DE102014224219A1

DE102014224219A1 - Lagerung für ein Spiegelelement

Info

Publication number: DE102014224219A1
Application number: DE201410224219
Authority: DE
Inventors: Henner Baitinger
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2015-04-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagerung für ein Spiegelelement, insbesondere für ein Spiegelelement für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Aktuator (1) und einer Spiegelaufnahme (2), wobei der Aktuator (1) die Spiegelaufnahme (2) bezüglich mindestens eines Bewegungsfreiheitsgrades bewegen kann, und mit einer Wärmeableitvorrichtung (3, 4, 5) zur Ableitung von Wärme von der Spiegelaufnahme (2), wobei die Wärmeableitvorrichtung drei Wärmeleitstränge (3, 4, 5) aufweist, die um ein Zentrum der Spiegelaufnahme (2) gleichmäßig verteilt mit einem jeweiligen Winkelabstand von 120° zueinander angeordnet sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagerung für ein Spiegelelement, insbesondere für ein Spiegelelement für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie gemäß vom Oberbegriff des Anspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
In Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie und insbesondere in solchen Projektionsbelichtungsanlagen, die mit Licht bzw. elektromagnetischer Strahlung im Wellenlängenbereich des extrem-ultravioletten Lichts (EUV-Licht) arbeiten, werden verschiedene Spiegel und Spiegelelemente und insbesondere sogenannte Spiegelarrays mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Spiegelelementen eingesetzt. Die Spiegelelemente in sogenannten Spiegelarrays sind üblicherweise so ausgebildet, dass sie beweglich sind, beispielsweise um eine oder zwei senkrecht zueinander angeordnete Drehachsen verschwenkt werden können, um das auftreffende Licht in verschiedene Richtungen reflektieren zu können.
Insbesondere bei dieser Art von Spiegelelementen ist auf Grund der beweglichen Lagerung das Temperaturmanagement für das Spiegelelement problematisch, da durch das auftreffende Licht Wärme erzeugt wird, die auf Grund der besonderen Lagerung nur schwer abgeführt werden kann.
Obwohl bereits verschiedene Anordnungen zur Lagerung von Spiegelelementen mit Wärmeableitfunktion bei gleichzeitiger Beweglichkeit der Spiegelelemente aus dem Stand der Technik bekannt sind, besteht weiterer Bedarf einer Optimierung und Verbesserung, um ein ausgewogenes Eigenschaftsprofil hinsichtlich guter Bewegbarkeit des Spiegels als auch ausreichender und effizienter Ableitung von Wärme von dem Spiegel zu ermöglichen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Lagerung für ein Spiegelelement bereit zu stellen, welches sowohl eine gute Beweglichkeit des Spiegelelements bezüglich mindestens eines Bewegungsfreiheitsgrades als auch gute Eigenschaften des Spiegelelements hinsichtlich der Ableitung der durch Bestrahlung mit Licht aufgenommenen Wärme aufweist. Gleichzeitig soll die Lagerung einfach herstellbar und zuverlässig betreibbar sein.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Lagerung für ein Spiegelelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung schlägt vor, bei einer Lagerung für ein Spiegelelement mit einem Aktuator und einer Spiegelaufnahme, welche mittels des Aktuators mindestens bezüglich eines Bewegungsfreiheitsgrades bewegt werden kann, drei Wärmeleitstränge gleichmäßig verteilt um das Zentrum der Spiegelaufnahme anzuordnen, sodass der Winkelabstand zwischen den drei Wärmeleitsträngen jeweils 120° beträgt. Durch eine derartige Anordnung kann eine maximale Wärmeableitung bei gleichzeitig gleichmäßiger Kippbarkeit bzw. Beweglichkeit eines aufgenommenen Spiegelelements gewährleistet werden.
Die Wärmeleitstränge können aus einem metallischen Drahtseil mit einem umgebenden Schutzbalg ausgebildet sein, sodass die Wärmeleitstränge flexibel ausgebildet sein können und auf Grund des Schutzes durch den Schutzbalg in unterschiedlichen Atmosphären eingesetzt werden können, beispielsweise in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre, bei der metallische Drahtseile zu einer Versprödung neigen könnten.
Um eine gute Wärmeleitung zu gewährleisten kann das metallische Drahtseil aus einem Kupferwerkstoff oder aus einem sonstigen gut wärmeleitfähigen Metall gebildet sein, welches in Form eines Drahtseils gleichzeitig eine gute Beweglichkeit aufweist.
Die Wärmeleitstränge können in Richtung der Spiegelaufnahme oder einer Dreh- oder Kippachse der Spiegelaufnahme in Art eines Kegels, also spitz zulaufend, angeordnet sein, um durch diese Anordnung ebenfalls die Beweglichkeit der Spiegelaufnahme zu gewährleisten. Insbesondere können die Wärmeleitstränge gegenüber einem zentralen Antriebsstrang des Aktuators der mittig zur Spiegelaufnahme angeordnet ist und/oder gegenüber einer Normalen zu einer Spiegelfläche eines aufgenommenen Spiegels oder eine Aufnahmeebene der Spiegelaufnahme geneigt angeordnet sein.
Die Aufnahmeebene der Spiegelaufnahme kann beispielsweise dadurch definiert sein, dass es sich um die Basisfläche einer Aussparung handelt, in der das Spiegelelement aufgenommen ist oder um die Fläche eines umgebenden Randes oder dergleichen.
Der Neigungswinkel zwischen einem der Wärmeleitstränge und dem zentralen Antriebsstrang oder der Normalen einer Spiegelfläche oder eine Aufnahmeebene bzw. der halbe Öffnungswinkel eines entsprechend gebildeten Kegels kann im Bereich von 5° bis 45°, insbesondere 10° bis 30° liegen.
Die Wärmeleitstränge können mit dem Ende, das demjenigen Ende gegenüberliegt, welches an der Spiegelaufnahme angeordnet ist, in einer Halterung aufgenommen sein, die insbesondere eine Kühleinrichtung, wie beispielsweise Leitungen für einen Kühlkreislauf oder dergleichen aufweist, sodass die von den Wärmeleitsträngen abgeleitete Wärme durch die Kühleinrichtung abgeführt wird.
Die Spiegelaufnahmen können insbesondere so ausgebildet sein, dass der Aktuator die Spiegelaufnahme bezüglich mindestens zwei Bewegungsfreiheitsgraden betätigen kann, also die Spiegelaufnahme beispielsweise um zwei senkrecht zueinander angeordnete Drehachsen drehen kann, die in einer Ebene parallel zur Spiegelfläche eines in der Spiegelaufnahme angeordneten Spiegels oder parallel zu einer Aufnahmeebene der Spiegelaufnahme liegen.
Die Wärmeleitstränge können in Kombination mit einer Lagerungseinrichtung ausgebildet sein, die eine derartige Kinematik des Spiegels ermöglicht. Insbesondere können die Wärmeleitstränge in Kombination mit Gelenkbeinen einer Lagerungseinrichtung zur Lagerung des Spiegelelements oder der Spiegelaufnahme ausgebildet sein, die bestimmte Bewegungen des Spiegelelements ermöglichen oder verhindern. Die Gelenkbeine können beispielsweise als Dreibein mit entsprechenden gelenkigen Verbindungen ausgebildet sein, die Verkippungen des Spiegels um Drehachsen innerhalb der Spiegeloberfläche ermöglichen, aber eine Verkippung um eine Drehachse senkrecht zu der Spiegeloberfläche verhindern. Darüber hinaus können die Wärmeleitstränge in derartige Gelenkbeine integriert sein oder derartige Gelenkbeine selbst ausbilden.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Lagerung für ein Spiegelelement,
2 eine Draufsicht auf die Lagerung aus 1 und in
3 eine Schnittansicht durch die Lagerung aus 1.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lagerung für ein Spiegelelement, wobei die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist.
In 1 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Lagerung für ein Spiegelelement gezeigt. Die Lagerung umfasst einen Aktuator 1 und eine Spiegelaufnahme 2, auf bzw. in der ein Spiegel (nicht gezeigt) angeordnet werden kann. Die Spiegelaufnahme 2 ist über einem Antriebsstrang 16 (in 1 verdeckt, siehe 3) an dem Aktuator 1 angeordnet. Mit Hilfe des Antriebsstrangs 16 kann die Spiegelaufnahme 2 bewegt werden.
Der Aktuator 1 umfasst neben dem Antriebsstrang 16 eine Magnetanordnung 9 zur Betätigung der Spiegelaufnahme 2 und eine Halterung 6. Die Spiegelaufnahme 2 ist um die beiden Drehachsen 10 und 11, die in einer Aufnahmeebene 12 senkrecht zueinander angeordnet sind, über den Aktuator 1 mittels der Magnetanordnung 9 des Antriebsstrangs 16 verschwenkbar, wie durch die Pfeile in 1 angedeutet ist.
Zwischen der Spiegelaufnahme 2 und der Halterung 6 des Aktuators 1 sind drei Wärmeleitstränge 3, 4, 5 angeordnet, die um die Mitte der Spiegelaufnahme 2 in jeweils 120° Winkelabstand zueinander gleichmäßig verteilt angeordnet sind, so dass sowohl die Wärmeableitung entsprechend gleichmäßig verteilt erfolgt als auch die mechanische Belastung.
Wie der 1 zu entnehmen ist, sind die Wärmeleitstränge 3, 4, 5 in einem Winkel schräg zum Antriebsstrang 16 bzw. zu einer Normalen der Aufnahmeebene 12 oder einer Spiegelfläche eines aufgenommenen Spiegelelements (nicht gezeigt) angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel ca. 20°.
Die Wärmeleitstränge 3, 4, 5 sind flexibel ausgebildet, um die Bewegung der Spiegelaufnahme 2 nicht zu beeinträchtigen. Durch die schräge und gleichmäßig verteilte Anordnung der Wärmeleitstränge 3, 4, 5 zur Spiegelaufnahme 2 wird die Verkippung der Spiegelaufnahme 2 um die Drehachsen 11, 12 erleichtert, da die Wärmeleitstränge gleichmäßig einknicken können. Darüber hinaus gewährleistet das Vorsehen von drei Wärmeleitsträngen 3, 4, 5 eine statisch bestimmte Anordnung.
Wie der Schnittansicht der 3 zu entnehmen ist, sind die Wärmeleitstränge 3, 4, 5 jeweils aus einem Gelenkbein 15, mit einem darum geflochtenem Drahtseil 18 aus einem Kupfermaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet, welches zum einen in der Halterung 6 und zum anderen in der Spiegelaufnahme 2 befestigt ist. Um die Drahtseile 18 aus einer Vielzahl von miteinander verdrillten Drähten ist ein beweglicher Schutzbalg 17 vorgesehen, der die metallischen Drahtseile, insbesondere Kupferdrahtseile vor den Umgebungseinflüssen schützt, wie sie beispielsweise beim Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage durch die dort vorherrschende Gasatmosphäre mit Wasserstoff auftreten können.
Die Drahtseile können aus mehreren Strängen gebildet sein, die wiederum mehrere Drähte aufweisen. Beispielsweise könnte das Kupferdrahtseil, das für einen Wärmeleitstrang 3, 4, 5 verwendet wird aus 128 Drähten, die in 12 Strängen zusammengefasst sind, gebildet sein. Der umgebende Balg kann aus einem geeigneten Kunststoffmaterial oder einem metallischen Werkstoff wie Edelstahl, Kupfer, Nickel oder Messing gebildet sein.
Die umgebenden Bälge übernehmen zusätzlich die kinematische Funktion der Sperrung des Freiheitsgrades der Rotation um die Hochachse 19 in 1.
Wie sich weiterhin aus den 1 und 3 ergibt weist die Halterung 6 eine Kühleinrichtung in Form eines Kühlkreislaufes mit einem Vorlauf 7 und einem Rücklauf 8 zur Durchleitung eines Kühlmediums, wie beispielsweise Wasser, auf. Mit dem Kühlmedium kann die von den Wärmeleitsträngen 3, 4, 5 von der Spiegelaufnahme 2 abgeleitete Wärme effizient abgeführt werden.
Wie sich insbesondere aus der 3 ergibt, sind die Kupferdrahtseile 15 der Wärmeleitstränge 3, 4, 5 bis unmittelbar an eine Auflagefläche eines Spiegels, die der Aufnahmeebene 12 entspricht geführt, um unmittelbar und direkt an einem Spiegel entstehende Wärme abzuleiten. Der Spiegel kann beispielsweise an einer Aussparung 14 mit einem umgebenden Rand 13 angeordnet sein, wobei die Aufnahmefläche in diesem Ausführungsbeispiel die Basisfläche der Aussparung 14 ist. Die Spiegelaufnahme 2 kann jedoch auch in einer anderen Art und Weise ausgestaltet sein und die Aufnahmeebene 12 bzw. die Aufnahmefläche kann ebenso in einer anderen Art und Weise definiert sein.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des vorgestellten Ausführungsbeispiels detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen werden können oder dass andere Kombinationen von Einzelmerkmalen verwirklicht werden können, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Die vorliegende Offenbarung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein, auch wenn diese nicht explizit beschrieben sind.

Claims

Lagerung für ein Spiegelelement, insbesondere für ein Spiegelelement für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Aktuator (1) und einer Spiegelaufnahme (2), wobei der Aktuator (1) die Spiegelaufnahme (2) bezüglich mindestens eines Bewegungsfreiheitsgrades bewegen kann, und mit einer Wärmeableitvorrichtung (3, 4, 5) zur Ableitung von Wärme von der Spiegelaufnahme (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeableitvorrichtung drei Wärmeleitstränge (3, 4, 5) aufweist, die um ein Zentrum der Spiegelaufnahme (2) gleichmäßig verteilt mit einem jeweiligen Winkelabstand von 120° zueinander angeordnet sind.
Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Wärmeleitstränge (3, 4, 5) aus einem metallischen Drahtseil (15) mit einem umgebenden Schutzbalg (17) ausgebildet sind.
Lagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Drahtseil (15) aus einem Kupferwerkstoff gebildet ist.
Lagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitstränge (3, 4, 5) gegenüber einem zentralen Antriebsstrang (16) des Aktuators (1), der mittig zur Spiegelaufnahme (2) angeordnet ist, und/oder gegenüber einer Normalen zu einer Spiegelfläche eines aufgenommenen Spiegels oder einer Aufnahmeebene (12) der Spiegelaufnahme (2) geneigt angeordnet sind.
Lagerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel zwischen einem der Wärmeleitstränge (3, 4, 5) und dem zentralen Antriebsstrang (16) oder der Normalen im Bereich von 5° bis 45°, insbesondere 10° bis 30° liegt.
Lagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitstränge (3, 4, 5) mit einem Ende in der Spiegelaufnahme (2) und mit dem anderen Ende in einer Halterung (6) des Aktuators (1) aufgenommen sind.
Lagerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (6) eine Kühleinrichtung, insbesondere einen Kühlkreislauf (7, 8) aufweist.
Lagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitstränge (3, 4, 5) flexibel ausgebildet sind.
Lagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelaufnahme (2) mindestens zwei vom Aktuator (1) betätigbare Bewegungsfreiheitsgrade aufweist, insbesondere Drehungen um zwei senkrecht zueinander in einer Ebene (12) parallel zur Spiegelfläche eines in der Spiegelaufnahme angeordneten Spiegels oder zu einer Aufnahmeebene angerordnete Drehachsen (10, 11).
Lagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Wärmeleitstränge (3, 4, 5) in Kombination mit Gelenkbeinen zur Lagerung eines Spiegelelements oder einer Spiegelaufnahme oder integriert in Gelenkbeine zur Lagerung eines Spiegelelements oder einer Spiegelaufnahme oder als Gelenkbeine zur Lagerung eines Spiegelelements oder einer Spiegelaufnahme ausgebildet sind, wobei insbesondere die Gelenkbeine so ausgebildet sind, dass bestimmte Bewegungsfreiheitsgrade ermöglicht oder nicht ermöglicht sind, vorzugsweise eine Drehung um eine Achse senkrecht zur Spiegeloberfläche gesperrt ist.