DE102015223518A1

DE102015223518A1 - Optische Vorrichtung sowie Lithographieanlage

Info

Publication number: DE102015223518A1
Application number: DE102015223518.1A
Authority: DE
Inventors: Stacy Figueredo; Dirk Jürgens; Ricarda Schömer; Wolfgang Scherm; Franz-Josef Stickel; Christian Mühlke; Pascal Marsollek; Markus Happel; Maarten Dekker; Maurice Teuwen
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-05-18

Abstract

Es wird eine optische Vorrichtung (200, 300, 400, 500, 800) für eine Lithographieanlage (100, 100A, 100B) vorgeschlagen, welche ein optisches Element (201–901), welches eine optisch aktive Fläche (202–902) aufweist, und einen Aktuator (518, 618, 718, 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7, 918) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, eine erste Kraft und/oder ein erstes Moment in einen ersten Bereich (524 bis 724, 824-1 bis 824-7, 864-1 bis 864-7, 924-1 bis 924-8) des optischen Elements (201–901) und eine zweite Kraft und/oder ein zweites Moment in einen von dem ersten Bereich (524 bis 724, 824-1 bis 824-7, 864-1 bis 864-7, 924-1 bis 924-8) unterschiedlichen, zweiten Bereich (526 bis 726, 826-1 bis 826-7, 866-1 bis 866-7, 926-1 bis 926-8) des optischen Elements (201–901) einzubringen.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung sowie eine Lithographieanlage. Bei der Lithographieanlage handelt es sich insbesondere um eine EUV- oder DUV-Lithographieanlage.
Lithographieanlagen werden beispielsweise bei der Herstellung von integrierten Schaltungen bzw. ICs verwendet, um ein Maskenmuster in einer Maske (auch als Retikel bezeichnet) auf ein Substrat, wie beispielsweise einem Siliziumwafer, abzubilden. Insbesondere umfassen derartige Lithographieanlagen eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv. Das Bild der mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske wird mittels des Projektionsobjektivs auf das mit einer lichtempfindlichen Schicht (photoresist) beschichtete und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnete Substrat projiziert, um das Maskenmuster auf die lichtempfindliche Schicht des Substrats zu übertragen.
In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, das heißt bei Wellenlängen von beispielsweise 13 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet. Aufgrund verschiedener Einflüsse, die in einer Lithographieanlage auf ein optisches Element wirken können, kann sich das optische Element bzw. der Spiegel verformen.
Die Verformungen können wiederum zu Beeinträchtigungen bei der Abbildung mittels des Projektionsobjektivs führen. Das Problem der Verformung ist im Übrigen nicht auf EUV-Lithographieanlagen beschränkt. Vielmehr besteht dieses Problem auch bei herkömmlichen Lithographieanlagen, die beispielsweise von ArF Excimer Lasern Gebrauch machen und insbesondere mit einer Wellenlänge von 192 nm und entsprechenden Linsen als optische Elemente operieren.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte optische Vorrichtung sowie eine verbesserte Lithographieanlage bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine optische Vorrichtung für eine Lithographieanlage gelöst, welche Folgendes aufweist: ein optisches Element, welches eine optisch aktive Fläche aufweist, und einen Aktuator, welcher dazu eingerichtet ist, eine erste Kraft und/oder ein erstes Moment in einen ersten Bereich des optischen Elements und eine zweite Kraft und/oder ein zweites Moment in einen von dem ersten Bereich unterschiedlichen, zweiten Bereich des optischen Elements einzubringen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass durch die erste Kraft und/oder das erste Moment und die zweite Kraft und/oder das zweite Moment in dem ersten Bereich bzw. dem zweiten Bereich das optische Element und dadurch auch die optisch aktive Fläche derart deformiert werden kann, dass einer aufgrund von weiteren Einflüssen auftretende Verformung der optisch aktiven Fläche entgegengewirkt wird. Zusätzlich können auch Verformungen gemildert werden, die aufgrund des Herstellungsprozesses des optischen Elements bzw. der optisch aktiven Fläche entstehen. Insbesondere kann durch das Einbringen eines Moments eine unterschiedlich Deformation des optischen Elements im Vergleich zu einer eingebrachten Kraft erzielt werden. Mit „Moment” ist vorliegend ein Drehmoment gemeint.
Vorteilhaft wird lediglich ein Aktuator benötigt, um jeweils eine Kraft und/oder ein Moment in zwei voneinander unterschiedlichen Bereichen einbringen zu können. Dadurch kann insbesondere die Anzahl der benötigten Aktuatoren reduziert werden. Dies kann ferner den Vorteil haben, dass Wärmelasten, die durch die Aktuatoren in die optische Vorrichtung eingebracht werden, ebenfalls reduziert werden können.
Das optische Element kann insbesondere ein Spiegel sein. Ferner kann das optische Element eine ebene oder eine gekrümmte Form aufweisen.
Der erste und der zweite Bereich, die insbesondere an einer Rückseite des optischen Elements gegenüberliegend der die optisch aktive Fläche aufweisenden Vorderseite des optischen Elements vorgesehen sind, können sich insbesondere gegenüberliegen. Ferner können der erste Bereich und zweite Bereich an einem Rand des optischen Elements angeordnet sein. Alternativ kann der erste und/oder zweite Bereich angrenzend an eine Mitte des optischen Elements angeordnet sein.
Der Aktuator kann insbesondere die erste und/oder die zweite Kraft und/oder das erste und/oder zweite Moment direkt in den ersten bzw. zweiten Bereich einbringen. Alternativ kann der Aktuator die erste und/oder zweite Kraft und/oder das erste und/oder zweite Moment indirekt über ein weiteres Element in den ersten bzw. zweiten Bereich einbringen. Insbesondere kann die erste und/oder zweite Kraft auch ausschließlich als Drehmomente in den ersten bzw. zweiten Bereich eingebracht werden.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die erste und zweite Kraft und/oder das erste und/oder zweite Moment einen unterschiedlichen Betrag und/oder eine unterschiedliche Richtung auf.
Dies kann den Vorteil haben, dass die in den ersten und zweiten Bereich eingebrachte Kraft und/oder das in den ersten und zweiten Bereich eingebrachte Moment an unterschiedliche Gegebenheiten in dem ersten bzw. zweiten Bereich angepasst werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Aktuator dazu eingerichtet, die erste Kraft und/oder das erste Moment mittels einer ersten Kinematik in den ersten Bereich und die zweite Kraft und/oder das zweite Moment mittels einer zweiten Kinematik in den zweiten Bereich einzubringen.
Die erste und zweite Kinematik können insbesondere eingerichtet sein, Kräfte und/oder Momente des Aktuators umzulenken. Ferner können die erste und zweite Kinematik dazu eingerichtet sein, ein Drehmoment auf das optische Element zu übertragen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die erste und zweite Kinematik eine unterschiedliche Steifigkeit auf.
Dies hat insbesondere den Vorteil, dass über unterschiedliche Steifigkeiten unterschiedlich große Kräfte und/oder Momente auf den ersten bzw. zweiten Bereich übertragen werden können. Dadurch kann beispielsweise auf Asymmetrien aufgrund einer Form des optischen Elements und/oder einer Lage des optischen Elements reagiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische Element ≥ 3, 4, 5, 10, 20, 50 oder 100 unterschiedliche Bereiche auf und der Aktuator ist dazu eingerichtet, jeweils unterschiedliche Kräfte in die Bereiche einzubringen.
Insbesondere kann die Anzahl der Bereiche derart gewählt werden, dass die Verformungen des optischen Elements mit möglichst wenigen Aktuatoren ausgeglichen werden können. Insbesondere können die Kräfte auch über Drehmomente in die Bereiche eingebracht werden. Ferner können die eingebrachten Kräfte bzw. Drehmomente zu einer Deformation und/oder einer Verschiebung eines jeweiligen Bereichs des optischen Elements führen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstrecken sich der erste und zweite Bereich in unterschiedlichen Ebenen.
Insbesondere kann dadurch vorteilhaft die Kraft und/oder das Moment, die bzw. das in den jeweiligen Bereich eingebracht wird, angepasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schneiden die unterschiedlichen Ebenen eine optische Achse des optischen Elements in unterschiedlichen Punkten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Kraft in den ersten Bereich als ein erstes Drehmoment mit einer ersten Drehmomentachse und die Kraft in den zweiten Bereich als ein zweites Drehmoment mit einer zweiten Drehmomentachse eingebracht, wobei die erste und zweite Drehmomentachse parallel zueinander verlaufen und die unterschiedlichen Ebenen die erste und/oder zweite Drehmomentsachse in unterschiedlichen Punkten schneiden.
Beispielsweise können der erste und zweite Bereich entlang der optischen Achse übereinander angeordnet sein. Alternativ und/oder zusätzlich können der erste und zweite Bereich entlang einer Drehmomentachse hintereinander angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische Element einen Grundkörper sowie eine erste und eine zweite von dem Grundkörper abragende Erhebung auf, wobei die erste Erhebung an ihrem freien Ende den ersten Bereich und/oder die zweite Erhebung an ihrem freien Ende den zweiten Bereich aufweist.
Insbesondere können an den Erhebungen die erste bzw. zweite Kinematik auf einfache Art und Weise angekoppelt werden. Ferner kann eine erste und zweite Aussparung in dem Grundkörper gebildet sein, wobei die erste und zweite Erhebung in der ersten bzw. zweiten Aussparung angeordnet ist. Bevorzugt ragt die Erhebung nicht aus der Aussparung hervor.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste und/oder die zweite Erhebung als Sockel ausgebildet ist.
Beispielsweise kann der Sockel eine runde Grundfläche aufweisen. Bevorzugt kann ein Durchmesser des Sockels kleiner als eine Höhe des Sockels sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste und/oder zweite Erhebung einstückig mit dem Grundkörper gebildet oder separat an diesem angeformt.
Insbesondere kann die Erhebung an dem Grundkörper mit einer geeigneten Verbindungstechnik, wie zum Beispiel Festkörperschweißen (Engl.: solid state welding), verbunden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die erste und/oder zweite Kinematik einen oder mehrere Hebel und/oder eine oder mehrere Kraftumlenkungen auf.
Insbesondere können die Hebel bzw. Kraftumlenkungen den Vorteil aufweisen, dass ein Aktuator möglichst entfernt von der optisch aktiven Fläche angeordnet werden kann. Dadurch kann beispielsweise eine Ansteuerung des Aktuators vereinfacht sowie ein Wärmeeintrag in das optische Element durch den Aktuator verringert werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Aktuator kraft-, moment- und/oder wegabhängig ansteuerbar.
Insbesondere kann es von dem Typ des Aktuators abhängen, ob der Aktuator eine definierte Kraft, ein definiertes Moment oder einen definierten Weg erzeugt, welche bzw. welches bzw. welcher wiederum zur Verformung des entsprechenden Bereichs des optischen Elements führt. Beispielsweise können Piezoaktuatoren typischerweise einen definierten Weg erzeugen, wohingegen Schwingspulen eine definierte Kraft erzeugen können. Im Rahmen der Ansteuerung der unterschiedlichen Typen von Aktuatoren können sich somit andere Systemsteifigkeiten ergeben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Aktuator als Linearaktuator ausgebildet und an zumindest einem Ende mit einem Hebel verbunden.
Insbesondere kann dadurch eine Kinematik vereinfacht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Aktuator ein elektromechanischer Aktuator, insbesondere eine Schwingspule oder ein Piezoaktuator.
Insbesondere können elektromechanische Aktuatoren auf einfache Art und Weise angesteuert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Aktuator ein Piezoaktuator, welcher an zumindest einer Seite direkt an der ersten oder zweiten Kinematik angebracht ist.
Dadurch kann beispielsweise die optische Vorrichtung kompakter gebaut werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die optische Vorrichtung zumindest zwei sich gegenüber hegende Elektroden mit einem dazwischen angeordneten piezoelektrischen Material, wobei eine der Elektroden direkt mit der ersten oder zweiten Kinematik verbunden ist.
Dies hat den Vorteil, dass eine noch kompakte Bauweise ermöglicht wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Elektrode mit der ersten oder zweiten Kinematik verbunden.
Beispielsweise kann die Elektrode direkt mit der ersten oder zweiten Kinematik mittels einer geeigneten Verbindungstechnik, wie zum Beispiel Kleben oder Festkörperschweißen, verbunden sein. Alternativ kann die Elektrode auch auf die erste oder zweite Kinematik geklebt sein. Dadurch wird insbesondere eine kostengünstige und kompakte Bauweise ermöglicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das piezoelektrische Material PZT, PMN, PMN-PT und/oder LiNbO3 auf.
PZT steht für Blei-Zirkonat-Titanat. Insbesondere können PMN (Blei-Magnesium-Niobat), PMN-PT (Blei-Magnesium-Niobat-Blei-Titanat) und/oder LiNbO₃ (Lithium Niobat) den Vorteil haben, dass diese Materialien eine signifikant geringere Hysterese als das üblicherweise bei Piezoaktuatoren eingesetzte piezoelektrische Material PZT aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein piezoelektrisches Material des Piezoaktuators eine Hysterese von weniger als 1%, bevorzugt weniger als 0,5%, auf.
Aufgrund des linearen Verhaltens der piezoelektrischen Materialen PMN, PMN-PT und/oder LiNbO3 können Piezoaktuatoren, die diese Materialen verwenden, beispielsweise mittels eines offenen Regelkreises (Engl.: open loop control) gesteuert werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Aktuator mittels eines offenen Regelkreises gesteuert.
Dadurch können insbesondere die Kosten und/oder die Komplexität von Sensoren und des Steuersystem reduziert oder auch eliminiert werden. Unter einem „offenen Regelkreis” (Engl.: open loop control) wird insbesondere eine Steuerung ohne Überwachung durch einen Sensor und daher auch ohne Rückkopplung eines Sensorsignals verstanden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Piezoaktuator als Sensor zur Erfassung einer Deformation der optisch aktiven Fläche eingerichtet.
Dies hat insbesondere den Vorteil, dass der Piezoaktuator sowohl zum Einbringen der ersten und zweiten Kraft in den ersten bzw. zweiten Bereich als auch als Sensor zum Erfassen einer Deformation der optisch aktiven Fläche eingesetzt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform stützt sich das optische Element über mehrere Abstützpunkte auf einen Tragrahmen der Lithographieanlage ab und die Abstützpunkte vollziehen bei der Deformation des optischen Elements durch den Aktuator keine Relativbewegung gegenüber dem Tragrahmen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegen die Abstützpunkte auf einer Linie, insbesondere einer Kurve oder einer Gerade.
Insbesondere wird die Lage der Abstützpunkte derart gewählt, dass diese keine Relativbewegung entlang der optischen Achse vollziehen. Dies hat den Vorteil, dass Kräfte, die durch die Abstützpunkte auf das optische Element einwirken können, vermindert werden. Ferner kann eine Abstützung des optischen Elements an dem Tragrahmen derart erfolgen, dass das optische Element weiterhin als Ganzes bewegbar, beispielsweise kippbar, ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die ersten und/oder zweiten Bereiche auf ≤ 8 Linien, bevorzugt ≤ 4 Linien, angeordnet.
Insbesondere kann ein Verlauf der Linien derart gewählt werden, dass die Verformungen des optischen Elements mit möglichst wenigen Aktuatoren ausgeglichen werden. Ferner kann insbesondere eine Komplexität der Kinematiken verringert werden. Des Weitern kann eine Konfiguration der Kinematiken vereinfacht und ein Bedarf an Variationen für die Kinematiken reduziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind auf jeder Linie zwischen 4 und 20, bevorzugt zwischen 7 und 14, erste und/oder zweite Bereiche angeordnet.
Dadurch kann das für die Kinematiken benötige Volumen bzw. der für die Kinematiken benötige Raum verringert werden. Ferner kann die Konfiguration der Kinematiken weiter vereinfacht und ein Bedarf an Variationen für die Kinematiken weiter reduziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Linien zwei außenliegende Geraden und zwei innerhalb dieser Geraden liegende Kurven auf.
Insbesondere kann dadurch die Anzahl der benötigten Aktuatoren reduziert werden. Ferner kann eine solche Konfiguration einen Kompromiss aus einer maximal möglichen Kraftübertragung auf die Bereiche und einer lokalen Korrektur einer Verformung des optischen Elements darstellen. Des Weiteren kann eine solche Konfiguration es ermöglichen, eine Vielzahl von Verformungen zu korrigieren und eine optimale Formkorrektur anzunähern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische Element eine Aussparung, angrenzend an die optisch aktive Fläche, auf.
Dadurch kann vorteilhaft ein Einfluss von lokalen Deformationen auf die optisch aktive Fläche reduziert werden. Insbesondere kann die Aussparung auf einer Seite, auf zwei oder auf mehr Seiten der optisch aktiven Fläche angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische Element einen Rand auf, welcher in seiner Kontur der Kontur der optisch aktiven Fläche entspricht.
Insbesondere kann der Rand in seiner Kontur auch variieren. Beispielsweise kann die Kontur des Rands von der Kontur der optisch aktiven Fläche abweichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Rand eine Breite < 30 mm auf.
Dies kann insbesondere eine kompakte Bauweise der optischen Vorrichtung ermöglichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die optische Vorrichtung einen Tragrahmen, einen Aktuatorrahmen und/oder einen Sensorrahmen auf, wobei das optische Element an dem Tragrahmen, der Aktuator an dem Aktuatorrahmen und ein Sensor zur Überwachung einer Position, Ausrichtung und/oder Deformation des optischen Elements an dem Sensorrahmen abgestützt ist.
Insbesondere können der Tragrahmen, der Aktuatorrahmen und der Sensorrahmen voneinander mechanisch entkoppelt sein. Dadurch können beispielsweise weitere Kräfte reduziert werden, die auf das optische Element wirken.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zumindest ein kinematisches Element vorgesehen, das einen Abstützpunkt mit dem Tragrahmen verbindet.
Insbesondere kann das kinematische Element zum Befestigen des optischen Elements an dem Tragrahmen verwendet werden. Alternativ und/oder zusätzlich kann das kinematische Element zum Ausrichten oder Justieren des optischen Elements während des Aufbaus und/oder Betriebs der Lithographieanlage verwendet werden. Das kinematische Element kann beispielsweise ein Festkörpergelenk, ein Bipod oder ein Hexapod sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zumindest eine kinematische Element dazu eingerichtet, das optische Element als Ganzes zu rotieren und/oder zu verschieben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zumindest eine kinematische Element ein aktives kinematisches Element, insbesondere ein Piezoelement.
Unter einem aktiven kinematischen Element ist eine steuerbare Einrichtung zur Erzeugung einer Kraft, eines Moments oder eines Wegs zu verstehen. Zusätzlich kann das kinematische Element beispielsweise ein Festkörpergelenk, ein Bipod oder ein Hexapod aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische Element, der Tragrahmen, der Aktuatorrahmen und/oder der Sensorrahmen Quarz, Keramik, Aluminiumoxid, Cordierit, ULE-Glas, Siliziumkarbid, Silizium, Kupfer und/oder Aluminium auf.
Des Weiteren wird eine Lithographieanlage mit einer vorstehend beschriebenen optischen Vorrichtung vorgeschlagen,
Die vorgeschlagene Lithographieanlage kann insbesondere eine EUV- oder DUV-Lithographieanlage sein. EUV steht für „extreme ultraviolet” und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 und 30 nm. DUV steht für „deep ultraviolet” und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 nm.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage;
1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage;
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer optischen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
3 und 4 zeigen schematische Draufschichten auf eine optische Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform und einer dritten Ausführungsform;
5 zeigt eine Querschnittsansicht durch die optische Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer optischen Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
7 bis 9 zeigen in schematischen Querschnittsansichten mögliche Ausgestaltungen des optischen Elements bei einer optischen Vorrichtung gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform;
10A zeigt eine schematische Draufsicht auf ein optisches Element gemäß einer weiteren Ausgestaltung und 10B zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch das optische Element aus 10A;
11A zeigt einen Ausschnitt einer schematischen perspektivischen Ansicht der Rückseite des optischen Elements aus 10A, 10B, 11B zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch das optische Element aus 11A entlang der Linie XIB-XIB und 11C zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch ein optisches Element gemäß einer alternativen Ausführungsform;
12 zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite des optischen Elements aus 10A, 10B;
13 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht der Rückseite des optischen Elements aus 10A, 10B;
14 zeigt eine schematische Draufsicht auf die optisch aktive Fläche des optischen Elements aus 10A, 10B;
15 zeigt eine perspektivische schematische Teilansicht einer optischen Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform; und
16 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine mögliche Ausgestaltung eines optischen Elements bei einer optischen Vorrichtung gemäß der ersten bis fünften Ausführungsform.
Falls nichts anderes angegeben ist, bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Figuren gleiche oder funktionsgleiche Elemente. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100, 100A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett” (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 und 30 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind jeweils in einem Vakuum-Gehäuse vorgesehen, wobei jedes Vakuum-Gehäuse mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht näher dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem die Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren bzw. Einstellen der optischen Elemente vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.
Die EUV-Lithographieanlage 100, 100A weist eine EUV-Lichtquelle 106A auf. Als EUV-Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle oder ein Synchrotron vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV-Bereich (extrem ultravioletten Bereich), also z. B. im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm aussenden. Im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A gebündelt und die gewünschte Betriebswellenlänge aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV-Lichtquelle 106A erzeugte EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind.
Das in 1A dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf die Photomaske (Engl.: reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spiegels 136 auf die Photomaske gelenkt werden. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 122 oder dergleichen abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 weist sechs Spiegel M1 bis M6 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 122 auf. Dabei können einzelne Spiegel M1 bis M6 des Projektionssystems 104 symmetrisch zur optischen Achse 124 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel der EUV-Lithographieanlage 100, 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel i. d. R. an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage 100, 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett” (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind von einem nicht näher dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem die Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren bzw. Einstellen der optischen Elemente vorgesehen sind. Die DUV-Lithographieanlage 100, 100B weist ferner eine Steuereinrichtung 126 zum Steuern verschiedener Komponenten der DUV-Lithographieanlage 100, 100B auf. Dabei ist die Steuereinrichtung 126 mit dem Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102, einer DUV-Lichtquelle 106B, einer Halterung 128 der Photomaske 120 (Engl.: reticle stage) und einer Halterung 130 des Wafers 122 (Engl.: wafer stage) verbunden.
Die DUV-Lithographieanlage 100, 100B weist eine DUV-Lichtquelle 106B auf. Als DUV-Lichtquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV-Bereich bei 193 nm emittiert.
Das in 1B dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmittives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 122 oder dergleichen abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 132 und/oder Spiegel 134 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 122 auf. Dabei können einzelne Linsen 132 und/oder Spiegel 134 des Projektionssystems 104 symmetrisch zur optischen Achse 124 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen und Spiegel der DUV-Lithographieanlage 100, 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen und/oder Spiegel vorgesehen sein. Insbesondere weist das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 der DUV-Lithographieanlage 100, 100B mehrere Linsen und/oder Spiegel auf. Des Weiteren sind die Spiegel i. d. R. an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer optischen Vorrichtung 200 für eine Lithographieanlage 100, 100A, 100B. Beispielsweise kann die optische Vorrichtung 200 einen der Spiegel M1 bis M6 der Lithographieanlage 100, 100A oder den Spiegel 134 der Lithographieanlage 100B aufweisen bzw. ausbilden.
Die optische Vorrichtung 200 weist einen Hauptkörper 203 und ein optisches Element 201 mit einer optisch aktiven Fläche 202 auf, um die einen Rand 204 angeordnet ist, welcher bevorzugt in seiner Kontur 208 der Kontur 206 der optisch aktiven Fläche 202 entspricht. Alternativ kann die Kontur 208 des Rands 204 von der Kontur 206 der optisch aktiven Fläche 202 abweichen. Der Rand weist bevorzugt eine Breite B < 30 mm auf. Insbesondere können der Hauptkörper 203 der optischen Vorrichtung 200 und das optische Element 201 einstückig miteinander bzw. monolithisch gebildet sein. Das heißt, die optisch aktive Fläche 202 kann direkt auf einem Abschnitt des Hauptkörpers 203 der optischen Vorrichtung 200 gebildet sein. Bevorzugt weist der Hauptkörper 203 eine Schalenform auf.
Die optische Vorrichtung 200 kann über eine Halteeinrichtung 212 an der Lithographieanlage 100, 100A, 100B befestigt sein.
3 zeigt eine schematische Draufschicht auf eine optische Vorrichtung 300.
Die optische Vorrichtung 300 weist ein optisches Element 301 mit einer optisch aktiven Fläche 302 und einen schalenförmigen Hauptkörper 303 auf, wobei das optische Element 301 einstückig mit dem Hauptkörper 303 gebildet ist. Angrenzend an eine Kontur 308 eines um die optisch aktive Fläche 302 herumlaufenden Rands 304 des optischen Elements 301 sind eine erste und zweite Aussparung 314, 316 vorgesehen. Die erste und zweite Aussparung 314, 316 weisen eine längliche Form auf. Bevorzugt sind die erste und zweite Aussparung 314, 316 möglichst nahe an dem optischen Element 301 angeordnet. Dadurch kann ein Einfluss von lokalen Deformationen auf die optisch aktive Fläche 302 optimiert werden.
4 zeigt eine schematische Draufschicht auf eine weitere Ausführungsform der optischen Vorrichtung 400.
Im Gegensatz zu den optischen Vorrichtungen 200 und 300 ist bei der optischen Vorrichtung 400 ein optisches Element 401 getrennt von einem Hauptkörper 403 der optischen Vorrichtung vorgesehen. Das heißt die optische Vorrichtung 400 und das optische Element 401 sind nicht einstückig miteinander gebildet. Ferner weist das optische Element 401 eine optisch aktive Fläche 402 auf, um welche ein Rand 404 verläuft, der bevorzugt in seiner Kontur 408 der Kontur 406 der optisch aktiven Fläche 402 entspricht. In dem Hauptkörper 403 ist eine Aussparung 414 gebildet. In der Aussparung 414 ist das optische Element 401 angeordnet. Dadurch kann ein Einfluss von lokalen Deformationen auf die optisch aktive Fläche 402 optimiert werden. Ferner kann ein Tragrahmen 548 (7) vorgesehen sein, der das optische Element 401 mit dem Hauptkörper 403 der optischen Vorrichtung 400 verbindet.
5 zeigt eine Querschnittsansicht durch die optische Vorrichtung 200 aus 2.
Das optische Element 201 der optischen Vorrichtung 200 ist derart positioniert, dass die in der Lithographieanlage 100, 100A, 100B verwendete Strahlung 108 auf die optische aktive Fläche 202 fällt. Die optische Vorrichtung 200 weist ferner einen Aktuator 218 auf, welcher unterhalb der optisch aktiven Fläche 202 des optischen Elements 201 angeordnet ist. Des Weiteren ist eine Halteeinrichtung 212 vorgesehen, mittels derer die optische Vorrichtung 200 in der Lithographieanlage 100, 100A, 100B gehaltert werden.
Der Aktuator 218 ist mit einer ersten Kinematik 220 und mit einer zweiten Kinematik 222 gekoppelt. Die erste Kinematik 220 ist eingerichtet, eine Kraft und/oder ein Moment in einen ersten Bereich 224 des optischen Elements 201 einzubringen. Des Weiteren ist die zweite Kinematik 222 dazu eingerichtet, eine Kraft und/oder ein Moment in einen zweiten Bereich 226 einzubringen. Die Pfeile 228 und 230 deuten eine von dem Aktuator 218 erzeugte Kraft bzw. ein von dem Aktuator 218 erzeugtes Moment an. Je nachdem, welche Deformation in dem optischen Element erzeugt werden soll, kann es vorteilhafter sein, eine Kraft oder ein Moment in einen jeweiligen Bereich 224 bzw. 226 einzubringen.
Insbesondere können die erste und zweite Kinematik 220, 222 identisch zueinander gebildet sein. Beispielsweise können die erste und zweite Kinematik 220, 222 die gleichen Steifigkeiten aufweisen. Dadurch kann die Kraft, die in den ersten und zweiten Bereich 224, 226 durch den Aktuator 218 eingebracht wird, den gleichen Betrag aufweisen. Alternativ können die erste Kinematik und die zweite Kinematik 220, 222 unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen. Dies kann dazu führen, dass ein jeweiliger Betrag der Kraft und/oder des Moments, die bzw. das in den ersten Bereich 224 und den zweiten Bereich 226 eingebracht wird, voneinander verschieden ist.
Bevorzugt kann der Aktuator 218 ein elektromechanischer Aktuator, wie beispielsweise eine Schwingspule oder ein Piezoaktuator, sein. Beispielsweise kann der Aktuator 218 aus einem piezoelektrischem Material mit einer geringen Hysterese, wie beispielsweise PMN, PMN-PT und/oder LiNbO₃, gebildet sein. Aufgrund des linearen Verhaltens der piezoelektrischen Materialen PMN, PMN-PT und/oder LiNbO₃ können Piezoaktuatoren, die diese Materialen verwenden, beispielsweise mittels eines offenen Regekreises (Engl.: open loop control) gesteuert werden. Dadurch können insbesondere die Kosten und/oder die Komplexität von Sensoren und des Steuersystem reduziert oder auch eliminiert werden.
Insbesondere können Piezoaktuatoren vorteilhaft auch als Sensor zur Erfassung einer Deformation der optisch aktiven Fläche 202 verwendet werden. Ferner kann der Aktuator 218 zumindest an einer Seite direkt an der ersten oder zweiten Kinematik 220, 222 angebracht sein.
6 zeigt schematische perspektivische Ansicht einer optischen Vorrichtung 500 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Die optische Vorrichtung 500 weist ein in Form einer Schale gebildetes optisches Element 501 auf. Insbesondere ist optische Element 501 getrennt von einem Hauptkörper 503 der optischen Vorrichtung 500 vorgesehen. Das optische Element 501 hat eine optisch aktive Fläche 502, um welche ein Rand 504 verläuft. Der Rand 504 hat eine Kontur 508, die von der Kontur 506 der optisch aktiven Fläche 502 abweicht, jedoch bevorzugt nicht eine Breite B von 30 mm überschreitet.
7 zeigt eine schematische Schnittansicht durch das optische Element 501.
Unterhalb des optischen Elements 501 ist ein Aktuator 518 angeordnet, der mit einer ersten Kinematik 520 und mit einer zweiten Kinematik 522 gekoppelt ist. Die erste Kinematik 520 ist eingerichtet, eine Kraft in einen ersten Bereich 524 des optischen Elements 501 einzubringen, und die zweite Kinematik 522 ist dazu eingerichtet, eine Kraft in einen zweiten Bereich 526 des optischen Elements 501 einzubringen. Ferner ist der Aktuator 518 insbesondere dazu eingerichtet, sich entlang seiner Länge L auszudehnen, wodurch jeweils eine erste Kraft, die mit dem Pfeil 528 gekennzeichnet ist, und eine zweite Kraft, die mit dem Pfeil 530 gekennzeichnet ist, auf die erste und zweite Kinematik 520, 522 übertragen wird.
Die erste und zweite Kinematik 520, 522 weisen jeweils Übertragungselemente 519, 521 auf, die über Festkörpergelenke 550 (jeweils der besseren Übersicht halber illustriert als zwei Gelenke 523 in Verbindung mit einem Stab 527) mit einem Kopplungselement 525 verbunden sind. Das Kopplungselement 525 kann insbesondere dazu eingerichtet sein, die erste und zweite Kinematik 520, 522 miteinander zu koppeln.
Die Übertragungselemente 519, 521 sind dazu eingerichtet, die von dem Aktuator 518 übertragenen Kräfte 528, 530 auf eine jeweilige Kraftumlenkung 532, 534 der ersten und zweiten Kinematik 520, 522 zu übertragen. Die Übertragungselemente 519, 521 sind hierzu ebenfalls über Festkörpergelenke 550 mit den Kraftumlenkungen 532, 534 verbunden.
Die Kinematiken 520, 522 sind über Deformationselemente 535, 537 an Erhebungen 536, 538 befestigt, die an einem Grundkörper 540 des optischen Elements 501 vorgesehen sind, wodurch insbesondere die erste und zweite Kinematik 520, 522 mit dem optischen Element 501 verbunden werden können. Die Erhebungen 536, 538 ragen von dem Grundkörper 540 des optischen Elements ab und sind in dem ersten und zweiten Bereich 524, 526 vorgesehen.
Die auf die Übertragungselemente 519, 521 übertragenen Kräfte 528, 530 bewirken, dass sich die Übertragungselemente 519, 521 zur Seite bewegen, was zu einer Rotation der jeweiligen Kraftumlenkung 532, 534 führt. Diese Rotation wird auf das jeweilige Deformationselement 535, 537 übertragen, wodurch ein Drehmoment an einer jeweiligen Erhebung 536, 538 angelegt wird. Dies ist in 5 exemplarisch durch die gestrichelte Linie für die erste Kinematik 520 dargestellt. Zusammengefasst bedeutet dies, dass wenn sich der Aktuator 518 ausdehnt, die Kraftumlenkungen 532, 534 verursachen, dass jeweils ein Drehmoment an den Erhebungen 536, 538 angelegt wird. Die angelegten Drehmoment, die durch die Pfeile 542, 544 dargestellt sind, bewirken dann eine Deformation des optischen Elements 501 einschließlich der optisch aktiven Fläche 502.
Um den Einfluss von parasitären Deformationen zu reduzieren und/oder ein Gewicht des Aktuators 518 und/oder der ersten und zweiten Kinematiken 520, 522 zu tragen, können die erste und zweite Kinematik 520, 522 und der Aktuator 518 an einem Aktuatorrahmen 546 gelagert sein, der verschieden von einem Tragrahmen 548 ist, an dem das optische Element 501 gelagert ist. Beispielsweise kann der Aktuator 518 bzw. die Kinematiken 520, 522 über das Kopplungselement 525 an dem Aktuatorrahmen 546 gelagert werden. Alternativ können der Aktuator 518 und die erste und zweite Kinematik 520, 522 auch frei unter dem optischen Element 501 hängen oder ebenfalls an dem Tragrahmen 548 gelagert sein.
Ferner kann ein Sensor 547 vorgesehen sein, der eine Deformation des optischen Elements 501, insbesondere der optisch aktiven Fläche 502, detektiert. Der Sensor 547 kann an einem Sensorrahmen 549 gelagert sein, der unabhängig von dem Tragrahmen 548 und dem Aktuatorrahmen 546 ist.
8 zeigt eine schematische Schnittansicht durch ein optisches Element 601.
Bei dem in der 8 gezeigten optischen Element 601 umfassen die erste und zweite Kinematik 620, 622 einen ersten und zweiten Hebel 650, 652, ein Übertragungselement 619 sowie Kraftumlenkungen 532, 534 und Deformationselemente 535, 537. Insbesondere sind die erste Kinematik 620 und die zweite Kinematik 622 über den ersten Hebel 650 miteinander verbunden. Der Aktuator 618 ist über einem zweiten Hebel 652 mit dem ersten Hebel 650 und der zweiten Kinematik 622 gekoppelt. Das heißt, der zweite Hebel 652 dient gleichzeitig als Übertragungselement 621, das die Kraft des Aktuators 618 auf die zweite Kraftumlenkung 534 überträgt. Dehnt sich der Aktuator 618 aus, wie mittels des Pfeils 617 dargestellt ist, so bewegt sich der zweite Hebel 652 in der 8 in Richtung des optischen Elements 601 und führt zum einen zu einer Rotation der Kraftumlenkung 534 der zweiten Kinematik 622. Zum anderen führt die Bewegung des zweiten Hebels 652 dazu, dass der erste Hebel 650 bewegt wird, wodurch die Kraft des Aktuators 618 auch auf das Übertragungselement 619 der ersten Kinematik 620 übertragen wird. Wie bereits in Bezug auf die 7 beschrieben, sind die Deformationselemente 535, 537, die Kraftumlenkungen 532, 534 und die Übertragungselemente 619, 621 miteinander über Festkörpergelenke 550 verbunden.
9 zeigt eine schematische Schnittansicht durch ein optisches Element 701 mit einer optisch aktiven Fläche 702.
Bei dem in der 9 gezeigten optischen Element 701 ist der Aktuator 718 über einen ersten Hebel 750 mit einer ersten und zweiten Kinematik 720, 722 gekoppelt. Die erste Kinematik 720 umfasst dabei einen zweiten Hebel 752, eine Kraftumlenkung 732 und ein Deformationselement 735, die jeweils untereinander über Festkörpergelenke 550 verbunden sind. Analog dazu umfasst die zweite Kinematik 722 einen dritten Hebel 754, eine Kraftumlenkung 734 und ein Deformationselement 737, die ebenfalls untereinander mittels Festkörpergelenken 550 verbunden sind.
Die erste und zweite Kinematik 720, 722 sind mit einem Kopplungselement 751 miteinander gekoppelt. Hierzu ist in dem zweiten und dritten Hebel 752, 754 jeweils eine Aussparung 753 vorgesehen. Ferner sind auf dem Kopplungselement 751 zwei dreieck-förmige Vorsprünge 757 vorgesehen, auf deren Spitzen 755 die Aussparung 753 eines jeweiligen Hebels 752, 754 gelagert ist. Die Elemente der ersten und zweiten Kinematiken 720, 722, wie beispielsweise die Hebel 750, 752, 754, das Kopplungselement 751, können insbesondere durch Fräsen, Ätzen oder Funkenerodieren (Engl.: EDM electrical discharge machining) hergestellt sein.
Dehnt sich der Aktuator 718 aus, wie mittels des Pfeils 717 dargestellt ist, so bewegt der erste Hebel 750 den zweiten und dritten Hebel 752, 754. Der zweite und dritte Hebel 752, 754 übertragen die Bewegung weiter auf die Kraftumlenkungen 732, 734, wodurch, wie bei 7 beschrieben, die Kraftumlenkungen 732, 734 rotieren und über die Deformationselement 735, 737 ein Drehmoment auf Erhebungen 736, 738, die an der Rückseite des Grundkörpers 740 des optischen Elements 701 angeordnet sind, übertragen wird.
Die Erhebung 736 ist einem ersten Bereich 724 des optischen Elements 701 und die Erhebung 738 ist in einem zweiten Bereich 726 des optischen Elements 701 angeordnet. Bei dem optischen Element 701 ist der erste Bereich 724 in einer ersten Ebene E1 und der zweite Bereich 726 in einer zweiten Ebene E2 angeordnet. Die Ebenen E1 und E2 liegen bevorzugt entlang einer optischen Achse 756 übereinander und schneiden die optische Achse 756 an unterschiedlichen Punkten P1, P2.
Ferner kann die erste und zweite Kinematik 720, 722 sowie der Aktuator 718 an einem Aktuatorrahmen 746 gelagert sein, der verschieden von einem Tragrahmen 748 ist, an dem das optische Element 701 gelagert ist.
Die 10A zeigt eine schematische Draufsicht auf ein optisches Element 801 und 10B zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch das optische Element 801.
In der 10A ist eine Draufsicht auf das optische Element 801 insbesondere auf die optisch aktive Fläche 802 dargestellt. Bei dem optischen Element 801 sind zwei Gruppen von Aktuatoren, die jeweils mehrere Aktuatoren 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7 (10B) aufweisen, inklusive der dazugehörigen Kinematiken in der y-Richtung nebeneinander angeordnet. Die ersten und zweiten Bereiche 824-1 bis 824-7, 826-1 bis 826-7 der erste Gruppe verlaufen jeweils entlang einer Geraden an sich gegenüberliegenden Rändern der optisch aktiven Fläche 802. Die ersten Bereiche 864-1 bis 864-7 der zweiten Gruppe verlaufen entlang einer Linie 860 und die zweiten Bereiche der zweiten Gruppe 866-1 bis 866-7 verlaufen entlang einer Linie 862. Die ersten und zweiten Bereiche der ersten und der zweiten Gruppe 824-1 bis 824-7, 826-1 bis 826-7, 864-1 bis 864-7, 866-1 bis 866-7 sind in der 10A durch strich-gepunktete Linien angedeutet.
Werden die Aktuatoren 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7 bewegt, so bewirken sie eine Deformation des optischen Elements 801. Dies ist durch die gewellte Linie 857 auf einer Rückseite des Grundkörpers 840 in der 10B dargestellt. Die gestrichelte Linie 858 zeigt die unverformte Rückseite des optischen Elements 801.
Das optische Element 801 ist an drei Abstützpunkten 868-1 bis 868-3 an einem Tragrahmen 848 (10B) gelagert. Bevorzugt befinden sich die Abstützpunkte 868-1 bis 868-3 für den Tragrahmen 848 an Positionen, an denen das optische Element 801 bei der Deformation durch die Aktuatoren 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7 keine Relativbewegung in Richtung der optischen Achse 856 gegenüber dem Tragrahmen 848 vollzieht. Jedoch können in einem Fall, in welchem das optische Element 801 an dem Tragrahmen 848 mittels eines aktiven Lagers gelagert ist, die Aktuatoren des aktiven Lagers dennoch die Positionen der Abstützpunkte 868-1–868-3 relativ zu der optischen Achse 856 bewegen. Bei dem optischen Element 801 liegen diese Positionen entlang gebogener Linien, die durch die gestrichelten Linien 870, 872 in der 10A gekennzeichnet sind. Durch diese Anordnung kann insbesondere verhindert werden, dass weitere Kräfte und dadurch weitere Verformungen auf das optische Element 801 wirken.
Die Aktuatoren 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7 der ersten und zweiten Gruppe von Aktuatoren weisen jeweils zwei sich gegenüber liegende Elektroden 880, 882 bzw. 884, 886 mit einem dazwischen angeordneten piezoelektrischen Material 888, 889 auf. Dabei ist jeweils eine Elektrode 880, 884 direkt mit der dem jeweiligen Aktuator 818-7, 819-7 zugeordneten ersten Kinematik 820-7, 820'-7 verbunden und die jeweilige gegenüberliegende Elektrode 882, 886 ist direkt mit der dem jeweiligen Aktuator 818-7, 819-7 zugeordneten zweiten Kinematik 822-7, 822'-7 verbunden ist. Beispielsweise können die Elektroden 880, 882 bzw. 884, 886 mittels einer geeigneten Verbindungstechnik, wie zum Beispiel Festkörperschweißen (Engl.: solid state welding), oder einer Klebung an den Kinematiken 820-7, 820'-7, 822-7, 822'-7 befestigt sein.
11A zeigt einen Ausschnitt einer schematischen perspektivischen Ansicht der Rückseite des optischen Elements 801.
An der Rückseite des optischen Elements 801 sind in dem Grundkörper 840 zwei Gruppen von Erhebungen 836-7 bis 836-3 bzw. 837-7 bis 837-3 vorgesehen, an welchen die Gruppen von Kinematiken angekoppelt werden können. Jede der Erhebungen 836-7 bis 836-3 bzw. 837-7 bis 837-3 ist als ein Sockel ausgebildet, der einstückig mit dem Grundkörper 840 gebildet ist. Zwischen den beiden Gruppen von Erhebungen 836-7 bis 836-3 bzw. 837-7 bis 837-3 ist eine weitere Erhebung 839-1 gebildet, an welcher ein Abstützpunkt 868-1 für den Tragrahmen 848 befestigt werden kann. Um jede Erhebung 836-7 bis 836-3, 837-7 bis 837-3 bzw. 839-1 herum ist eine Aussparung 841 vorgesehen.
11B zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch das optische Element 801 aus der 11A entlang der Linie XIB-XIB.
Die Erhebung 836-7, die einstückig mit dem Grundkörper 840 gebildet ist, hat insbesondere eine Höhe h und einen Durchmesser d. Bevorzugt wird die Höhe h der Erhebung 836-7 derart gewählt, dass das Verhältnis h/d ≥ 1,5 ist. Des Weiteren wird eine mittlere Tiefe t der Aussparung, das heißt die Tiefe der Aussparung an einem Mittelpunkt derselben, derart gewählt, dass die Erhebung 836-7 nicht über die Rückseite des Grundkörpers 840 hervorspringt.
11C zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch ein optisches Element 801 gemäß einer alternativen Ausführungsform.
Bei dem optischen Element 801 ist die Erhebung 836'-7 separat von einem Grundkörper 840' des optischen Elements 801 gebildet und beispielsweise mittels einer geeigneten Verbindungstechnik, wie zum Beispiel Kleben oder Festkörperschweißen, an dem Grundkörper 840' befestigt.
12 zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite des optischen Elements 801.
Die Aussparungen 841, 841' in denen die Erhebungen 836, 837 angeordnet sind, sind in zwei Gruppen 890, 892 angeordnet, die jeweils aus zwei Linien 890-1, 890-2, 892-1, 892-2 bestehen. Die erste Gruppe 890 weist jeweils eine Gerade 890-1, 890-2 an einem Rand des optischen Elements 801 auf. Innerhalb dieser Geraden liegt die zweite Gruppe 892, die in Form von gebogenen Linien 892-1, 892-2 angeordnet sind. Bevorzugt sind die Aussparungen der ersten Gruppe 890 in der Y-Richtung um einen Abstand a versetzt von den Aussparungen der zweiten Gruppe 892 vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise die Verformungen verteilt auf das optische Element 801 eingebracht werden können.
13 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht auf die Rückseite des optischen Elements 801.
An den auf der Rückseite des optischen Elements angeordneten Erhebungen 836-7 bis 836-3 bzw. 837-7 bis 837-3 (11A) sind jeweils die ersten und zweiten Kinematiken 820-1 bis 820-7, 822-1 bis 822-7, 820'-1 bis 820'-7, 822'-1 bis 822'-7 der ersten und zweiten Gruppe 890, 892 von Aktuatoren 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7 (10B) befestigt.
Ferner ist das optische Element 801 mittels der Abstützpunkte 868-1 bis 868-3 an dem Tragrahmen 848 befestigt. Getrennt von den Abstützpunkten 868-1 bis 868-3 für das optische Element 801 sind Befestigungspunkte 869 vorgesehen, an denen die erste und zweite Gruppe von Aktuatoren inklusiver ihrer zugehörigen Kinematiken an einem von dem Tragrahmen 848 getrennten Aktuatorrahmen 846 befestigt sein können. Alternativ können die erste und zweite Gruppe von Aktuatoren inklusiver ihrer zugehörigen Kinematiken auch an dem Tragrahmen 848 befestigt werden.
14 zeigt eine Draufsicht auf die optisch aktive Fläche 802 des optischen Elements 801.
Um die optisch aktive Fläche 802 des optischen Elements 801 herum ist ein Rand 804 mit einer Kontur 808 vorgesehen. Die Kontur 808 des Rands 804 weicht von einer Kontur 806 der optisch aktiven Fläche 802 ab. Die Linien 870, 872 deuten den Verlauf derjenigen Positionen an, an denen das optische Element 801 bei der Deformation durch die Aktuatoren 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7 keine Relativbewegung in Richtung der optischen Achse 856 gegenüber dem Tragrahmen 848 vollzieht.
Die Abstützpunkt 868-1 bis 868-3 sind über insbesondere aktive kinematische Elemente 894 an dem Tragrahmen 848 gelagert. Die kinematischen Elemente 894 können beispielsweise ein Festkörpergelenk, ein Zweibein (Engl.: bipod) oder ein Hexapod, und einen Aktuator, bspw. einen Piezoaktuator, umfassen. Insbesondere kann ein jeweiliges aktives kinematisches Element 894 dazu eingerichtet sein, eine Lage des optischen Elements 801 während und/oder außerhalb des Betriebs der Lithographieanlage und/oder bei einem Aufbau der Lithographieanlage zu justieren.
15 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht einer optischen Vorrichtung 800, wobei das optische Element 801 abgenommen ist.
Die optische Vorrichtung 800 weist drei kinematische Elemente 894 auf, die jeweils einen Abstützpunkt 868-1 bis 868-3 mit dem Tragrahmen 848 verbinden. Die Aktuatoren 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7 können inklusive ihrer zugehörigen Kinematiken an einem von dem Tragrahmen 848 unabhängigen Aktuatorrahmen 846 gelagert sein. Alternativ können die Aktuatoren 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7 inklusive ihrer zugehörigen Kinematiken auch mit dem Tragrahmen 848 verbunden sein.
16 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein optisches Element 901.
Bei dem optischen Element 901 sind die ersten Bereiche 924-1–924-8 einer ersten Gruppe 990 an einem ersten Rand des optischen Elements 901 angeordnet. An einem dem ersten Rand gegenüberliegenden zweiten Rand des optischen Elements 901 sind die zweiten Bereiche 926-1 bis 926-8 einer zweiten Gruppe 991 angeordnet. Insbesondere liegen die Bereiche 924-1–924-8, 926-1 bis 926-8 in y-Richtung hintereinander.
Unterhalb einer optisch aktiven Fläche 902 des optischen Elements 901 ist ein Aktuator 918 vorgesehen, der dazu eingerichtet ist, über eine erste und zweite Kinematik 920, 922 Kräfte in die ersten und zweiten Bereiche 924-1–924-8, 926-1 bis 926-8 einzubringen. Die erste und zweite Kinematik 920, 922 weisen jeweils mehrere Übertragungselemente 919-1 bis 919-4, 921-1 bis 921-4 auf, die in vier Stufen hintereinander geschaltet sind. Dabei überträgt ein Übertragungselement 919-1 bis 919-4, 921-1 bis 921-4 einer Stufe die Kraft des Aktuators 918 auf jeweils zwei Übertragungselemente 919-1 bis 919-4, 921-1 bis 921-4 der nächsten Stufe. Das heißt, dass vier hintereinander geschaltete Stufe von Übertragungselementen 919-1 bis 919-4, 921-1 bis 921-4, wie in der 16 gezeigt, die Kraft eines Aktuators 918 in acht Bereiche 924-1–924-8, 926-1 bis 926-8 übertragen kann.
Insbesondere kann die optische Vorrichtung 200, 300, 400, 800 bzw. das optische Element 201 bis 901 einer der Spiegel M1 bis M6 einer EUV-Lithographieanlage mit einer Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 und 30 nm sein. Die Erfindung ist jedoch nicht auf EUV-Lithographieanlagen beschränkt, sondern kann auch auf andere Lithographieanlagen, beispielsweise DUV(„deep ultraviolet”)-Lithographieanlagen, mit einer Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 nm, angewandt werden.
Obwohl die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf keineswegs beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

100, 100A, 100B: Lithographieanlage
102: Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
104: Projektionssystem
106, 106A, 106B: Lichtquelle
108, 108A, 108B: Strahlung
110, 112, 114, 116, 118: Spiegel
120: Photomaske
122: Wafer
124: optische Achse
126: Steuereinrichtung
128, 130: Halterung
132: Linsen
134: Spiegel
200: optische Vorrichtung
201: optisches Element
203: Hauptkörper
202: optisch aktive Fläche
204: Rand
206, 208: Kontur
212: Halteeinrichtung
300: optische Vorrichtung
301: optisches Element
302: optisch aktive Fläche
303: Hauptkörper
304: Rand
308: Kontur
314, 316: Aussparung
400: optische Vorrichtung
401: optisches Element 401
402: optisch aktive Fläche
403: Halteelement
404: Rand
406, 408: Kontur
414: Aussparung
500: optische Vorrichtung
501: optisches Element
502: optisch aktive Fläche
503: Halteelement
504: Rand
506, 508: Kontur
512: Halteeinrichtung
518: Aktuator
519, 521: Übertragungselement
520, 522: Kinematik
523: Gelenk
524, 526: Bereich
525: Kopplungselement
527: Stab
528, 530, 542, 544: Pfeil
532, 534: Kraftumlenkung
535, 537: Deformationselement
536, 538: Erhebung
540: Grundkörper
546: Aktuatorrahmen
547: Sensor
548: Tragrahmen
549: Sensorrahmen
550: Festkörpergelenk
601: optisches Element
617: Pfeil
618: Aktuator
619, 621: Übertragungselement
620, 622: Kinematik
650, 652: Hebel
701: optisches Element
718: Aktuator
720, 722: Kinematik
724, 726: Bereich
732, 734: Kraftumlenkung
735, 737: Deformationselement
736, 738: Erhebung
740: Grundkörper
746: Aktuatorrahmen
748: Tragrahmen
750, 752, 754: Hebel
751: Kopplungselement
753: Aussparung
755: Spitze
756: optische Achse
757: Vorsprung
800: optische Vorrichtung
801: optisches Element
802: optisch aktive Fläche
804: Rand
806, 808: Kontur
810: Aussparung
818-1 bis 818-7: Aktuator
819-1 bis 819-7: Aktuator
820-1 bis 820-7: erste Kinematik
820'-1 bis 820'-7: erste Kinematik
822-1 bis 822-7: zweite Kinematik
822'-1 bis 822'-7: zweite Kinematik
824-1 bis 824-7: erster Bereich
826-1 bis 826-7: zweiter Bereich
836-1 bis 836-7, 836'-7: Erhebung
837-1 bis 837-7: Erhebung
839-1: Erhebung
840, 840': Grundkörper
841: Aussparung
846: Aktuatorrahmen
848: Tragrahmen
856: optische Achse
857, 858: Linie
860, 862: Linie
864-1 bis 864-7: erster Bereich
866-1 bis 866-7: zweiter Bereich
868-1 bis 868-3: Abstützpunkt
869: Befestigungspunkt
870, 872: Linie
880, 882, 884, 886: Elektrode
888, 889: piezoelektrisches Material
890, 892: Gruppe
890-1, 890-2: Linie
892-1, 892-2: Linie
894: kinematisches Element
901: optisches Element
902: optisch aktive Fläche
918: Aktuator
919-1 bis 919-4: Übertragungselement
921-1 bis 921-4: Übertragungselement
924-1 bis 924-8: erster Bereich
926-1 bis 926-8: zweiter Bereich
990, 991: Gruppe
a: Abstand
d: Durchmesser
h: Höhe
t: mittlere Tiefe
B: Breite
E1, E2: Ebene
L: Länge
M1 bis M6, M6', M6'': Spiegel
P1, P2: Punkt

Claims

Optische Vorrichtung (200, 300, 400, 500, 800) für eine Lithographieanlage (100, 100A, 100B), aufweisend: ein optisches Element (201–901), welches eine optisch aktive Fläche (202–802) aufweist, und einen Aktuator (518, 618, 718, 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7, 918), welcher dazu eingerichtet ist, eine erste Kraft und/oder ein erstes Moment in einen ersten Bereich (524 bis 724, 824-1 bis 824-7, 864-1 bis 864-7, 924-1 bis 924-8) des optischen Elements (201–801) und eine zweite Kraft und/oder ein zweites Moment in einen von dem ersten Bereich (524 bis 724, 824-1 bis 824-7, 864-1 bis 864-7, 924-1 bis 924-8) unterschiedlichen, zweiten Bereich (526 bis 726, 826-1 bis 826-7, 866-1 bis 866-7, 926-1 bis 926-8) des optischen Elements (201–901) einzubringen.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Kraft und/oder das erste und/oder zweite Moment einen unterschiedlichen Betrag und/oder eine unterschiedliche Richtung aufweisen.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Aktuator (518, 618, 718, 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7, 918) dazu eingerichtet ist, die erste Kraft und/oder das erste Moment mittels einer ersten Kinematik (520 bis 720, 820-1 bis 820-7, 820'-1 bis 820'-7, 920) in den ersten Bereich (524 bis 724, 824-1 bis 824-7, 864-1 bis 864-7, 924-1 bis 924-8) und die zweite Kraft und/oder das zweite Moment mittels einer zweiten Kinematik (522 bis 722, 822-1 bis 822-7, 822-1 bis 822-7, 822'-1 bis 822'-7, 922) in den zweiten Bereich (526 bis 726, 826-1 bis 826-7, 866-1 bis 866-7, 926-1 bis 926-8) einzubringen.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das optische Element (201–901) ≥ 3, 4, 5, 10, 20, 50 oder 100 unterschiedliche erste und/oder zweite Bereiche (524 bis 724, 824-1 bis 824-7, 864-1 bis 864-7, 526 bis 726, 826-1 bis 826-7, 866-1 bis 866-7, 924-1 bis 924-8, 926-1 bis 926-8) aufweist und wobei der Aktuator (518, 618, 718, 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7, 918) dazu eingerichtet ist, jeweils unterschiedliche Kräfte und/oder Momente in die ersten oder zweiten Bereiche (524 bis 724, 824-1 bis 824-7, 864-1 bis 864-7, 526 bis 726, 826-1 bis 826-7, 866-1 bis 866-7, 924-1 bis 924-8, 926-1 bis 926-8) einzubringen.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich der erste und zweite Bereich (524 bis 724, 824-1 bis 824-7, 864-1 bis 864-7, 526 bis 726, 826-1 bis 826-7, 866-1 bis 866-7, 924-1 bis 924-8, 926-1 bis 926-8) in unterschiedlichen Ebenen (E1, E2) erstrecken.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das optische Element (201–901) einen Grundkörper (540 bis 840, 840') sowie eine erste und eine zweite von dem Grundkörper (540 bis 840, 840') abragende Erhebung (536 bis 736, 836-1 bis 836-7, 836'-7, 538 bis 738, 838-1 bis 838-7) aufweist, wobei die erste Erhebung (536 bis 736, 836-1 bis 836-7, 836'-7) an ihrem freien Ende den ersten Bereich (524 bis 724, 824-1 bis 824-7, 864-1 bis 864-7) und/oder die zweite Erhebung (538 bis 738, 838-1 bis 838-7) an ihrem freien Ende den zweiten Bereich (526 bis 726, 826-1 bis 826-7, 866-1 bis 866-7) aufweist.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die erste und/oder zweite Kinematik (520 bis 720, 820-1 bis 820-7, 820'-1 bis 820'-7, 522 bis 722, 822-1 bis 822-7, 822'-1 bis 822'-7, 920, 922) einen oder mehrere Hebel (650, 652, 750, 752, 754) und/oder eine oder mehrere Kraftumlenkungen (532 bis 732, 534 bis 734) aufweist.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Aktuator (518, 618, 718, 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7, 918) kraft-, moment- und/oder wegabhängig ansteuerbar ist.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Aktuator (518, 618, 718, 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7, 918) als Linearaktuator ausgebildet und an zumindest einem Enden mit einem Hebel (650, 652, 750, 752, 754) verbunden ist.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Aktuator (518, 618, 718, 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7, 918) ein elektromechanischer Aktuator, insbesondere eine Schwingspule oder ein Piezoaktuator, ist.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei der Aktuator (518, 618, 718, 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7, 918) ein Piezoaktuator ist, welcher an zumindest einer Seite direkt an der ersten oder zweiten Kinematik (520 bis 720, 820-1 bis 820-7, 820'-1 bis 820'-7, 522 bis 722, 822-1 bis 822-7, 822'-1 bis 822'-7, 920, 922) angebracht ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei ein piezoelektrisches Material (888, 889) des Piezoaktuators eine Hysterese von weniger als 1%, bevorzugt weniger als 0,5%, aufweist.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Aktuator (518, 618, 718, 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7, 918) mittels eines offenen Regelkreises gesteuert ist.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei sich das optische Element (801) über mehrere Abstützpunkte (868-1 bis 868-3) auf einen Tragrahmen (848) der Lithographieanlage (100, 100A, 100B) abstützt und wobei die Abstützpunkte (868-1 bis 868-3) bei der Deformation des optischen Elements (801) durch den Aktuator (818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7) keine Relativbewegung gegenüber dem Tragrahmen (848) vollziehen.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die ersten und/oder zweiten Bereiche (524 bis 724, 824-1 bis 824-7, 864-1 bis 864-7, 526 bis 726, 826-1 bis 826-7, 866-1 bis 866-7, 924-1 bis 924-8, 926-1 bis 926-8) auf ≤ 8 Linien (860, 862, 890-1, 890-2, 892-1, 892-2), bevorzugt ≤ 4 Linien (860, 862, 890-1, 890-2, 892-1, 892-2), angeordnet sind.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, aufweisend einen Tragrahmen (548–848), einen Aktuatorrahmen (546–846) und einen Sensorrahmen (549), wobei das optische Element (201–901) an dem Tragrahmen (548–848), der Aktuator (518, 618, 718, 818-1 bis 818-7, 819-1 bis 819-7) an dem Aktuatorrahmen (546-846) und ein Sensor (547) zur Überwachung einer Position, Ausrichtung und/oder Deformation des optischen Elements (201–801) an dem Sensorrahmen (549) abgestützt ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei zumindest ein kinematisches Element (894) vorgesehen ist, das einen Abstützpunkt (868-1 bis 868-3) mit dem Tragrahmen (848) verbindet.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das zumindest eine kinematische Element (894) dazu eingerichtet ist, das optische Element (201–901) als Ganzes zu rotieren und/oder zu verschieben.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei das zumindest eine kinematische Element (894) ein aktives kinematisches Element, insbesondere ein Piezoelement, ist.
Lithographieanlage (100, 100A, 100B), insbesondere EUV oder DUV Lithographieanlage, mit einer optischen Vorrichtung (200, 300, 400, 500, 800) nach einem der Ansprüche 1 bis 19.