) auch für die gesamte Dauer der Aktivierung der Strahlungsquelle 3 berechnet werden.
Für eine Korrektur während des Betriebs des Beleuchtungssystems ist vorgesehen, die Kompensations-Spannung V_Komp = V_Bias(t) an den Einzelspiegel 27 anzulegen. Die erforderliche Zeitabhängigkeit des anzulegenden Kompensations-Potenzials kann mit Hilfe elektronischer Bauteile, beispielsweise Funktionsgeneratoren, Verstärkern, Invertern erzeugt werden. Die Bauteile können digital oder analog sein. Zur Erzeugung des Kompensations-Potenzials V_Komp und/oder zum Anlegen desselben an den Einzelspiegel 27 kann eine externe oder eine interne, das heißt eine in das MMA integrierte elektronische Steuer- oder Regeleinrichtung vorgesehen sein.
Wie in 8 schematisch dargestellt ist, wird die Funktion des Kompensations-Potenzials V_Komp = V_Bias(t) von einer Speichereinrichtung 83 an einen Funktionsgenerator 84 geleitet. Der Funktionsgenerator 84 ist mittels einer Synchronisationseinheit mit der Strahlungsquelle 3 synchronisiert. Die Synchronisationseinheit 85 kann insbesondere von der Strahlungsquelle 3 getriggert sein. Das vom Funktionsgenerator 84 erzeugte Signal wird an einen Spannungsverstärker 86 weitergeleitet. Der Spannungsverstärker 86 steht in elektrisch leitender Verbindung mit dem Einzelspiegel 27. Hierfür ist insbesondere ein elektrischer Anschluss 65 vorgesehen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 67 schnell genug, um den Strom durch den Spiegel 27 zu erfassen und das Kompensations-Potenzial V_Komp = V_Bias(t) in Echtzeit zu berechnen und erzeugen. Bei dieser Ausführungsform wird das Kompensationspotenzial mit einer Taktrate, welche größer ist als die Pulsfrequenz der Strahlungsquelle 3, berechnet. Die Taktrate zur Berechnung des Kompensations-Potenzials V_Komp ist insbesondere mindestens doppelt so groß, insbesondere mindestens fünfmal so groß, insbesondere mindestens 10mal so groß, insbesondere mindestens 20mal so groß, insbesondere mindestens 50mal so groß wie die Pulsfrequenz der Strahlungsquelle 3.
Ein Teil des Verfahrens für eine Echtzeitkorrektur ist schematisch in 9 dargestellt. Hierbei wird mittels einer Regeleinheit in dem Messschritt 79 der Strom durch den Spiegel 27 gemessen. Der Messwert liegt sodann als analoges Signal 87 vor. Das analoge Signal 87 wird an einen Analog-Digital-Umsetzer (ADC) 88 weitergeleitet und liegt sodann als digitales Echtzeitsample 89 vor. Aus diesem Sample 89 kann das erforderliche Kompensations-Potenzial V_Komp = V_Bias(t) im Berechnungsschritt 81 ermittelt werden. Die Ermittlung kann insbesondere softwaregestützt erfolgen. Der derartig ermittelte Korrekturwert wird an einen Digital-Analog-Umsetzer (DAC) 90 weitergeleitet. Der Digital-Analog-Umsetzer 90 generiert in Echtzeit ein analoges Signal V_Bias(t) und leitet dieses an den Spannungsverstärker 86 weiter, von wo das Signal wiederum an den Spiegel 27 weitergeleitet wird.
Zusätzlich hierzu ist es möglich, die an die Aktuator-Elektroden 62 bis 64, 62’ bis 64’ angelegte Aktuator-Spannung anzupassen. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn der Mittelwert des Kompensations-Potenzials V_Komp ungleich Null ist. Die Aktuator-Spannungen können insbesondere derart angepasst werden, dass die Spannungsdifferenz zwischen dem Spiegel 27 und den Aktuator-Elektroden 62 bis 64, 62’ bis 64’ von der Beaufschlagung des Spiegels 27 nicht beeinflusst werden, sondern zeitlich konstant bleiben.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 10 und 11 eine weitere Ausführungsform eines Mittels zur Verringerung eines strahlungsinduzierten Einflusses auf die Positionierung der Einzelspiegel 27 beschrieben. Der grundsätzliche Aufbau der Vielspiegelanordnung (MMA) mit einer Vielzahl von Einzelspiegeln 27 entspricht dem Ausführungsbeispiel gemäß 2, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird.
Bei der Ausführungsform gemäß 10 umfasst der Facettenspiegel 13, welcher als konkretes Beispiel für das erfindungsgemäße optische Bauelement dient, ein Abschirmelement 91. Das Abschirmelement 91 umfasst ein Gitter 92. Das Gitter 92 kann randseitig von einer Maske in Form eines Blechs 93 umgeben sein. Das Gitter 92 dient der elektrostatischen Abschirmung der Einzelspiegel 27 und der darunterliegenden Elektronik, insbesondere den ASICs 60.
Das Gitter 92 ist aus einem elektrisch leitenden Material. Auch das das Gitter 92 umgebende Blech 93 ist aus einem elektrisch leitenden Material.
Das Gitter 92 ist geometrisch an die Ausbildung der Einzelspiegel 27 und deren Anordnung relativ zueinander angepasst. Die einzelnen Gitterstege bilden insbesondere Maschen mit einer Weite w, welche der Seitenlänge l der Einzelspiegel 27 vermehrt um den Abstand d_m zweier benachbarter Einzelspiegel 27 reduziert um die Dicke d_g der Gitterstege ist.
Das Gitter 92 ist beabstandet zu den Einzelspiegeln 27 angeordnet. Es ist insbesondere im Bereich zwischen der Strahlungsquelle 3, insbesondere zwischen dem Plasma 45 und den Einzelspiegel 27 angeordnet. Es ist in einem Abstand h vor den Einzelspiegeln 27 angeordnet. Hierbei gilt: h ≥ l + d_m. Das Gitter 92 ist insbesondere derart zu den Einzelspiegeln 27 angeordnet, dass sein Bild bei einer Senkrechtprojektion in Richtung der optischen Achse auf den Spiegeln 13 in den Bereich zwischen den Einzelspiegeln 27 fällt (siehe 11). Die Dicke d_g der Gitterstege ist insbesondere kleiner als der Abstand d_m zweier benachbarter Einzelspiegel 27. Es gilt insbesondere: d_g ≤ 0,5 d_m, insbesondere d_g ≤ 0,3 d_m, insbesondere d_g ≤ 0,2 d_m, insbesondere d_g ≤ 0,1 d_m, insbesondere d_g ≤ 0,05 d_m, insbesondere d_g ≤ 0,03 d_m, insbesondere d_g ≤ 0,02 d_m, insbesondere d_g ≤ 0,01 d_m.
Das Gitter 92 ist mittels Abstandshalter 94 relativ zu der Vielspiegel-Anordnung (MMA) mit den Einzelspiegeln 27 gehalten. Die Abstandshalter 94 weisen einen Durchmesser d_a auf, welcher kleiner ist als der Abstand d_m zweier benachbarter Einzelspiegel 27. Es gilt insbesondere: d_a ≤ 0,5 d_m.
Die Abstandshalter 94 sind durch die Tragestruktur 36 hindurchgeführt. Sie sind insbesondere in Durchgangsöffnungen durch die Tragestruktur 36 hindurchgeführt. Die Abstandshalter 94 sind insbesondere vom Rest der Tragestruktur 36 elektrisch isoliert.
Die Abstandshalter 94 sind im Bereich zwischen den Einzelspiegel 27 an der Tragestruktur 36 angebracht. Sie sind derart ausgebildet und angeordnet, dass sie die Verlagerung, insbesondere die Verkippung der Einzelspiegel 27 nicht beeinflussen.
Das Gitter 92 ist insbesondere derart ausgebildet, dass es nicht zu einer Abschattung der Nutzstrahlung 10 von der Strahlungsquelle 3 beim Auftreffen desselben auf die Einzelspiegel 27 führt.
Das Gitter 92 ist außerdem insbesondere derart ausgebildet, dass Beugungseffekte desselben auf die Nutzstrahlung 10 vernachlässigbar sind.
Mindestens einer der Abstandshalter 94 ist als Kontaktstift 94* ausgebildet. Er ist aus einem elektrisch leitfähigen Material. Der Kontaktstift 94* ist mit einer Spannungsquelle 95 elektrisch leitend verbunden. Die Spannungsquelle 95 ist ihrerseits mittels einer Steuereinrichtung 96 steuerbar.
Über den Kontaktstift 94* ist das Gitter 92 mit einem elektrischen Abschirmpotenzial V_Gitter beaufschlagbar. Der Wert des Abschirmpotenzials, mit welchem das Gitter 92 beaufschlagt wird, ist mittels der Steuereinrichtung 96 steuerbar. Er liegt insbesondere im Bereich von –100 V bis +100 V. Er ist vorzugsweise kleiner, das heißt negativer als –10 V.
Um gute Ergebnisse zu gewährleisten, werden die folgenden Werte der Abschirm-Spannung bevorzugt: Eine Abschirmspannung negativer als –10 V für Einzelspiegel 27 mit einer Seitenlänge l von 600 µm bei einer Dicke d_g von 20 µm und einem Abstand d_m kleiner 100 µm. Eine Abschirmspannung negativer als –30 V für Einzelspiegel 27 mit einer Seitenlänge l von 1 mm bei einer Dicke d_g von 20 µm und einem Abstand d_m kleiner 100 µm. Für Einzelspiegel 27 mit einer Seitenlänge l von weniger als 1 mm und einem Gitter 92 mit d_g kleiner 100 µm haben negative Potenziale von bis zu –100 V eine effektive Abschirmung bewirkt.
Das an das Gitter 92 anzulegende Abschirmpotenzial V_Gitter kann vor Betrieb des Beleuchtungssystems 2 festgelegt werden. Es kann auch experimentell bestimmt werden. Es kann insbesondere während des Betriebs des Beleuchtungssystems 2 bestimmt und eingestellt werden.
Mit Hilfe des Abschirmelements 91 ist es möglich, zu verhindern, dass freie Elektroden oder Ionen aus dem Plasma 45, welche zu einer Störung der Positionierung der Einzelspiegel 27 führen können, zu den Einzelspiegel 27 und/oder der Aktuator-Einrichtung 50 gelangen können.
Während in 10 das Gitter 92 als zweidimensionales Gitter mit einer Maschenstruktur ausgebildet ist, ist es auch möglich, das Gitter 92 als eindimensionales Gitter, bei welchem sämtliche Gitterstege parallel zueinander verlaufen, auszubilden.
Während das Gitter 92 bei der Ausführungsform gemäß 10 mit der Tragestruktur 36 verbunden ist, kann es auch als separates Bauteil, unabgängig von der Vielspiegel-Anordnung ausgebildet sein. Es kann insbesondere als separates Bauteil justierbar im Strahlengang vor dem Spiegel 13 angeordnet sein.
Ein weiteres Mittel zur Verringerung eines strahlungsinduzierten Einflusses auf die Positionierung der Einzelspiegel 27 besteht darin, die Aktuator-Einrichtung 50, insbesondere die Aktuator-Elektroden 62 bis 64, 62’ bis 64’ mit einer Vorspannung zu beaufschlagen.
Vorzugsweise sind jeweils zwei, drei oder mehr der Aktuator-Elektroden 62 bis 64, 62’ bis 64’ derart angeordnet und/oder mit der Steuereinrichtung 67 verbunden, dass sie differentiell betrieben werden können. Die Vorspannung wird entsprechend derart an mindestens zwei der Aktuator-Elektroden 62 bis 64, 62’ bis 64’ angelegt, dass sich die Effekte der Vorspannung auf die Positionierung der Einzelspiegel 27 jeweils gegenseitig kompensieren.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass sich durch Anlegen der Vorspannung die effektive Elastizitätskonstante der Einzelspiegel 27 im Sinne eines anregbaren mechanischen Systems, insbesondere im Sinne eines anregbaren Oszillators, reduzieren lässt. Ebenso kann durch Anlegen einer Vorspannung die Resonanzfrequenz der Einzelspiegel 27 verringert werden. Mit anderen Worten führt das Anlegen der Vorspannung zu einer verbesserten Dämpfung der Einzelspiegel 27.
Die angelegte Vorspannung kann insbesondere konstant sein. Ihre Amplitude ist insbesondere mindestens so groß wie die maximale, zur Verschwenkung der Einzelspiegel 27 vorgesehene Aktuations-Spannung.
Zum Anlegen der Vorspannung an die Aktuator-Elektroden 62 bis 64, 62’ bis 64’ kann die Steuereinrichtung 67 eine separate Spannungsquelle aufweisen. Hierbei kann es sich um eine Gleichspannungsquelle handeln.
Die unterschiedlichen Mittel zur Verringerung eines strahlungsinduzierten Einflusses auf die Positionierung der Einzelspiegel 27 können auch miteinander kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/100856 A1 [0002]
EP 1225481 A [0056]
WO 2010/049076 A1 [0069, 0076, 0079, 0087, 0095]

Claims

Optisches Bauelement (13; 14) mit a. mindestens einem optischen Bauteil (27), b. mindestens einer Aktuator-Einrichtung (50) zur Verlagerung des mindestens einen optischen Bauteils (27) und c. mindestens einem Mittel zur Verringerung einer dynamischen Störung oder eines strahlungsinduzierten Einflusses auf die Positionierung des mindestens einen optischen Bauteils (27), d. wobei das mindestens eine Mittel zur Verringerung einer dynamischen Störung oder eines strahlungsinduzierten Einflusses auf die Positionierung des mindestens einen optischen Bauteils (27) eine Steuereinrichtung (67) zur gezielten Beaufschlagung der mindestens einen Aktuator-Einrichtung (50) mit einer elektrischen Vorspannung umfasst.
Optisches Bauelement (13; 14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Mittel zur Verringerung einer dynamischen Störung oder eines strahlungsinduzierten Einflusses auf die Positionierung des mindestens einen optischen Bauteils (27) eine Steuereinrichtung (67) zur gezielten Beaufschlagung des mindestens einen optischen Bauteils (27) mit einem elektrischen Bias-Potential (V_bias) umfasst.
Optisches Bauelement (13; 14) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (67) eine Nachschlag-Tabelle zur Ermittlung des an das mindestens eine optische Bauteils (27) anzulegenden Bias-Potentials (V_Bias) aufweist.
Optisches Bauelement (13; 14) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (67) als Regeleinrichtung mit mindestens einem Sensor (70) ausgebildet ist.
Optisches Bauelement (13; 14) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Mittel zur Verringerung einer dynamischen Störung oder eines strahlungsinduzierten Einflusses auf die Positionierung des mindestens einen optischen Bauteils (27) mindestens ein Abschirmelement (91) umfasst.
Optisches Bauelement (13; 14) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Abschirmelement (91) ein Gitter (92) und/oder eine Maske (93) umfasst.
Optisches Bauelement (13; 14) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Abschirmelement (91) eine Steuereinrichtung (96) zur gezielten Beaufschlagung desselben mit einem elektrischen Potential umfasst.
Verfahren zur Positionierung mindestens eines optischen Bauteils (27) umfassend die folgenden Schritte: a. Bereitstellen eines optischen Bauelements (13; 14) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, b. Beaufschlagen der mindestens einen Aktuator-Einrichtung (50) mit einer elektrischen Vorspannung, c. wobei die Vorspannung derart an mindestens zwei Aktuator-Elektroden (62, 63, 64; 62’, 63’, 64’) angelegt wird, dass sich die Effekte der Vorspannung auf die Positionierung des optischen Bauteils (27) gegenseitig kompensieren.
Beleuchtungsoptik (4) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) umfassend mindestens ein optisches Bauelement (13; 14) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
Beleuchtungssystem (2) umfassend a. eine Beleuchtungsoptik (4) gemäß Anspruch 9 und b. eine Strahlungsquelle (3).
Projektionsbelichtungsanlage (1) umfassend eine Beleuchtungsoptik (4) gemäß Anspruch 9.
Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Wafers, auf den zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, – Bereitstellen eines Retikels (30), das abzubildende Strukturen aufweist, – Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 11, – Projizieren wenigstens eines Teils des Retikels (30) auf einen Bereich der Schicht des Wafers mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1).