DE102015219671A1

DE102015219671A1 - Optische Baugruppe, Projektionssystem, Metrologiesystem und EUV-Lithographieanlage

Info

Publication number: DE102015219671A1
Application number: DE102015219671.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Brehm; Wolfgang Merkel; Ulrich Weber; Henry Wegert
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2015-10-12
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2017-04-27
Also published as: KR101865473B1; TW201725417A; JP2017083824A; JP6503326B2; US20170102539A1; TWI640799B; KR20170043090A; US10146048B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Baugruppe (1), umfassend: ein optisches Element (2), eine Fassung (3) zur Halterung des optischen Elements (2), sowie eine Mehrzahl von Befestigungselementen (12) mit Befestigungsflächen (14) für die Befestigung des optischen Elements (2) an der Fassung (3), wobei die Befestigungselemente (12) einen Zwischenraum (11) zwischen dem optischen Element (2) und der Fassung (3) überbrücken, sowie eine Spüleinrichtung (15) zur Erzeugung mindestens eines Spülgasstroms (16) im Bereich des optischen Elements (2), der die Befestigungsflächen (14) der Befestigungselemente (12) umspült.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine optische Baugruppe, umfassend: ein optisches Element, eine Fassung zur Halterung des optischen Elements, sowie eine Mehrzahl von Befestigungselementen mit Befestigungsflächen zur Befestigung des optischen Elements an der Fassung, wobei die Befestigungselemente einen Zwischenraum zwischen dem optischen Element und der Fassung überbrücken. Die Erfindung betrifft auch ein Projektionssystem mit einer solchen Baugruppe sowie ein Metrologiesystem und eine EUV-Lithographieanlage mit einem solchen Projektionssystem.
Zur Halterung von optischen Elementen an einer Fassung ist es bekannt, Befestigungselemente zu verwenden, die Befestigungsflächen aufweisen, an denen das optische Element befestigt ist. Die Befestigung des optischen Elements an den Befestigungselementen kann mittels eines Fügemittels, beispielsweise mittels eines Klebers, erfolgen. In der Regel liegt das optische Element im Bereich der Befestigungsflächen auf den Befestigungselementen auf, um das optische Element am äußeren Rand zu unterstützen, es ist aber auch möglich, dass die Befestigungselemente seitliche Befestigungsflächen aufweisen, um das optische Element seitlich einzuspannen und auf diese Weise eine Befestigung zu erreichen. Die Befestigungselemente können beispielsweise in der Art von Stegen oder dergleichen ausgebildet sein, welche ggf. einen Zwischenraum zwischen dem Innenrand der Fassung und dem äußeren Rand des optischen Elements überbrücken.
Bei der Verwendung von UV- oder EUV-Strahlung ist es in der Regel erforderlich, optisch wirksame Oberflächen von optischen Elementen durch Spülgasströme zu schützen, da Verunreinigungen der optisch wirksamen Oberflächen zu Transmissionsverlusten und zu irreversiblen Beschädigungen der optischen Elemente führen können. Insbesondere bei der Verwendung von Strahlung bei Wellenlängen von weniger als ca. 200 nm ist es günstig, geringe Spülgasflüsse bzw. ein geringes Spülgasvolumen pro Zeiteinheit zu verwenden, da ggf. aufgrund von Absorptionslinien des Spülgases für die verwendete Strahlung an Stelle von Stickstoff ggf. ein Edelgas, z.B. Argon, verwendet werden muss.
Zur Erzeugung von Spülgasflüssen entlang von optischen Oberflächen ist es beispielsweise aus der WO 2015/090862 A1 bekannt, in einem EUV-Lithographiesystem zum Entfernen von kontaminierenden Stoffen von einer in dem EUV-Lithographiesystem angeordneten optischen Oberfläche mindestens eine Gasdüse zur Erzeugung eines Gasstroms vorzusehen, der einen Gaswirbel in dem EUV-Lithographiesystem bildet. Der Gasstrom kann sich an einer optischen Oberfläche entlang erstrecken, so dass die Gaswirbel an der optischen Oberfläche entlang geführt werden.
Aus der US 2010/0195076 A1 ist ein optisches Membran-Element für eine optische Vorrichtung für die Lithographie bekannt geworden, welches mindestens eine Membran-Schicht und einen Rahmen aufweist, der die mindestens eine Membran-Schicht zumindest teilweise umgibt und an dem zumindest ein Teil des Rands der Membran-Schicht befestigt ist. Es ist mindestens ein Spannelement vorgesehen, um die Membran einstellbar einzuspannen. Das optische Membran-Element weist einen Halter auf, in dem der Rahmen aufgenommen ist und das Spannelement weist ein in der Länge einstellbares Verbindungselement zwischen dem Rahmen und dem Halter auf. Die Membran-Schicht kann gasdicht an dem Halter befestigt sein, so dass kein Membran-freier Raum zwischen den Angriffspunkten der Befestigungselemente an der Membran und an dem Halter verbleibt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine optische Baugruppe, ein Projektionssystem mit einer solchen optischen Baugruppe, ein Metrologiesystem sowie eine EUV-Lithographieanlage mit einem solchen Projektionssystem anzugeben, bei denen die Spülung des optischen Elements mit einem Spülgas verbessert ist.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine optische Baugruppe der eingangs genannten Art, welche eine Spüleinrichtung zur Erzeugung mindestens eines Spülgasstroms im Bereich des optischen Elements umfasst, der die Befestigungsflächen der Befestigungselemente umspült. Durch die Umspülung der Befestigungsflächen mit dem Spülgas bzw. die Anordnung der Befestigungsflächen in dem mittels des Spülgases gespülten Volumen können diese vor Umwelteinflüssen, insbesondere vor Feuchtigkeit, geschützt werden.
Bei einer Ausführungsform ist die Spüleinrichtung ausgebildet, einen Spülgasstrom zu erzeugen, der durch den Zwischenraum hindurch tritt. Um die Befestigungsflächen vor Umwelteinflüssen, insbesondere vor Feuchtigkeit, zu schützen, wird gemäß dieser Ausführungsform vorgeschlagen, einen (trockenen) Spülgasstrom durch den Zwischenraum zu führen bzw. durch den Zwischenraum hindurch verlaufen zu lassen. Auf diese Weise können die Befestigungsflächen vor Feuchtigkeit geschützt werden. Für diese Lösung wird allerdings in der Regel eine vergleichsweise große Spülgasmenge benötigt, wenn gleichzeitig auch der optisch genutzte Bereich des optischen Elements mit einem Spülgasstrom gespült werden soll.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein – typischer weise plattenförmiges – Strömungsleitelement außerhalb eines optisch genutzten Bereichs an dem optischen Element und/oder an der Fassung befestigt und überdeckt den Zwischenraum zwischen dem optischen Element und der Fassung flächig, typischer Weise vollständig. Durch die flächige Überdeckung des Zwischenraums durch das Strömungsleitelement kann erreicht werden, dass die Spülgasmenge, die durch den Zwischenraum strömt, deutlich reduziert wird und dennoch eine ausreichende Umspülung der Befestigungsflächen der Befestigungselemente gewährleistet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform besteht das Strömungsleitelement aus einem metallischen Material, beispielsweise aus Edelstahl. Bei dem Strömungsleitelement kann es sich um ein selbsttragendes Element, beispielsweise in Form eines Blechs, oder um ein nicht selbsttragendes Element z.B. in Form einer Membran handeln. Da das Strömungsleitelement an der Fassung und/oder außerhalb des optisch genutzten Bereichs an dem optischen Element befestigt ist, ist es nicht erforderlich, dass dieses aus einem für die Nutz-Strahlung der optischen Baugruppe transparenten Material gebildet ist.
Das Material des Strömungsleitelements sollte derart gewählt werden, dass dieses einerseits keine kontaminierenden Stoffe in die Umgebung ausgast und andererseits für Streustrahlung bei der Wellenlänge der Nutz-Strahlung, die ggf. zu dem Strömungsleitelement gelangt, über einen langen Zeitraum stabil ist, so dass das Material des Strömungsleitelements nicht degradiert. Beide Anforderungen werden typischer Weise von metallischen Materialien, speziell von Edelstahl, erfüllt. Es versteht sich, dass das Strömungsleitelement, insbesondere in Form einer Membran, auch aus anderen Materialien gebildet sein kann, beispielsweise aus Materialien, die zur Herstellung von so genannten Pellicles verwendet werden, die in der Lithographie zum Schutz von Wafern oder von Masken vor kontaminierenden Stoffen eingesetzt werden. Ein geeignetes Material für das Strömungsleitelement kann insbesondere in Abhängigkeit von der Wellenlänge der Nutz-Strahlung ausgewählt werden. Als Material für das Strömungsleitelement kann insbesondere ein Material mit einer geringeren Steifigkeit als für das Material der Fassung gewählt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform verschließt das Strömungsleitelement den Zwischenraum gasdicht. Bei dieser Ausführungsform wird der Zwischenraum zwischen dem optischen Element und der Fassung von dem Strömungsleitelement, das aus einem gasdichten, z.B. metallischen Material besteht, vollständig abgedeckt, so dass das Strömungsleitelement den Zwischenraum gasdicht verschließt. Das Strömungsleitelement dichtet somit den Zwischenraum zwischen dem optischen Element und der Fassung vollständig ab, so dass die Befestigungsflächen und auch die Befestigungselemente von Umwelteinflüssen geschützt sind, die an der den Befestigungsflächen abgewandten Seite des Strömungsleitelements auftreten können. Durch die Abdichtung des Zwischenraums kann zudem verhindert werden, dass der durch den Zwischenraum hindurch geführte Spülgasstrom ggf. Verwirbelungen hervorruft, wenn dieser auf einen weiteren Spülgasstrom trifft bzw. einen weiteren Spülgasstrom kreuzt, der z.B. zum Schutz eines weiteren optischen Elements in einem die optische Baugruppe enthaltenden optischen System, z.B. einem abbildenden optischen System, vorgesehen sein kann.
Typischer Weise verlaufen die Befestigungselemente, bei denen es sich beispielsweise um stegförmige Befestigungselemente (so genannte „Füßchen“) handeln kann, auf derjenigen Seite des Strömungsleitelements, an welcher auch das Spülgas an dem optischen Element entlang geführt wird. Der Spülgasfluss kann somit an den Befestigungselementen und insbesondere an den Befestigungsflächen entlang geführt werden, um diese vor Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen zu schützen, ohne dass ein Teil des Spülgasstroms durch den Zwischenraum entweichen kann. Bei der vollständigen Abdichtung des Zwischenraums durch das Strömungsleitelement kann somit die von der Spüleinrichtung benötigte Spülgasmenge deutlich reduziert werden, da nur das Volumen an derjenigen Seite des optischen Elements gespült werden muss, an der auch der optisch genutzte Bereich gebildet ist. Durch die Abdichtung des Zwischenraums mit Hilfe des Strömungsleitelements lässt sich gegenüber der weiter oben beschriebenen Ausführungsform typischer Weise ein deutlich größerer Protection-Faktor erzielen. Der Protection-Faktor beschreibt das Verhältnis der Verunreinigung des Umgebungsgases (in der Regel Luft) relativ zum Verhältnis der Verunreinigung des Spülgases (Stickstoff, Argon, ...). Liegen beispielsweise in der Umgebungsluft in einem gegebenen Volumen als Verunreinigung 10000 Sauerstoffmoleküle vor und ist im Spülgas im optischen System nur noch 1 Sauerstoffmolekül in demselben Volumen zu finden, beträgt der Protection-Faktor 10000:1.
Bei einer Ausführungsform ist das optische Element an Befestigungsflächen der Befestigungselemente mittels eines Fügemittels, insbesondere mittels eines Klebers, befestigt. Die Klebe-Verbindung kann durch Umwelteinflüsse, insbesondere durch Feuchtigkeit, in ihren Eigenschaften verändert werden. Durch die Aufnahme von Feuchtigkeit kann der Kleber sein Volumen vergrößern, d.h. der Kleber kann aufquellen, wodurch sich die Ausrichtung des optischen Elements relativ zur Fassung verändert und das optische System, in dem das optische Element bzw. die optische Baugruppe verbaut ist, ungewollt in seinen optischen Eigenschaften verschlechtert. Eine solche Veränderung der Ausrichtung oder eine Deformation des typischer Weise vergleichsweise dünnen optischen Elements kann ggf. auch auftreten, wenn dieses auf andere Weise als durch einen Stoffschluss an der Fassung bzw. an Befestigungsflächen der Befestigungselemente befestigt ist. Die Befestigungselemente können einstückig mit der Fassung ausgebildet sein, es ist aber auch möglich, dass die Befestigungselemente an der Fassung über eine stoffschlüssige oder eine kraft- bzw. formschlüssige Verbindung befestigt sind.
Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei dem optischen Element um ein Spiegelelement, welches ein Substrat und eine auf das Substrat aufgebrachte reflektierende Beschichtung aufweist. Der optisch genutzte Bereich des Spiegels bildet entweder einen Teilbereich der reflektierenden Beschichtung oder stimmt mit dem Bereich überein, in dem die reflektierende Beschichtung auf das Substrat aufgebracht ist. Die reflektierende Beschichtung kann auf eine Oberfläche des Substrats aufgebracht sein, die plan oder ggf. konvex oder konkav gekrümmt ist. Die Spüleinrichtung ist typischer Weise ausgebildet, den bzw. einen Spülgasstrom an dem optisch genutzten Bereich der reflektierenden Beschichtung entlang zu führen.
An Stelle eines Spiegels kann es sich bei dem optischen Element auch um ein transmissives optisches Element handeln, beispielsweise um eine Linse. Auch ein transmissives optisches Element weist einen optisch genutzten Bereich auf, in dem Strahlung gerichtet durch das optische Element hindurch tritt. Die Membran kann auch in diesem Fall außerhalb des optisch genutzten Bereichs an dem optischen Element befestigt werden.
Bei einer Weiterbildung ist das Strömungsleitelement an einer der reflektierenden Beschichtung abgewandten Seite (d.h. der Rückseite) des Substrats befestigt. In diesem Fall verlaufen die Befestigungselemente typischer Weise an derjenigen Seite des Strömungsleitelements, die der reflektierenden Beschichtung zugewandt ist. Da das optische Element, genauer gesagt der optisch genutzte Bereich, mit einem Spülgas gespült wird, werden auch die Befestigungsflächen von dem Spülgasstrom umspült und sind somit gegen Umgebungseinflüsse geschützt. Es ist alternativ auch möglich, das Strömungsleitelement an der der reflektierenden Beschichtung zugewandten Seite an dem optischen Element zu befestigen. In diesem Fall ist es günstig, einen Spülgasstrom zu erzeugen, welcher an der Rückseite des Spiegels bzw. des Substrats verläuft, um die Befestigungsflächen vor Umwelteinflüssen zu schützen.
Zur Befestigung des Strömungsleitelements an dem optischen Element und/oder an der Fassung bestehen verschiedene Möglichkeiten. Vorzugsweise ist das Strömungsleitelement an dem optischen Element außerhalb des optisch genutzten Bereichs und/oder an der Fassung mittels eines Fügemittels, insbesondere mittels eines Klebers, befestigt.
Bei einer Ausführungsform ist das Strömungsleitelement als Membran ausgebildet, die außerhalb des optisch genutzten Bereichs an dem optischen Element und an der Fassung befestigt ist. Die Membran ist typischer Weise nicht selbsttragend, so dass diese sowohl an der Fassung als auch an dem optischen Element befestigt wird. Es versteht sich aber, dass auch ein selbsttragendes Strömungsleitelement z.B. in Form eines dünnen Blechs, sowohl an dem optischen Element als auch an der Fassung befestigt werden kann, wenn dieses dazu benutzt wird, den Zwischenraum gasdicht zu verschließen.
Bei einer Weiterbildung ist die Membran an dem optischen Element außerhalb des optisch genutzten Bereichs mittels eines Fügemittels, insbesondere mittels eines Klebers, befestigt. Eine solche Befestigung ermöglicht einerseits eine Befestigung der Membran ohne eine Deformation des optischen Elements und andererseits ermöglicht diese typischer Weise eine vollständig dichtende Verbindung zwischen der Membran und dem optischen Element. Die beispielsweise (kreis-)ringförmige Membran kann auch an der Fassung vollständig dichtend angeklebt werden. Eine Klebeverbindung benötigt zudem nur einen geringen Bauraum, da die Dicke der Kleberschichten z.B. bei ca. 20–30 µm oder darunter liegen kann. Für die Klebung kann beispielsweise ein Kleber auf Epoxidharz-Basis verwendet werden. Der Kleber wird idealer Weise nur in einem äußersten Randbereich auf das optische Element aufgebracht, um keine Deformationen in dem optisch genutzten Bereich zu erzeugen. An Stelle eines Klebers können ggf. abhängig von den zu verbindenden Materialien auch andere Fügemittel verwendet werden, die eine stoffschlüssige Verbindung ermöglichen, beispielsweise eine Lotpaste oder dergleichen. Auch eine kraft- bzw. formschlüssige Befestigung der Membran bzw. des Strömungsleitelements an dem optischen Element und/oder an der Fassung ist möglich.
Bei einer weiteren Weiterbildung ist das Fügemittel, insbesondere der Kleber, in Form einer Zick-Zack-Bahn auf das optische Element aufgebracht. Der Kleber ist in diesem Fall umlaufend, typischer Weise kreisringförmig, entlang eines Randbereichs auf das optische Element aufgebracht, wobei die einander gegenüber liegenden Spitzen der Zick-Zack-Bahn deren maximale Erstreckung in radialer Richtung nach Innen bzw. nach Außen darstellen. Durch das Aufbringen des Klebers in Form einer Zick-Zack-Bahn kann verhindert werden, dass beim Aushärten des Klebers eine radial nach Innen oder ggf. radial nach Außen wirkende Spannung auf das optische Element ausgeübt wird. Für die Herstellung einer möglichst definierten und genau dosierten Klebung ist es günstig, den Kleber nicht wie üblich unter Verwendung einer Spritze, sondern in einem Siebdruckverfahren auf das optische Element aufzubringen. Es versteht sich, dass auch ein Strömungsleitelement, welches nicht als Membran ausgebildet ist, mittels eines Klebers, der in Form einer Zick-Zack-Bahn ausgebildet ist, an dem optischen Element befestigt werden kann.
Im gespülten Volumen, das typischer Weise an der Seite des Substrats mit der reflektierenden Beschichtung gebildet ist, herrscht auch für den Fall, dass das Spülgas durch den Zwischenraum hindurch tritt, ein geringer Überdruck relativ zum umgebenden Luftdruck, so dass ein stetiger Ausstrom des Spülgases gewährleistet ist. Dieser Ausstrom muss eine Geschwindigkeit haben, die höher ist als die mittlere Diffusionsgeschwindigkeit, um wirksam das Eindringen von Verunreinigungen in das gespülte Volumen zu verhindern. Durch den Überdruck, der durch das Spülgas auf das optische Element ausgeübt wird und durch das Gegenhalten der Befestigungselemente erfährt das optische Element eine resultierende Zugkraft, die in Richtung auf die Rückseite des optischen Elements und in radialer Richtung wirkt. Es ist daher ggf. günstig, die Membran an dem optischen Element unter Erzeugung einer radialen Vorspannung zu befestigen, um zumindest teilweise eine druckinduzierte Durchwölbung des optischen Elements nach außen zu kompensieren. Die Vorspannung kann durch die Schrumpfung des Klebers beim Aushärten erzeugt werden. In diesem Fall wird der Kleber typischer Weise nicht wie oben beschrieben in Form einer Zick-Zack-Bahn, sondern in Form einer kreisringförmigen Bahn mit typischer Weise konstantem Durchmesser auf das optische Element aufgebracht.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Membran eine Dicke von weniger als 50 µm auf. Die Membran kann sehr dünn ausgebildet werden und eine Dicke von ggf. weniger als 10 µm aufweisen. Die Membran kann somit deutlich dünner ausgebildet sein als die dünnsten Abschnitte der typischer Weise stegförmigen Befestigungselemente, so dass die an dem optischen Element befestigte Membran typischer Weise nicht zu einer signifikanten Verkippung oder Dezentrierung des optischen Elements führen kann. Die Anbringung der Membran z.B. an der Unterseite eines Spiegels, der eine Öffnung aufweist, erfordert nur einen geringen Bauraum, so dass ein Bauteil, beispielsweise ein weiterer Spiegel, der von der durch die Öffnung hindurch tretenden Nutz-Strahlung getroffen wird, in einem geringen Abstand zur Rückseite des Spiegels angeordnet werden kann. Der freie Arbeitsabstand des optischen Elements wird somit nur geringfügig verkleinert. Das Vorsehen eines Spülkanals, der an der Rückseite des Spiegels entlang führt, würde demgegenüber ggf. einen deutlich größeren Bauraum einnehmen.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist zwischen dem Strömungsleitelement und dem optischen Element oder zwischen dem Strömungsleitelement und der Fassung ein bevorzugt ringförmiger Spalt für den Durchtritt des Spülgasstroms gebildet. Der Spalt verläuft hierbei außerhalb des typischer Weise ringförmigen Zwischenraums, der von dem Strömungsleitelement flächig überdeckt wird. Bei dem Strömungsleitelement handelt es sich in diesem Fall um ein selbsttragendes, typischer Weise plattenförmiges Bauteil, beispielsweise um ein Blech, welches an der Fassung, aber nicht an dem optischen Element befestigt ist, oder umgekehrt. Durch den typischer Weise ringförmigen Spalt kann der Spülgasstrom von einer Seite des optischen Elements auf die andere Seite des optischen Elements gelangen. Der Spalt weist eine Spaltbreite auf, die typischer Weise deutlich geringer ist als die Breite des Zwischenraums, wobei die Spaltbreite typischer Weise bei weniger als 200 µm, bevorzugt bei weniger als 20 µm liegt. Durch den (engen) Spalt ist der Spülgasfluss von einer Seite auf die andere Seite des optischen Elements gegenüber dem Fall deutlich reduziert, dass der Spülgasfluss direkt, d.h. ohne ein Strömungsleitelement, durch den Zwischenraum verläuft, ohne dass hierbei der Protection-Faktor (deutlich) reduziert wird. Obwohl der Spalt typischer Weise ringförmig umläuft, ist es ggf. auch möglich, dass der Spalt in Umfangsrichtung unterbrochen ist, d.h. dass das Strömungsleitelement das optische Element zumindest entlang eines Abschnitts in Umfangsrichtung kontaktiert bzw. in dem Abschnitt an dem optischen Element befestigt ist.
Bevorzugt weist/weisen bei dieser Ausführungsform die Fassung und/oder das optische Element eine Ausnehmung zur Aufnahme des (plattenförmigen) Strömungsleitelements auf. Die Fassung und/oder das optische Element können beispielsweise einen Absatz bzw. eine Stufe aufweisen, deren Höhe im Wesentlichen der Dicke des (plattenförmigen) Strömungsleitelements (ggf. inklusive der Breite des ringförmigen Spalts) entspricht. Auf diese Weise kann das Strömungsleitelement in die Fassung bzw. in das optische Element integriert werden, so dass dieses bündig mit der Fassung bzw. mit dem optischen Element abschließt oder ggf. lediglich geringfügig über das optische Element bzw. über die Fassung übersteht.
Bei einer Weiterbildung weist das optische Element in dem optisch genutzten Bereich mindestens eine Öffnung auf. Bei dem optischen Element kann es sich insbesondere um einen Spiegel handeln, in dessen reflektierender Beschichtung eine Öffnung für den Durchtritt von Strahlung gebildet ist. Die Öffnung kann insbesondere zentrisch in einer kreisförmigen, ggf. konkav oder konvex gekrümmten Oberfläche des Substrats gebildet sein, an der die reflektierende Beschichtung aufgebracht ist. Derartige Spiegel, die eine durchgehende Öffnung aufweisen, können beispielsweise bei optischen Systemen eingesetzt werden, die in Metrologiesystemen für die Lithographie, Inspektionssystemen oder in EUV-Lithographieanlagen verwendet werden. Die bzw. einzelne der dort verwendeten Spiegel weisen eine vergleichsweise geringe Dicke auf und können auf die weiter oben beschriebene Weise an einer Fassung befestigt sein. Derartige Spiegel können ggf. mehr als eine Öffnung aufweisen, durch die der bzw. ein Spülgasstrom hindurch treten kann.
Bei einer Ausführungsform umfasst die optische Baugruppe zusätzlich eine transparente Membran, welche die Öffnung vollständig überdeckt. Zusätzlich oder alternativ zu der in der Regel für die Nutz-Strahlung nicht transparenten Membran, welche den Zwischenraum vollständig überdeckt, kann auch die Öffnung in dem optischen Element von einer (ggf. von einer weiteren) transparenten Membran überdeckt werden. Auf diese Weise kann der Spülgasstrom auch bei einem optischen Element, welches eine Öffnung aufweist, nur an einer Seite des optischen Elements entlang geführt werden. Unter einer transparenten Membran wird im Sinne dieser Anmeldung eine Membran verstanden, die aus einem für die Wellenlänge(n) der Nutz-Strahlung des optischen Systems, in dem die optische Baugruppe eingesetzt wird, transparenten Material besteht. Bei der Nutz-Strahlung handelt es sich typischer Weise um UV-Strahlung bei Wellenlängen von weniger als ca. 200 nm. Wird als Nutz-Strahlung Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich zwischen ca. 5 nm und ca. 35 nm eingesetzt, ist die transparente Membran hinreichend dünn ausgebildet, da für Strahlung bei diesen Wellenlängen praktisch keine transparenten Materialien existieren. Die transparente Membran weist in diesem Fall eine ausreichend geringe Dicke auf, so dass dennoch ein signifikanter Anteil der EUV-Strahlung durch die transparente Membran hindurch treten kann.
Bei einer weiteren, alternativen Ausführungsform ist die Spüleinrichtung ausgebildet, einen Spülgasstrom zu erzeugen, der durch die Öffnung hindurch tritt. Der Spülgasstrom kann beispielsweise in einem radial außen liegenden Randbereich, der sich außerhalb des optisch genutzten Bereichs befindet, im Wesentlichen senkrecht bzw. leicht schräg in Richtung auf die Öffnung auf das optische Element ausgerichtet werden. Bei geeigneter Ausrichtung des Spülgasstroms wird dieser an dem optisch genutzten Bereich entlang in das Zentrum des optisch genutzten Bereichs bzw. an den Ort der Öffnung geführt und tritt durch die dort gebildete Öffnung hindurch. Für die Führung des Spülgasstroms kann die Spüleinrichtung Strömungsleiteinrichtungen aufweisen, die den Spülgasstrom in Richtung auf die Öffnung führen bzw. umlenken.
Bei einer Weiterbildung weist die Spüleinrichtung eine Verteilereinrichtung zur Verteilung eines Spülgases auf einen ersten, bevorzugt durch die Öffnung geführten Spülgasstrom und einen zweiten, in den Zwischenraum geführten Spülgasstrom auf. Bei dieser Ausführungsform ist typischer Weise kein den Zwischenraum vollständig gasdicht abschließendes Strömungsleitelement vorgesehen. Ein Spülgas, welches beispielsweise von einem Spülgas-Reservoir bereitgestellt wird, kann von der Verteilereinrichtung in zwei Spülgasströme aufgeteilt werden. Zu diesem Zweck kann die Verteilereinrichtung beispielsweise Strömungsleitelemente aufweisen.
Bei einer Weiterbildung weist die Verteilereinrichtung zwei Strömungsleitelemente auf, die von dem optischen Element beabstandet angeordnet sind, wobei zwischen einem jeweiligen Strömungsleitelement und dem optischen Element jeweils ein Spalt gebildet ist, und wobei die Spüleinrichtung ausgebildet ist, das Spülgas zur Verteilung auf die beiden Spülgasströme zwischen den beiden Strömungsleitelementen in Richtung auf das optische Element einströmen zu lassen. Die Strömungsleitelemente können in der Art einer Gasdichtung (engl. „leaky seal“) wirken und sind zu diesem Zweck typischer Weise in einem geringen Abstand zum optischen Element angeordnet, so dass zwischen einem jeweiligen Strömungsleitelement und dem optischen Element ein Spalt gebildet ist. Das Spülgas wird zwischen den beiden Strömungsleitelementen in Richtung auf das optische Element geführt und verteilt sich auf die beiden Spalte zwischen den Strömungsleitelementen und dem optischen Element. Durch den Abstand zwischen einem jeweiligen Strömungsleitelement und dem optischen Element kann die Breite eines jeweiligen Spalts und dadurch der Anteil des Spülgases, der einem der beiden Spülgasströme zugeführt wird, eingestellt werden. Es versteht sich, dass es typischer Weise erforderlich ist, die beiden Strömungsleitelemente außerhalb des optisch genutzten Bereichs des optischen Elements anzuordnen, typischer Weise in einem umlaufenden Randbereich des optischen Elements.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Projektionssystem, das mindestens eine optische Baugruppe aufweist, die wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist. Die weiter oben beschriebene Baugruppe kann insbesondere ein optisches Element in Form eines Spiegels mit einer Öffnung bzw. einem (zentrischen) Loch aufweisen. Derartige Spiegel können in Projektionssystemen für Lithographie-Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise um eine Pupillen-Obskuration zu realisieren. Wie bei Projektionssystemen üblich, dienen diese dazu, ein Objekt in einem Objektfeld auf ein Bild in einem Bildfeld abzubilden, wobei die Abbildung typischer Weise in vergrößertem oder verkleinertem Maßstab erfolgt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine EUV-Lithographieanlage, welche ein Projektionssystem aufweist, das wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist. Eine EUV-Lithographieanlage, welche ein obskuriertes Projektionssystem aufweist, ist beispielsweise in der WO 2006/069725 A1 beschrieben, welche in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Metrologiesystem bzw. ein Inspektionssystem für die Mikrolithographie, welches mindestens eine optische Baugruppe aufweist, die wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist und die beispielsweise in einem Projektionsobjektiv angeordnet sein kann. Mit Hilfe eines Metrologiesystems wird ein Objekt, beispielsweise eine Maske oder ein Wafer, beleuchtet und typischer Weise mit Hilfe eines Projektionssystems im vergrößerten Maßstab auf einen Detektor abgebildet. Beispiele für Metrologiesysteme, welche ein Projektionssystem mit einem Spiegel mit mindestens einer Öffnung aufweisen, sind beispielsweise aus der WO 2012/101269 A1 oder aus der WO 2013/174686 A1 bekannt geworden, welche in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht werden. Gegebenenfalls kann die optische Baugruppe auch in einem Inspektionssystem für die Mikrolithographie, z.B. zur Inspektion eines Wafers oder einer Maske, angeordnet sein, das kein Projektionssystem aufweist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer optischen Baugruppe mit einer Spüleinrichtung, welche einen Spülgasstrom erzeugt, der durch einen Zwischenraum zwischen einem optischen Element und einer Fassung hindurch verläuft,
2a–c schematische Darstellungen einer optischen Baugruppe analog 1, bei welcher der Zwischenraum vollständig durch ein Strömungsleitelement in Form einer gasdichten Membran überdeckt ist,
3 schematische Darstellungen einer optischen Baugruppe analog 1 bzw. 2a–c, bei der zwischen dem optischen Element und einem den Zwischenraum überdeckenden Strömungsleitelement in Form eines Blechs ein ringförmiger Spalt gebildet ist,
4 ein Metrologiesystem mit einem Projektionssystem, welches eine optische Baugruppe gemäß 1, 2a–c bzw. 3 aufweist, sowie
5 eine EUV-Lithographieanlage mit einem Projektionssystem, welches eine optische Baugruppe gemäß 1, 2a–c bzw. 3 aufweist.
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
In 1 ist schematisch eine optische Baugruppe 1 gezeigt, welche ein optisches Element in Form eines Spiegels 2 sowie eine Fassung 3 zur Halterung des Spiegels 2 aufweist. Im gezeigten Beispiel ist der Spiegel 2 rotationssymmetrisch bezüglich einer Mittenachse 4 ausgebildet, die durch das Zentrum des Spiegels 2 verläuft. Der Spiegel 2 weist im Bereich der Mittenachse 4 eine zentrische Öffnung 5 in Form eines kreisrunden Lochs auf. Der Spiegel 2 ist aus einem Substrat 6 gebildet, auf dessen konkav gekrümmte Oberseite 7a eine reflektierende Beschichtung 8 aufgebracht ist, um Nutz-Strahlung 9 zu reflektieren. Die Fläche an der Oberseite 7a des Spiegels 2, welche von der reflektierenden Beschichtung 8 überdeckt wird, ist kreisförmig und in diesem ist ein radial innen liegender optisch genutzter Bereich 8a des Spiegels 2 gebildet. In 1 erstreckt sich die reflektierende Beschichtung 8 in radialer Richtung bis zum äußeren Rand des Spiegels 2. Es versteht sich aber, dass die reflektierende Beschichtung 8 sich ggf. in radialer Richtung nicht bis an den äußeren Rand des Spiegels 2 erstrecken kann, wobei in diesem Fall lediglich der Teilbereich an der Oberseite 7a, auf den die reflektierende Beschichtung 8 aufgebracht ist, den optisch genutzten Bereich 8a des Spiegels 2 bildet.
Bei der Nutz-Strahlung 9 kann es sich beispielsweise um UV-Strahlung mit Wellenlängen von typischer Weise weniger als ca. 200 nm oder um EUV-Strahlung mit Wellenlängen handeln, die typischer Weise zwischen ca. 5 nm und ca. 35 nm liegen. Handelt es sich bei der Nutz-Strahlung 9 um UV-Strahlung, kann als Material des Substrats 6 beispielsweise (synthetisches) Quarzglas (SiO₂) oder Calciumfluorid (CaF₂) verwendet werden. Handelt es sich bei der Nutz-Strahlung 9 um EUV-Strahlung, wird als Material für das Substrat 6 typischer Weise ein so genanntes Nullausdehnungs-Material verwendet, beispielsweise ULE^® oder Zerodur^®. Als Materialien für das Substrat 6 des Spiegels 1 können bei Anwendungen, die etwas geringere Anforderungen an die Formstabilität des Substrats 6 bei Temperaturschwankungen aufweisen, auch Metalle, Metalllegierungen, Silizium oder SiSiC verwendet werden. Die reflektierende Beschichtung 8 weist in beiden Fällen typischer Weise eine Mehrzahl von Einzelschichten auf, die alternierend aus Materialien mit einem hohen und einem niedrigen Brechungsindex für die Nutz-Strahlung 9 bestehen. Das Substrat 6 ist an seiner Unterseite 7b plan ausgebildet und schließt im Wesentlichen bündig mit der Unterseite der Fassung 3 ab.
Die Fassung 3 ist im gezeigten Beispiel im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet und weist einen kreisförmig umlaufenden Innenrand 10 auf. Zwischen dem Innenrand 10 der Fassung 3 und einem äußeren, ebenfalls kreisförmigen Rand des Spiegels 2 ist ein kreisringförmiger Zwischenraum 11 gebildet. Der Zwischenraum 11 wird von mehreren stegförmigen Befestigungselementen 12 überbrückt, die in Umfangsrichtung regelmäßig um die Mittenachse 4 verteilt angeordnet sind. Die Befestigungselemente 12 verlaufen jeweils ausgehend von der Fassung 3 in radialer Richtung auf den Spiegel 2 zu. Die Befestigungselemente 12 (auch als Stege bzw. Füßchen bezeichnet) weisen einen parallel zum Innenrand 10 der Fassung 3 verlaufenden Abschnitt auf, an dem die Befestigungselemente 12 eine minimale Dicke aufweisen, die beispielsweise bei ca. 500 µm liegen kann, um eine elastische Lagerung des Spiegels 2 an der Fassung 3 zu ermöglichen.
Der Spiegel 2 weist an seinem äußeren Rand einen umlaufenden kragenförmigen Abschnitt 13 (bzw. Absatz) auf, an dessen Unterseite die Befestigungselemente 12 anliegen. Genauer gesagt liegt der Spiegel 2 an dem kragenförmigen Abschnitt 13 auf Befestigungsflächen 14 auf, die an der Oberseite der Befestigungselemente 12 gebildet sind. Zwischen den Befestigungsflächen 14 und der Unterseite des kragenförmigen Abschnitts 13 ist ein Fügemittel in Form eines Klebers 22 eingebracht, um den Spiegel 2 mit der Fassung 3 dauerhaft zu verbinden bzw. diesen zu fixieren und auf diese Weise eine Dejustage des Spiegels 2 durch ein seitliches Verkippen bzw. Verrutschen des Spiegels 2 zu verhindern.
Die optische Baugruppe 1 weist eine Spüleinrichtung 15 auf, die im gezeigten Beispiel im Bereich der Oberseite 7a des Spiegels 2 angeordnet ist und die ausgebildet ist, einen ersten und zweiten Spülgasstrom 16a, 16b zu erzeugen. Der erste Spülgasstrom 16a verläuft in radialer Richtung von außen nach innen entlang der reflektierenden Beschichtung 8, an welcher der radial innen liegende optisch genutzte Bereich 8a des Spiegels 2 gebildet ist, und tritt durch die zentrische, durchgehende Öffnung 5 des Spiegels 2 hindurch auf dessen Rückseite 7b. Der zweite Spülgasstrom 16b verläuft am äußeren Rand des Spiegels 2 in radialer Richtung nach außen, wird an dem Innenrand 10 der Fassung 3 umgelenkt und tritt durch den Zwischenraum 11, der zwischen dem Spiegel 2 und der Fassung 3 gebildet ist, hindurch auf die Rückseite 7b des Spiegels 2.
Der erste Spülgasstrom 16a dient dazu, die reflektierende Beschichtung 8 bzw. den optisch genutzten Bereich 8a zu spülen, um kontaminierende Stoffe von diesem fernzuhalten. Der zweite Spülgasstrom 16b dient dazu, die Befestigungsflächen 14 der Befestigungselemente 12 zu umspülen, so dass diese nicht mit Feuchtigkeit aus der Umgebung in Kontakt kommen. Dies ist günstig, da der Kleber 22, beispielsweise auf Epoxidharz-Basis, durch die Aufnahme von Wasser ggf. aufquillt, wodurch sich die Ausrichtung des Spiegels 2 verändern kann.
Bei dem in 1 gezeigten Beispiel weist die Spüleinrichtung 15 zur Erzeugung der beiden Spülgasströme 16a, 16b eine Verteilereinrichtung 17 zur Verteilung eines Spülgases 18 auf den ersten und den zweiten Spülgasstrom 16a, 16b auf. Das Spülgas 18 kann beispielsweise einem in 1 durch ein Rechteck angedeuteten Spülgas-Reservoir entnommen werden. Bei dem Spülgas 18 kann es sich beispielsweise um Stickstoff oder um ein Edelgas, z.B. Argon, handeln, insbesondere bei Nutz-Strahlung 9 im EUV-Wellenlängenbereich kann auch Wasserstoff als Spülgas 18 verwendet werden.
Im gezeigten Beispiel weist die Verteilereinrichtung 17 zwei Strömungsleitelemente 19a, 19b auf, die in Form von kreisförmigen Ringen mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sind. Die beiden ringförmigen Strömungsleitelemente 19a, 19b sind von der Oberseite 7a des Spiegels 2 beabstandet angeordnet, und zwar in einem radial außen liegenden Abschnitt des Spiegels 2 außerhalb des innen liegenden, optisch genutzten Bereichs 8a. Die Strömungsleitelemente 19a, 19b weisen lediglich einen geringen Abstand von der Oberseite 7a des Spiegels 2 auf, so dass zwischen einem jeweiligen Strömungsleitelement 19a, 19b und der Oberseite 7a des Spiegels 2 jeweils ein Spalt 20a, 20b mit einer Breite b₁, b₂ gebildet ist, die beispielsweise in der Größenordnung von ca. 0,1 mm liegen kann.
Die Spüleinrichtung 15 weist eine (nicht gezeigte) Zuführungsleitung auf, um das Spülgas 18 aus dem Reservoir zwischen die beiden Strömungsleitelemente 19a, 19b in Richtung auf den Spiegel 2, genauer gesagt auf dessen Oberseite 7a, einströmen zu lassen. Die Oberseite 7a des Spiegels 2 dient als Prallfläche für das Spülgas 18, welches auf die beiden ringförmigen Spalte 20a, 20b aufgeteilt wird, so dass die beiden Spülgasströme 16a, 16b gebildet werden. Durch die Festlegung der Breiten b1, b2 der jeweiligen Spalte 20a, 20b kann die Menge des Spülgases 18, welches einem jeweiligen Spülgasstrom 16a, 16b zugeteilt wird, eingestellt bzw. vorab festgelegt werden.
Bei dem in 1 gezeigten Beispiel einer optischen Baugruppe 1 werden zwei Spülgasströme 16a, 16b verwendet, um den Spiegel 2 sowohl an dem optisch genutzten Bereich 8a als auch an den Befestigungsflächen 14 zu spülen, so dass eine vergleichsweise große Menge an Spülgas 18 benötigt wird. Bei dem in 2a–c gezeigten Beispiel einer optischen Baugruppe 1 erzeugt die Spüleinrichtung 15 nur einen einzigen Spülgasstrom 16, dessen Verlauf im Wesentlichen dem in Zusammenhang mit 1 beschriebenen ersten Spülgasstrom 16a entspricht, d.h. der Spülgasstrom 16 wird entlang des optisch genutzten Bereichs 8a bzw. entlang der reflektierenden Beschichtung 8 an der Oberseite 7a des Spiegels 2 entlang geführt. Die Spüleinrichtung 15 kann zu diesem Zweck eine z.B. ringförmige Gasdüse aufweisen, deren Austrittsöffnung unter einem Winkel zur Oberseite 7a des Spiegels 2 ausgerichtet ist, wie in 2a schematisch dargestellt ist.
Bei dem in 2a–c gezeigten Beispiel ist der ringförmige Zwischenraum 11 zwischen dem Spiegel 2 und der Fassung 3 vollständig von einem Strömungsleitelement in Form einer Membran 21 überdeckt, die im gezeigten Beispiel an der Unterseite 7b des Spiegels 2 sowie an der Fassung 3 befestigt ist. Die Membran 21 besteht aus einem metallischen Material, im gezeigten Beispiel aus Edelstahl, und verschließt den Zwischenraum 11 zwischen der Fassung 3 und dem Spiegel 2 gasdicht.
Um den Zwischenraum 11 gasdicht zu verschließen, ist die Membran 21 an der Unterseite 7b des Spiegels 2 sowie an der Fassung 3 mittels eines Klebers 22, genauer gesagt mittels einer jeweiligen Kleberschicht 22a, 22b befestigt, wie in 2c gut zu erkennen ist. Die zweite Kleberschicht 22b zur Verbindung der Membran 21 mit der Fassung 3 ist kreisringförmig und flächig auf die Unterseite der Fassung 3 aufgebracht, wie in 2b und 2c zu erkennen ist, welche die Hälfte der optischen Baugruppe 1 von der Unterseite (ohne die Membran 21) bzw. ein Detail der optischen Baugruppe 1 in einer Schnittansicht zeigen. Die erste Kleberschicht 22a an der Unterseite 7b des Spiegels 7 ist nicht flächig aufgebracht, sondern in Form einer Zick-Zack-Bahn 23, wie in 2b zu erkennen ist. Die zick-zack-förmige Aufbringung des Klebers 22 bzw. der Kleberschicht 22a auf den Spiegel 2 ermöglicht es, das Auftreten einer radial nach Innen wirkenden Spannung zu verhindern, die bei einer flächigen Aufbringung des Klebers 22 bzw. der ersten Kleberschicht 22a auf den Spiegel 2 aufgrund einer Schrumpfung des Volumens des Klebers 22 bei dessen Aushärtung auftreten könnte. Die Zick-Zack-Bahn 23 verläuft kreisringförmig, wobei die einander gegenüber liegenden Spitzen der Zick-Zack-Bahn 23 deren maximale Erstreckung in radialer Richtung nach Innen bzw. nach Außen darstellen. Die Zick-Zack-Bahn 23 wird im vorliegenden Beispiel mit einem Siebdruckverfahren auf die Unterseite 7b des Spiegels 2 aufgebracht, um eine präzise Dosierung des Klebers 22 zu ermöglichen. Es versteht sich, dass der Kleber 22 ggf. auch mittels einer Spritze aufgebracht werden kann, sofern auf diese Weise eine präzise Dosierung des Klebers 22 für die Erzeugung der Zick-Zack-Bahn 23 ermöglicht wird. Wie in 2b ebenfalls zu erkennen ist, ist der Kleber 22 nur in einem radial außen liegenden Bereich benachbart zum Rand des Spiegels 2 auf die Unterseite 7b des Spiegels 2 aufgebracht, um keine Deformationen innerhalb des optisch genutzten Bereichs 8a des Spiegels 2 zu erzeugen.
Wie insbesondere in 2c zu erkennen ist, weist die Membran 21 eine geringe Dicke d von weniger als ca. 50 µm, im gezeigten Beispiel ungefähr zwischen ca. 5 µm und ca. 20 µm auf. Auch die Kleberschichten 22a, 22b weisen jeweils eine geringe Dicke in der Größenordnung von beispielsweise ca. 20 µm auf. Die Membran 21 weist somit nur einen sehr geringen Platzbedarf auf, so dass weitere optische Elemente oder Komponenten, die unterhalb der optischen Baugruppe 1 angeordnet sind, in einem geringen Abstand zu dem Spiegel 2 bzw. zur optischen Baugruppe 1 angeordnet werden können. Die Membran 21 ermöglicht zudem einen wirksamen Schutz bzw. eine wirksame Abschottung der Befestigungsflächen 14 der Befestigungselemente 12, so dass der Protection-Faktor erhöht wird. Auch bei der Verwendung der Membran 21 liegen die Befestigungsflächen 14 in dem vom Spülgasstrom 16 gespülten Volumen, so dass diese durch den Spülgasstrom 16 geschützt sind und keine Luftfeuchtigkeit an die Befestigungsflächen 14 gelangen kann.
Die Öffnung 5 in dem Spiegel 2 dient zum Durchtritt der Nutz-Strahlung 9 auf weitere Bauelemente, beispielsweise auf ein Objekt z.B. in Form einer Maske oder eines Wafers, oder auf ein optisches Element, beispielsweise in Form eines weiteren Spiegels, wie weiter unten näher beschrieben wird. Die Öffnung 5 kann von einer weiteren Membran 24 vollständig überdeckt werden, welche in 2a gepunktet dargestellt ist und welche die Öffnung 5 vollständig überdeckt. Die weitere Membran 24 ist für die Nutz-Strahlung 9 transparent, d.h. die weitere Membran 24 transmittiert einen erheblichen Anteil (> 95%, insbesondere > 99%) der auf diese auftreffenden Nutz-Strahlung 9. Die weitere Membran 24 kann zu diesem Zweck aus einem für die Nutz-Strahlung 9 transparenten Material gebildet sein. Für Nutz-Strahlung 9 im EUV-Wellenlängenbereich existieren praktisch keine transparenten Materialien, so dass die weitere Membran 24 besonders dünn sein sollte, um nur einen möglichst geringen Anteil der Nutz-Strahlung 9 zu absorbieren. Für die weitere Membran 24 sowie für die Membran 21, welche den Zwischenraum 11 vollständig überdeckt, können insbesondere Materialien verwendet werden, die zur Herstellung eines so genannten Pellicle verwendet werden, beispielsweise die Materialien, die in der eingangs zitierten US 2012/0195076 A1 beschrieben sind, d.h. Si, Zr, Ru, Rh, Nb, Mo, B oder Siliziumnitrid.
Wird die transparente Membran 24 verwendet, tritt der Spülgasstrom 16 anders als in 2a gezeigt nicht durch die Öffnung 5 hindurch, sondern verläuft an der Oberseite 7a des Spiegels 2. In diesem Fall sind die Oberseite 7a und die Unterseite 7b des Spiegels 2 der optischen Baugruppe 1 vollständig gasdicht voneinander getrennt, so dass der Spülgasstrom 16 an der Oberseite 7a des Spiegels 2 nicht mit ggf. vorhandenen weiteren Spülgasströmen kollidieren kann, die zur Spülung weiterer Baugruppen dienen, welche an der Unterseite der optischen Baugruppe 1 angeordnet sind.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform der optischen Baugruppe 1, welche eine Verteilereinrichtung 17 aufweist, die wie in 1 ausgebildet ist, um einen ersten und zweiten Spülgasstrom 16a, 16b zu erzeugen. Die optische Baugruppe 1 von 3 weist ein Strömungsleitelement in Form eines Strömungsleitblechs 25 auf, das den Zwischenraum 11 flächig überdeckt. Das Strömungsleitblech 25 ist an der Fassung 3, aber nicht an dem optischen Element 2 befestigt. Das Strömungsleitblech 25 überlappt mit der Unterseite 7b des optischen Elements 2, so dass zwischen dem optischen Element 2, genauer gesagt dessen Unterseite 7b und dem Strömungsleitblech 25 ein Spalt 26 gebildet ist. Anders als bei dem in 2a–c gezeigten Beispiel trennt das Strömungsleitblech 25 den Luftraum an der Oberseite 7a des optischen Elements 2 somit nicht vollständig gasdicht vom Luftraum an der Unterseite 7b des optischen Elements 2. Durch den (engen) Spalt 26, der beispielsweise eine Breite von weniger als 100 µm aufweisen kann, tritt der zweite Spülgasstrom 16b mit einer vergleichsweise geringen Flussrate hindurch, um den Luftraum an der Oberseite 7a des optischen Elements 2 sowie die Befestigungsflächen 14 an den stegartigen Befestigungselementen 12 vor Verunreinigungen aus dem Luftraum an der Unterseite 7b des optischen Elements 2 zu schützen.
Um möglichst wenig Bauraum an der Unterseite 7b des optischen Elements 2 zu verbrauchen, ist die Unterseite 7b des optischen Elements 2 gestuft ausgebildet und weist eine Ausnehmung 27 auf, deren Höhe im Wesentlichen der Summe aus der Dicke d des Strömungsleitblechs 25, beispielsweise von ca. 1 mm, und der Spaltbreite S des ringförmigen Spalts 26 entspricht. Die Ausnehmung 27 erstreckt sich in radialer Richtung geringfügig (um die Spaltbreite S) weiter nach Innen als das freie Ende des Strömungsleitblechs 25, so dass der Spalt 26 am freien Ende des Strömungsleitblechs 25 nach unten abknickt. Das Strömungsleitbleich 25 ist an der Fassung 3 mittels eines (nicht gezeigten) Klebers befestigt. Um den benötigten Bauraum möglichst gering zu halten, weist die Fassung 3 an ihrer Unterseite ebenfalls eine Ausnehmung 28 auf, deren Höhe der Dicke des Strömungsleitblechs 25 entspricht. Somit schließt das Strömungsleitblech 25 bündig mit der Unterseite 7b des optischen Elements 2 und mit der Unterseite der Fassung 3 ab, so dass kein zusätzlicher Bauraum benötigt wird.
Die in 1, 2a–c bzw. in 3 gezeigte optische Baugruppe 1 kann in unterschiedlichen optischen Systemen verwendet werden. 4 zeigt ein solches optisches System in Form eines Projektionssystems 107, welches in ein Metrologiesystem 101 integriert ist, das zusätzlich zu dem Projektionssystem 107 ein nicht bildlich dargestelltes Beleuchtungssystem sowie eine Lichtquelle aufweist, um ein Objektfeld 106 zu beleuchten. Das Projektionssystem 107 ist wie in der eingangs zitierten WO 2012/101269 A1 im Zusammenhang mit 3 beschrieben ausgebildet. Das Projektionssystem 107 bildet das Objektfeld 106, das in einer Objektebene 111 liegt, mit einem Vergrößerungsfaktor von 750 in ein Bildfeld 109 ab, das in einer Bildebene 112 liegt. In der Objektebene 111 ist ein Objekt in Form einer Maske 102 angeordnet, in der Bildebene 112 ist ein Detektor 110 beispielsweise in Form eines CCD-Detektors angeordnet. Das Projektionssystem 107 ist für eine Wellenlänge im EUV-Wellenlängenbereich von 13,5 nm ausgelegt.
In 4 ist zur Visualisierung des Abbildungsstrahlengangs 108 des Projektionssystems 107 der Verlauf von Hauptstrahlen 113 sowie von Komastrahlen 114, 115 gezeigt, die von fünf in y-Richtung eines xyz-Koordinatensystems übereinander angeordneten Objektfeldpunkten ausgehen. Die Hauptstrahlen 113 gehen im Abbildungsstrahlengang 108 mit einem Hauptstrahlwinkel α von nahezu 0° zu einer in z-Richtung verlaufenden Normalen 116 von einem zentralen Objektfeldpunkt der Objektebene 111 aus. Im Abbildungsstrahlengang 108 zwischen dem Objektfeld 106 und dem Bildfeld 109 weist das Projektionssystem 107 vier Spiegel M1 bis M4 auf. Im Abbildungsstrahlengang 108 zwischen dem Objektfeld 106 und dem ersten Spiegel M1 ist eine Aperturblende 117 angeordnet und im Abbildungsstrahlengang 108 befindet sich zwischen dem ersten und dem zweiten Spiegel M1, M2 ein Zwischenbild 118. Ein erster Abbildungs-Teilstrahl 119 und ein zweiter Abbildungs-Teilstrahl 120 durchtreten beide eine durchgehende Öffnung 121 in einem Spiegelkörper bzw. in einem Substrat 122 des im Abbildungsstrahlengang 108 ersten Spiegels M1, der in 4 schematisch lediglich in der Umgebung der durchgehenden Öffnung 121 dargestellt ist.
Der erste Spiegel M1 ist Teil einer optischen Baugruppe 1, wie sie weiter oben im Zusammenhang mit 1, 2a–c bzw. 3 dargestellt ist. Die Öffnung 121 wird im Abbildungsstrahlengang 108 vollständig vom zweiten Spiegel M2 abgeschattet, wie in 4 durch zwei gestrichelte Schattenlinien 123 verdeutlicht wird. Der erste Abbildungs-Teilstrahl 119 und der zweite Abbildungs-Teilstrahl 120 durchtreten beide die durchgehende Öffnung 121 in dem ersten Spiegel M1 und treffen auf den dritten Spiegel M3.
Schließlich zeigt 5 die Verwendung der oben in Zusammenhang mit 1, 2a–c bzw. 3 beschriebenen optischen Baugruppe 1 an einem abbildenden optischen System in Form eines obskurierten Projektionssystems 200 einer EUV-Lithographieanlage 201 für die Mikrolithographie, welche zusätzlich zu dem EUV-Projektionssystem 200 noch ein Beleuchtungssystem sowie eine Lichtquelle aufweist. Der Aufbau des Projektionssystems 200 ist im Detail in der WO 2006/069725 A1 der Anmelderin beschrieben (vgl. dort 17). Das Projektionssystem 200 weist sechs Spiegel S100 bis S600 auf, von denen vier in einem ersten Teilobjektiv 10000 und zwei in einem zweiten Teilobjektiv 20000 angeordnet sind, zwischen denen ein Zwischenbild ZWISCH gebildet wird. Der im Lichtweg zweite Spiegel S200 ist als Konkavspiegel mit einem Vertex V200 ausgebildet, um niedrige Einfallswinkel zu erhalten. Der dritte Spiegel S300 ist als Konvexspiegel mit einem Vertex V300 ausgebildet.
Das Projektionsobjektiv 200 weist eine Aperturblende B auf, welche im Strahlengang zwischen dem fünften Spiegel S500 und dem sechsten Spiegel S600 in einer Blendenebene 700 angeordnet ist. Eine die Obskuration, d.h. den inneren Radius des ausgeleuchteten Feldes definierende Abschattungsblende AB liegt im Strahlengang zwischen dem dritten Spiegel S300 und dem vierten Spiegel S400 in einer weiteren Blendenebene 704. Die Blendenebenen 700, 704 sind konjugiert zur Eintrittspupille des Projektionsobjektivs 200 und ergeben sich als Schnittpunkt des Hauptstrahles, des so genannten „Chief Rays“ CR mit der optischen Achse HA des Projektionsobjektivs 200. Sowohl der fünfte Spiegel S500 als auch der sechste Spiegel S600 weisen jeweils eine (in 4 nicht bildlich dargestellte) Öffnung auf, durch welche die Nutz-Strahlung 9 in Form von EUV-Strahlung hindurch tritt.
In einer Objektebene des Projektionsobjektivs 200 ist ein Objekt in Form einer Maske 102 angeordnet, die in verkleinertem Maßstab auf die Bildebene abgebildet wird, in welcher ein Wafer 202 angeordnet ist, der von der EUV-Lithographieanlage 201 belichtet wird. Sowohl der fünfte Spiegel S500 als auch der sechste Spiegel S600 sind Teil einer optischen Baugruppe 1, die wie in Zusammenhang mit 1, 2a–c bzw. 3 beschrieben ausgebildet ist. Es versteht sich, dass an Stelle des fünften und sechsten Spiegels S500, S600 auch die ersten vier Spiegel S100 bis S400, die keine Öffnung aufweisen, Teil einer optischen Baugruppe 1 bilden können, die wie im Zusammenhang mit 1, 2a–c bzw. 3 beschrieben ausgebildet ist. Auch können an Stelle von Spiegeln 2 andere, beispielsweise transmissive optische Elemente in Form von Linsen oder dergleichen, die in die weiter oben beschriebene optische Baugruppe 1 integriert sind, mittels eines Spülgases 18 gespült werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2015/090862 A1 [0004]
US 2010/0195076 A1 [0005]
WO 2006/069725 A1 [0032, 0062]
WO 2012/101269 A1 [0033, 0059]
WO 2013/174686 A1 [0033]
US 2012/0195076 A1 [0055]

Claims

Optische Baugruppe (1), umfassend: ein optisches Element (2), eine Fassung (3) zur Halterung des optischen Elements (2), sowie eine Mehrzahl von Befestigungselementen (12) mit Befestigungsflächen (14) für die Befestigung des optischen Elements (2) an der Fassung (3), wobei die Befestigungselemente (12) einen Zwischenraum (11) zwischen dem optischen Element (2) und der Fassung (3) überbrücken, sowie eine Spüleinrichtung (15) zur Erzeugung mindestens eines Spülgasstroms (16, 16a, 16b) im Bereich des optischen Elements (2), der die Befestigungsflächen (14) der Befestigungselemente (12) umspült.
Optische Baugruppe nach Anspruch 1, bei der die Spüleinrichtung (15) ausgebildet ist, einen Spülgasstrom (16b) zu erzeugen, der durch den Zwischenraum (11) hindurch verläuft.
Optische Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein Strömungsleitelement (21, 25) außerhalb eines optisch genutzten Bereichs (8a) an dem optischen Element (2) und/oder an der Fassung (3) befestigt ist und den Zwischenraum (11) zwischen dem optischen Element (2) und der Fassung (3) flächig überdeckt.
Optische Baugruppe nach Anspruch 3, bei der das Strömungsleitelement (21, 25) aus einem metallischen Material besteht.
Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei der das Strömungsleitelement (21) den Zwischenraum (11) gasdicht verschließt.
Optische Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das optische Element (2) an Befestigungsflächen (14) der Befestigungselemente (13) mittels eines Fügemittels, insbesondere mittels eines Klebers (22), befestigt ist.
Optische Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das optische Element ein Spiegel (2, M1, S500, S600) ist, welcher ein Substrat (6, 122) und eine auf das Substrat (6) aufgebrachte reflektierende Beschichtung (8) aufweist.
Optische Baugruppe nach Anspruch 7, bei der das Strömungsleitelement (21, 25) an einer der reflektierenden Beschichtung (8) abgewandten Seite (7b) des Substrats (6) befestigt ist.
Optische Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Strömungsleitelement als Membran (21) ausgebildet ist, die außerhalb des optisch genutzten Bereichs (8a) an dem optischen Element (2) und an der Fassung (3) befestigt ist.
Optische Baugruppe nach Anspruch 9, bei der die Membran (21) an dem optischen Element (2) außerhalb des optisch genutzten Bereichs (8a) mittels eines Fügemittels, insbesondere mittels eines Klebers (22), befestigt ist.
Optische Baugruppe nach Anspruch 10, bei der das Fügemittel, insbesondere der Kleber (22), in Form einer Zick-Zack-Bahn (23) auf das optische Element (2) aufgebracht ist.
Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der die Membran (21) eine Dicke (d) von weniger als 50 µm aufweist.
Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 12, bei der zwischen dem Strömungsleitelement (25) und dem optischen Element (2) oder zwischen dem Strömungsleitelement (25) und der Fassung (3) ein bevorzugt ringförmiger Spalt (26) für den Durchtritt des Spülgasstroms (16b) gebildet ist.
Optische Baugruppe nach Anspruch 13, bei der das optische Element (2) und/oder die Fassung (3) eine Ausnehmung (27, 28) für die Aufnahme des Strömungsleitelements (25) aufweisen.
Optische Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das optische Element (2) in dem optisch genutzten Bereich (8a) mindestens eine Öffnung (5) aufweist.
Optische Baugruppe nach Anspruch 15, weiter umfassend: eine transparente Membran (24), welche die Öffnung (5) vollständig überdeckt.
Optische Baugruppe nach Anspruch 15, bei der die Spüleinrichtung (15) ausgebildet ist, einen Spülgasstrom (16, 16a) zu erzeugen, der durch die Öffnung (5) hindurch tritt.
Optische Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Spüleinrichtung (15) eine Verteilereinrichtung (17) zur Verteilung eines Spülgases (18) auf einen ersten, bevorzugt durch die Öffnung (5) geführten Spülgasstrom (16a) und einen zweiten, in den Zwischenraum (11) geführten Spülgasstrom (16b) aufweist.
Optische Baugruppe nach Anspruch 18, bei der die Verteilereinrichtung (17) zwei Strömungsleitelemente (19a, 19b) aufweist, die von dem optischen Element (2) beabstandet angeordnet sind, wobei zwischen einem jeweiligen Strömungsleitelement (19a, 19b) und dem optischen Element (2) jeweils ein Spalt (20a, 20b) gebildet ist, und wobei die Spüleinrichtung (15) ausgebildet ist, das Spülgas (18) zur Verteilung auf die beiden Spülgasströme (16a, 16b) zwischen den beiden Strömungsleitelementen (19a, 19b) in Richtung auf das optische Element (2) einströmen zu lassen.
Projektionssystem (107, 200), umfassend: mindestens eine optische Baugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
EUV-Lithographieanlage (201), umfassend: ein Projektionssystem (200) nach Anspruch 20.
Metrologiesystem (101) für die Mikrolithographie, umfassend: mindestens eine optische Baugruppe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19.