DE102015224934A1

DE102015224934A1 - Optische Einrichtung, optische Vorrichtung, Projektionssystem und Lithographieanlage

Info

Publication number: DE102015224934A1
Application number: DE102015224934.4A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Geuppert
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2016-06-16
Also published as: DE102014225682A1

Abstract

Es wird eine optische Einrichtung (300) für eine Lithographieanlage (100) offenbart, welche ein optisches Element (126) mit einer Vorderseite (308) und einer Rückseite (310) aufweist, wobei die Vorderseite (308) geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu reflektieren und wobei die Rückseite (310) der Vorderseite (308) gegenüberliegt. Weiter weist die optische Einrichtung (300) einen Dämpfer (204) zum Dämpfen einer oder mehrerer Schwingungsmoden des optischen Elements (126) auf, wobei der Dämpfer (204) direkt an der Rückseite (310) des optischen Elements (126) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Einrichtung für eine Lithographieanlage, eine optische Vorrichtung für eine Lithographieanlage, ein Projektionssystem für eine Lithographieanlage und eine Lithographieanlage.
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Photomaske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf einen mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichteten und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordneten Wafer projiziert, um die Struktur der Photomaske auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
In einer für EUV (d. h. für elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge unterhalb von insb. 15 nm) ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage werden mangels Vorhandenseins lichtdurchlässiger Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet. Diese Spiegel können auf einem Tragrahmen befestigt und wenigstens teilweise manipulierbar ausgestaltet sein, um eine Bewegung des jeweiligen Spiegels beispielsweise in sechs Freiheitsgraden (d. h. hinsichtlich Verschiebungen in den drei Raumrichtungen x, y und z sowie hinsichtlich Rotationen Rx, Ry und Rz um die entsprechenden Achsen) zu ermöglichen, wodurch etwa im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage auftretende Änderungen der optischen Eigenschaften z. B. infolge von thermischen Einflüssen kompensiert werden können.
Im Betrieb von EUV-Systemen sind Dynamikaspekte etwa bei der Unterdrückung von Kräften auf die jeweiligen Elemente oder bei der Berücksichtigung und Unterdrückung von im System angeregten Vibrationen von zunehmender Bedeutung. Hierzu trägt u. a. der Umstand bei, dass sich die Eigenfrequenzen der mechanischen Strukturen für die wachsenden Abmessungen der Spiegel immer weiter zu kleineren Frequenzen hin verschieben. Infolgedessen führen auftretende Schwingungen zu wachsenden Problemen hinsichtlich der Performance des Systems sowie auch dahingehend, dass eine aktive Positionsregelung nicht mehr stabil oder nur mit geringer Regelgüte betrieben werden kann.
Die DE 10 2011 007 917 A1 offenbart, wie ein Spiegel in einem EUV-Projektionssystem über eine aktive Regelung der Position gegenüber einer Referenz stillgehalten werden kann. Um die Struktur des Positionsreglers einfach und robust zu halten, wird der Spiegel bezüglich des Positionsreglers näherungsweise als Starrkörper betrachtet, der in 6 Freiheitsgraden positioniert werden soll. Da der Spiegel nicht unendlich starr ist, kommt es bei der Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises zu Resonanzüberhöhungen bei den Eigenfrequenzen des Spiegels. Diese können zur Instabilität des Regelkreises führen. Die Genauigkeit der Positionierung des Spiegels verschlechtert sich dadurch. Weiter wird beschrieben, wie störende Resonanzen mit Hilfe eines (elektrischen oder mechanischen) Filters herausgefiltert werden.
Ein Herausfiltern entsprechender Schwingungsmoden ist allerdings nur möglich, wenn ein ausreichender Abstand zwischen der Frequenz der Positionsreglerbandbreite und der ersten Eigenfrequenz des Spiegels vorhanden ist. Dieser Abstand ist aber für viele Spiegel in neuen EUV-Designs nicht mehr gegeben, da die Spiegel immer größer und die Eigenfrequenzen damit immer kleiner werden.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte optische Einrichtung, eine verbesserte optische Vorrichtung, ein verbessertes Projektionssystem sowie eine verbesserte Lithographieanlage bereitzustellen.
Den nachstehenden Lösungen ist gemeinsam, dass ein oder mehrere Schwingungsmoden (auch als Eigenmoden bezeichnet) eines optischen Elements, wie z.B. eines Spiegels, gedämpft werden. Dabei werden nicht die Schwingungen des optischen Elements relativ zu einer Referenz, beispielsweise einem Objektivgehäuse, gedämpft. Vielmehr werden durch den Dämpfer die Schwingungsmoden des optischen Elements bei den Eigenfrequenzen des optischen Elements selbst gedämpft.
Im Ergebnis kann so die Position des Spiegels besser geregelt werden bzw. Abbildungsfehler können reduziert werden.
Insbesondere wird eine optische Einrichtung für eine Lithographieanlage bereitgestellt, welche ein optisches Element mit einer Vorderseite und einer Rückseite aufweist, wobei die Vorderseite geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu reflektieren und wobei die Rückseite der Vorderseite gegenüberliegt. Weiter weist die optische Einrichtung einen Dämpfer zum Dämpfen einer oder mehrerer Schwingungsmoden des optischen Elements auf, wobei der Dämpfer direkt an der Rückseite des optischen Elements angeordnet ist.
Dadurch, dass der Dämpfer direkt mit dem optischen Element verbunden ist, ergibt sich ein einfacher Aufbau. Unter „direkt“ ist vorliegend zu verstehen, dass zwischen dem Dämpfer und dem optischen Element keine weiteren Elemente angeordnet oder zwischengeschaltet sind.
Vorteilhafterweise ist der Dämpfer an der Rückseite des optischen Elements angeordnet. Dies ermöglicht das Anbringen eines großflächigen Dämpfers. Aufgrund des Anordnens des Dämpfers auf der Rückseite kommen für das optische Element nur optische Elemente in Frage, die die elektromagnetische Strahlung reflektieren. Demnach kann das optische Element einen Spiegel, einen Wafer oder eine Photomaske aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der optischen Einrichtung weist der Dämpfer eine Zusatzeinrichtung und/oder viskoelastisches Material auf. Vorteilhafterweise kann der Dämpfer eine sogenannte „eingezwängte Schicht“ (Engl.: „constrained layer“), die durch das viskoelastische Material gebildet wird, aufweisen. Dabei kann durch die Scherung dieser eingezwängten Schicht eine Dämpfung erzielt werden.
Viskoelastisches Material ist ein Material, welches teilweise elastisches und teilweise viskoses Materialverhalten zeigt. Viskoelastische Stoffe vereinigen also Merkmale von Flüssigkeiten und Festkörpern in sich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Einrichtung ist die Zusatzeinrichtung mit einer Schicht aus viskoelastischem Material verbunden und ist die Schicht aus viskoelastischem Material mit dem optischen Element verbunden. Vorteilhafterweise ergibt sich durch diese Anordnung ein Dämpfer für das optische Element. Die Dicke der Schicht kann an die zu dämpfende Frequenz angepasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Einrichtung ist die Zusatzeinrichtung als steife Platte ausgebildet. Die steife Platte erzwingt eine Scherung des viskoelastischen Materials bei den Schwingungsmoden des optischen Elements. Ist das optische Element ein großflächiger Spiegel, dann sind die Schwingungsmoden vor allem die Biege- und Torsionsmoden des Spiegels. Durch die Scherung wird eine Dämpfung der Schwingungsmoden bei den Eigenfrequenzen des Spiegels erzielt.
Weiterhin wird eine optische Einrichtung für eine Lithographieanlage bereitgestellt, welche ein optisches Element und einen Dämpfer zum Dämpfen einer oder mehrerer Schwingungsmoden des optischen Elements aufweist. Weiter weist die optische Einrichtung ein Verbindungselement zum Verbinden des optischen Elements mit einem Aktor auf. Der Dämpfer ist an dem Verbindungselement angebracht.
Der Dämpfer kann als gedämpfter Tilger ausgebildet sein. Ein Tilger ist ein spezieller Schwingungsdämpfer. Der Tilger ist nicht an zwei Objekten sondern nur an einem befestigt. Die Eigenfrequenz des Tilgers wird auf die zu eliminierende Resonanzfrequenz des optischen Elements abgestimmt. Gedämpft ist der Tilger deshalb, weil der Tilger hier eine Masse umfasst, die an viskoelastischem Material gedämpft schwingen kann.
Gemäß einer Ausführungsform der optischen Einrichtung weist das Verbindungselement eine Buchse mit einer Stirnfläche und einer Umfangsfläche auf, wobei die Buchse an der Stirnfläche mit dem optischen Element verbunden ist. Der Dämpfer weist eine Schicht aus viskoelastischem Material und eine Masse auf. Die Schicht aus viskoelastischem Material ist mit der Umfangsfläche der Buchse verbunden und die Masse ist an der Schicht aus viskoelastischem Material befestigt.
Dadurch, dass der Dämpfer mit der Buchse des optischen Elements verbunden ist, ergibt sich ein einfacher Aufbau. Insbesondere lässt sich an der Buchse ein Aktor zum Aktuieren des optischen Elements einfach ankoppeln.
Weiterhin wird eine optische Vorrichtung für eine Lithographieanlage bereitgestellt, welche ein optisches Element, einen Aktor zum Positionieren des optischen Elements, und einen Dämpfer zum Dämpfen einer oder mehrerer Schwingungsmoden des optischen Elements aufweist. Weiter weist die optische Vorrichtung ein Verbindungselement zwischen dem optischen Element und dem Aktor auf, wobei der Dämpfer an dem optischen Element und/oder an dem Verbindungselement angeordnet ist.
Auch auf diese Weise ergibt sich eine einfache Möglichkeit einer Integration eines Dämpfungselements mit den oben genannten Vorteilen hinsichtlich der Beeinflussung der Schwingungsmoden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung weist der Dämpfer eine Zusatzeinrichtung und/oder viskoelastisches Material auf. Wie zuvor beschrieben kann der Dämpfer als gedämpfter Tilger ausgebildet sein. Der Dämpfer kann aber auch in einer Art und Weise ausgebildet sein, bei der eine erzwungene Scherung des viskoelastischen Materials die Schwingungsmoden des optischen Elements dämpft.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung ist die Zusatzeinrichtung mit einer Schicht aus viskoelastischem Material verbunden und ist die Schicht aus viskoelastischem Material mit dem optischen Element und/oder mit dem Verbindungselement verbunden. Vorteilhafterweise ergibt sich durch diese Anordnung ein Dämpfer für das optische Element. Die Dicke der Schicht kann an die zu dämpfende Frequenz angepasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung sind die Zusatzeinrichtung und die Schicht aus viskoelastischem Material stoffschlüssig miteinander verbunden und/oder sind die Schicht aus viskoelastischem Material und das optische Element und/oder das Verbindungselement stoffschlüssig miteinander verbunden. Vorteilhafterweise können die Elemente durch die stoffschlüssige Verbindung geeignet verbunden werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung ist die Zusatzeinrichtung eingerichtet, frei an der Schicht aus viskoelastischem Material zu schwingen. Vorteilhafterweise kann die Zusatzeinrichtung daher als Masse eines Tilgers wirken.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung weist das optische Element eine Vorderseite und eine Rückseite auf, wobei die Vorderseite geeignet ist elektromagnetische Strahlung zu reflektieren, wobei die Rückseite der Vorderseite gegenüberliegt, und wobei die Zusatzeinrichtung und die Schicht aus viskoelastischem Material auf der Rückseite des optischen Elements angeordnet sind. Vorteilhafterweise ist der Dämpfer an der Rückseite des optischen Elements angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung weist die Schicht aus viskoelastischem Material eine Dicke auf und ist die Dicke auf die zu dämpfende Schwingungsmode oder die zu dämpfenden Schwingungsmoden des optischen Elements abgestimmt. Vorteilhafterweise ist der Dämpfer genau auf die zu dämpfende Schwingungsmode oder die zu dämpfenden Schwingungsmoden abgestimmt, so dass eine optimale Dämpfung erfolgen kann. Bei der Abstimmung spielen die Dicke und die Fläche der Schicht sowie das konkret verwendete Material eine Rolle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung weist das viskoelastische Material ein Elastomer auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung weist das viskoelastische Material ein ausgasarmes Elastomer auf. Dadurch, dass das Elastomer ausgasarm ist, wird erreicht, dass das Umfeld, in dem sich die optische Vorrichtung befindet, nicht kontaminiert wird. Insbesondere befindet sich die optische Vorrichtung im Vakuum. Es ist unerwünscht das Ausdünstungen des Elastomers ins Vakuum abgegeben werden. Vor allem soll das optische Element nicht verunreinigt werden. Als ausgasarmes Elastomer kommt insbesondere Perfluorkautschuk (Kurzzeichen FFKM, früher FFPM) oder Fluorkautschuk (Kurzzeichen FKM, früher FPM) in Frage. Dabei handelt es sich um ein fluoriertes Elastomer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung weist das Elastomer eine derartige innere Dämpfung auf, dass mehrere Schwingungsmoden des optischen Elements gedämpft werden. Wird ein Elastomer mit einer hohen inneren Dämpfung verwendet, wirkt die Dämpfung recht breitbandig. Damit werden auch angrenzende Schwingungsmoden gedämpft.
Eine hohe innere Dämpfung erhält man bei einem Verlustfaktor von tan δ > 0.4, insbesondere tan δ > 0.8, wobei δ der Verlustwinkel ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung sind der Aktor und der Dämpfer auf unterschiedlichen Seiten des optischen Elements angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung ist die Zusatzeinrichtung als steife Platte oder als Masse ausgebildet. Wie zuvor beschrieben, erzwingt die steife Platte eine Scherung des viskoelastischen Materials bei den Schwingungsmoden der optischen Einrichtung während die Masse als Tilgermasse ausgebildet sein kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung weist das Verbindungselement eine Buchse mit einer Stirnfläche und einer Umfangsfläche auf und ist mit dem optischen Element an der Seite verbunden. Über die Buchse werden das optische Element und der Aktor verbunden. Vorteilhafterweise kann ein Betätigungselement des Aktors in die Buchse, d.h. in die Öffnung derselben, eingreifen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung sind die Masse und die viskoelastische Schicht ringförmig ausgebildet und ist die ringförmige Schicht aus viskoelastischem Material mit der äußeren Oberfläche der Buchse verbunden und ist die ringförmige Masse schwingbar an der ringförmigen Schicht aus viskoelastischem Material befestigt. Die Schwingungsmoden, d.h. insbesondere die Biege- und Torsionsmoden, haben in der Nähe der Buchsen eine große Amplitude. Vorteilhafterweise ist der Dämpfer in dem Bereich angeordnet, in dem die Schwingungsmoden eine große Amplitude haben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung ist der Dämpfer an einer Stelle des optischen Elements angeordnet, bei der eine Schwingungsmode des optischen Elements die größte Amplitude aufweist. Vorteilhafterweise lässt sich so die größte Dämpfung erzielen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung weist diese zwei, drei vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn Dämpfern auf. Ein Dämpfer kann bei einer Schwingungsmode die größte Dämpfung aufweisen. Bei anderen Schwingungsmoden kann die Dämpfung dieses Dämpfers gering ausfallen. Vorteilhafterweise können mit mehreren Dämpfern mehrere Schwingungsmoden gut gedämpft werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung weist der Aktor einen Magneten und eine Spule auf, die eingerichtet ist ein Magnetfeld zu erzeugen, und ist der Magnet mittels des Magnetfelds der Spule bewegbar. Vorteilhafterweise kann durch den Aktor eine Positionierung des optischen Elements erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung weist der Aktor ein Betätigungselement auf, das mit dem Magneten verbunden ist, und überträgt das Betätigungselement die auf den Magneten wirkende Kraft auf das Verbindungselement.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung weist das optische Element einen Spiegel, eine Linse, einen Wafer oder eine Photomaske auf. Das optische Element kann demnach insbesondere ein Spiegel, eine Linse, ein Wafer oder eine Photomaske sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Schwingungsmoden die Biege- und Torsionsmoden des optischen Elements.
Weiter wird ein Projektionssystem für eine Lithographieanlage mit einer optischen Einrichtung, wie beschrieben, und/oder mit einer optischen Vorrichtung, wie beschrieben, vorgeschlagen.
Weiter wird eine Lithographieanlage, insbesondere EUV- oder DUV-Lithographieanlage, mit einer optischen Einrichtung, wie beschrieben, und/oder mit einer optischen Vorrichtung, wie beschrieben, oder mit einem Projektionssystem, wie beschrieben, vorgeschlagen. 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.
Die vorstehend für die optische(n) Einrichtung(en) beschriebenen Ausführungen und Merkmale sind genauso auf die optische Vorrichtung, das Projektionssystem oder die Lithographieanlage anwendbar, und umgekehrt.
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.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage;
2 zeigt eine schematische Ansicht einer optischen Vorrichtung gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels;
3 zeigt eine Schnittansicht der optischen Vorrichtung gemäß 2;
4 zeigt die Funktionsweise der optischen Vorrichtung gemäß 2 und 3 in einem Modell;
5 zeigt eine schematische Ansicht einer optischen Vorrichtung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels;
6 zeigt eine perspektivische Ansicht der optischen Vorrichtung gemäß 5;
7 zeigt die Ansicht I aus 6 vergrößert dargestellt;
8 zeigt die Funktionsweise der optischen Vorrichtung gemäß 5 und 6 in einem Modell; und
9 zeigt die frequenzabhängige Verstärkung von Kraft zu Spiegelbewegung des Modells aus 8.
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.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100 gemäß einer Ausführungsform, welche ein Strahlformungssystem 102, ein Beleuchtungssystem 104 und ein Projektionssystem 106 umfasst. Das Strahlformungssystem 102, das Beleuchtungssystem 104 und das Projektionssystem 106 sind jeweils in einem Vakuum-Gehäuse vorgesehen, welches 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.
Das Strahlformungssystem 102 weist eine EUV-Lichtquelle 108, einen Kollimator 110 und einen Monochromator 112 auf. Als EUV-Lichtquelle 108 kann beispielsweise eine Plasmaquelle oder ein Synchrotron vorgesehen sein, welche Strahlung im EUV-Bereich (extrem ultravioletten Bereich), also z.B. im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 30 nm aussenden. Die von der EUV-Lichtquelle 108 austretende Strahlung wird zunächst durch den Kollimator 110 gebündelt, wonach durch den Monochromator 112 die gewünschte Betriebswellenlänge herausgefiltert wird. Somit passt das Strahlformungssystem 102 die Wellenlänge und die räumliche Verteilung des von der EUV-Lichtquelle 108 abgestrahlten Lichts an. Die von der EUV-Lichtquelle 108 erzeugte EUV-Strahlung 114 weist eine relativ niedrige Transmittivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungssystem 102, im Beleuchtungssystem 104 und im Projektionssystem 106 evakuiert sind.
Das Beleuchtungssystem 104 weist im dargestellten Beispiel einen ersten Spiegel 116 und einen zweiten Spiegel 118 auf. Diese Spiegel 116, 118 können beispielsweise als Facettenspiegel zur Pupillenformung ausgebildet sein und leiten die EUV-Strahlung 114 auf eine Photomaske 120.
Die Photomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104, 106 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 106 verkleinert auf einen Wafer 122 oder dergleichen abgebildet wird. Hierzu weist das Projektionssystem 106 im Strahlführungsraum beispielsweise einen dritten Spiegel 124 und einen vierten Spiegel 126 auf. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel der EUV-Lithographieanlage 100 nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist, und es können auch mehr oder weniger Spiegel vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel i.d.R. an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
Die optischen Elemente, wie z.B. der vierte Spiegel 126, im Folgenden nur Spiegel 126 genannt, werden aktiv gegenüber einer Referenz, wie z.B. dem Projektionsgehäuse, in ihrer Position gehalten. Damit die aktive Regelung der Position möglich wird, siehe oben, wird der Spiegel 126 gedämpft.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer optischen Vorrichtung 200 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. Die optische Vorrichtung 200 weist den Spiegel 126, einen Dämpfer 204, einen Aktor 202 und ein Verbindungselement 206 auf. Der Dämpfer 204 ist direkt am optischen Element 126 angeordnet. Der Spiegel 126 ist über das Verbindungselement 206 mit dem Aktor 202 verbunden. Der Spiegel 126 kann sowohl mittels des Dämpfers 204 gedämpft werden als auch mittels des Aktors 202 positioniert werden.
3 zeigt eine Schnittansicht der optischen Vorrichtung 200 gemäß 2. Zu sehen ist der Spiegel 126. Der Spiegel 126 weist eine Vorderseite 308 und eine Rückseite 310 auf. An der Rückseite 310 ist der Dämpfer 204 angeordnet. Der Dämpfer weist eine Schicht 306 aus viskoelastischem Material 302 und eine Zusatzeinrichtung 304 auf. Die Zusatzeinrichtung 304 ist als steife Platte 312 ausgebildet. Die steife Platte 312 erzwingt eine Scherung des viskoelastischen Materials 302 bei den Schwingungsmoden des Spiegels 126. Durch die Scherung wird eine Dämpfung der Schwingungsmoden bei den Eigenfrequenzen des Spiegels 126 erzielt. Ist der Spiegel 126 großflächig, dann sind die Schwingungsmoden vor allem die Biege- und Torsionsmoden des Spiegels 126.
Weiter sind in 3 zwei Aktoren 202 und zwei Verbindungselemente 206 zu sehen. Dabei sind die Aktoren 202 über die Verbindungselemente 206 mit der Vorderseite 308 des Spiegels 126 verbunden. Über die beiden Aktoren 202 kann die Position des Spiegels 126 relativ zum Objektivgehäuse geregelt werden, d.h. die Position des Spiegels 126 wird möglichst konstant gehalten.
Der Dämpfer 204 ist direkt an dem Spiegel 126 angeordnet. Somit kann die Höhe der Resonanz des Spiegels 126 reduziert werden. Durch den Dämpfer 204 werden nicht die Schwingungen des Spiegels 126 relativ zu dem Objektivgehäuse gedämpft. Durch den Dämpfer 204 werden die Schwingungsmoden des Spiegels 126 bei den Eigenfrequenzen des Spiegels 126 selbst gedämpft. Dies ermöglicht wiederum, dass die Position des Spiegels 126 geregelt werden kann, da die Amplitude der störenden Schwingungsmoden des Spiegels reduziert ist. Der Resonanzpeak in der Übertragungsfunktion wird durch den Dämpfer 204 reduziert. Dabei ist die Übertragungsfunktion definiert als das Verhältnis von Bewegung des Aktors zu Bewegung des Spiegels.
In 3 wird weiter eine optische Einrichtung 300 gezeigt, die den Spiegel 126 und den Dämpfer 204 aufweist. Dabei ist die optische Einrichtung 300 geeignet, das die Position des Spiegels 126 der optischen Einrichtung 300 aktiv über einen Aktor 202 geregelt wird.
4 zeigt die Funktionsweise der optischen Vorrichtung 200 des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 2 und 3 in einem Modell. Dabei ist der Aktor 202 durch den Magneten 404 und die Feder 402 dargestellt. Der Aktor 202 ist mit einem Objektivgehäuse 400 verbunden und dient dazu den Spiegel 126 zu positionieren. Genauer ist die Feder 402 des Aktors 202 mit dem Objektivgehäuse 400 und mit dem Magneten 404 verbunden. Das bedeutet, dass sich der Magnet 404 relativ zum Objektivgehäuse 400 bewegen kann. Über ein Betätigungselement 406 wird eine Kraft 418 vom Aktor 202 auf den Spiegel 126 übertragen, um den Spiegel 126 zu positionieren. Der Spiegel 126 ist kein unendlich starrer Körper, sondern stellt ein System dar, das Schwingungsmoden aufweisen kann. Deshalb ist der Spiegel 126 mit einer ersten Masse 408 und mit einer zweiten Masse 410 dargestellt, die über eine Feder 412 miteinander verbunden sind.
Wie 3 zeigt, ist der Spiegel 126 über eine Schicht 306 aus viskoelastischem Material 302 mit der Zusatzeinrichtung 304, die als steife Platte 312 ausgebildet ist, verbunden. In 4 wird die Schicht 306 aus viskoelastischem Material 302 mittels einer Feder 414 und einem Dämpfungszylinder 416 dargestellt. Die Schicht 306 aus viskoelastischem Material 302 hat teilweise elastisches und teilweise viskoses Materialverhalten. Viskoelastische Stoffe vereinigen also Merkmale von Flüssigkeiten und Festkörpern in sich. Der elastische Anteil bewirkt grundsätzlich eine spontane, begrenzte, reversible Verformung, während der viskose Anteil grundsätzlich eine zeitabhängige, unbegrenzte, irreversible Verformung bewirkt. Das elastische Materialverhalten wird durch die Feder 414 dargestellt. Das viskose Materialverhalten wird durch den Dämpfungszylinder 416 dargestellt. Die Zusatzeinrichtung 304 ist als steife Platte 312 ausgebildet. Für die Erklärung der Funktionsweise in 4 kann die eigentliche Masse der steifen Platte 312 vernachlässigt werden. Deshalb ist die steife Platte 312 in 4 nicht dargestellt. Die steife Platte 312 erzwingt eine Scherung des viskoelastischen Materials 302 bei den Schwingungsmoden des Spiegels 126. Durch die Scherung wird eine Dämpfung der Schwingungsmoden bei den Eigenfrequenzen des Spiegels 126 erzielt. Dies betrifft vor allem die Biege- und Torsionsmoden des Spiegels 126.
5 zeigt eine schematische Ansicht einer optischen Vorrichtung 200 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die optische Vorrichtung 200 weist einen Spiegel 126, einen Dämpfer 204, einen Aktor 202 und ein Verbindungselement 206 auf. Der Spiegel 126 ist über das Verbindungselement 206 mit dem Aktor 202 verbunden. Der Dämpfer 204 ist an dem Verbindungselement 206 angeordnet. Der Spiegel 126 kann sowohl mittels des Dämpfers 204 gedämpft werden als auch mittels des Aktors 202 positioniert werden.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht der optischen Vorrichtung 200 gemäß 5. Zu sehen ist der Spiegel 126. Das Verbindungselement 206 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Buchse 602 auf. Die Buchse 602 ist mit einer ersten Stirnfläche 610 (Seite) an dem Spiegel 126 befestigt. Die zweite Stirnfläche 612 (Seite) der Buchse 602 ist in 6 gut zu erkennen. Die Buchse 602 weist eine Umfangsfläche 608 (äußere Oberfläche) auf. Mit der Umfangsfläche 608 der Buchse 602 ist eine ringförmige Schicht 604 aus viskoelastischem Material 302 verbunden. Auf der ringförmigen Schicht 604 aus viskoelastischem Material 302 ist eine ringförmige Masse 606 frei schwingbar angeordnet.
7 zeigt die Ansicht I aus 6 vergrößert dargestellt. Die ringförmige Schicht 604 aus viskoelastischem Material 302 und die ringförmige Masse 606 bilden zusammen den Dämpfer 204. Der Dämpfer 204 ist auf der Umfangsfläche 608 der Buchse 602 angeordnet.
Wie in den 6 und 7 zu sehen, ist der Dämpfer 204 direkt an der Buchse 602 angeordnet. Weiter ist der Dämpfer 204 in diesem Ausführungsbeispiel als gedämpfter Tilger 604, 606 ausgebildet. Der Tilger 604, 606 ist nur an der Buchse 602 befestigt. Die Eigenfrequenz des Tilgers 604, 606 wird auf die zu eliminierende Resonanzfrequenz Spiegels 126 abgestimmt. Gedämpft ist der Tilger 604, 606 deshalb, weil der Tilger 604, 606 hier mit einer ringförmigen Masse 606 realisiert wird, die an viskoelastischem Material 302 gedämpft schwingen kann.
6 zeigt weiter einen Aktor 202 der mittels eins Betätigungselements 406 eine Kraft auf die Buchse 602 ausüben kann. Dabei greift das Betätigungselement 406 in die Buchse 602 ein. Das Betätigungselement 406 und die Buchse 602 können stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Somit kann die Position des Spiegels 126 über den Aktor 202 gesteuert werden.
Dadurch, dass der Dämpfer 204 direkt mit der Buchse 602 des Spiegels 126 verbunden ist, kann die Höhe der Resonanz des Spiegels 126 reduziert werden. Dabei werden nicht die Schwingungen des Spiegels relativ zu einem Objektivgehäuse gedämpft. Durch den Dämpfer 204 werden die Schwingungsmoden des Spiegels 126 bei den Eigenfrequenzen des Spiegels 126 selbst gedämpft. Dies ermöglicht wiederum, dass die Position des Spiegels 126 geregelt werden kann, da die Amplitude der störenden Schwingungsmoden des Spiegels 126 reduziert ist.
Wie zuvor beschrieben weisen die Schicht 604 aus viskoelastischem Material 302 und die Masse 606 eine ringförmige Form auf. Alternativ können die Schicht 604 aus viskoelastischem Material 302 und die Masse 606 auch eine beliebige andere Form aufweisen.
Weiter zeigt 6 eine optische Einrichtung 600 mit einem Spiegel 126, einem Dämpfer 204 und einer Buchse 602. Dabei ist die optische Einrichtung 600 geeignet, das die Position des Spiegels 126 der optischen Einrichtung 600 aktiv über einen Aktor 202 geregelt wird.
8 zeigt die Funktionsweise der optischen Vorrichtung 200 des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 5 und 6 in einem Modell. Dabei ist der Aktor 202 analog zum ersten Ausführungsbeispiel durch den Magneten 404 und die Feder 402 dargestellt. Der Aktor 202 ist mit einem Objektivgehäuse 400 verbunden und dient dazu den Spiegel 126 zu positionieren. Genauer ist die Feder 402 des Aktors 202 mit dem Objektivgehäuse 400 und mit dem Magneten 404 verbunden. Das bedeutet, dass sich der Magnet 404 relativ zum Objektivgehäuse 400 bewegen kann.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel wird eine Kraft 418 vom Aktor 202 mittels des Betätigungselements 406 auf die Buchse 602, d.h. das Verbindungselement 206, übertragen. Dabei ist die Buchse 602 fest mit dem Spiegel 126 verbunden. Damit kann der Spiegel 126 ebenfalls mittels des Aktors 202 positioniert werden. Wie zuvor beschrieben ist der Spiegel 126 kein unendlich starrer Körper, sondern stellt ein System dar, das Schwingungsmoden aufweisen kann. Deshalb ist der Spiegel 126 mit einer ersten Masse 408 und mit einer zweiten Masse 410 dargestellt, die über eine Feder 412 miteinander verbunden sind.
Der Dämpfer 204, der im zweiten Ausführungsbeispiel aus der ringförmigen Masse 602 und der ringförmigen Schicht 604 aus viskoelastischem Material 302 gebildet wird, ist direkt mit der Buchse 602 verbunden. Das viskoelastische Material 302 der ringförmigen Schicht 604 ist mittels einer Feder 414 und einem Dämpfungszylinder 416 dargestellt. Die ringförmige Schicht 604 aus viskoelastischem Material 302 hat teilweise elastisches und teilweise viskoses Materialverhalten. Das elastische Materialverhalten wird durch die Feder 414 dargestellt. Das viskose Materialverhalten wird durch den Dämpfungszylinder 416 dargestellt.
9 zeigt die frequenzabhängige Verstärkung, d.h. die Übertragungsfunktion, des Modells aus 8 in einem Amplitudenfrequenzgang. Dabei ist die Verstärkung das Verhältnis aus der Kraft des Aktors 202 zur Bewegung des Spiegels 126. Die Verstärkung ist gegen die Anregungsfrequenz aufgetragen, mit der der Aktor 202 den Spiegel 126 betätigt (durchgezogene Linie in 9). Zum Vergleich ist die Verstärkung eines Systems ohne Dämpfung angegeben (gestrichelte Linie in 9). Wie man 9 entnehmen kann, zeigt das System ohne Dämpfung ausgeprägte Resonanzpeaks 902, 904, 906. Das Modell aus 8 zeigt dagegen in einem Bereich 900 die Wirkung der Dämpfung dadurch, dass die drei Resonanzpeaks 902, 904, 906 reduziert werden oder sogar ganz verschwinden.
Es wurden verschiedene Ausgestaltungen der optischen Einrichtung 300, 600 und der optischen Vorrichtung 200 mit dem Spiegel 126 der Lithographieanlage 100 erläutert. Die dargestellten Ausgestaltungen können jedoch selbstverständlich auch auf jeden anderen Spiegel des Projektionssystems 106 bzw. der Lithographieanlage 100 angewendet werden. Weiter kann die Erfindung auf jedes optische Element der Lithographieanlage 100 angewendet werden. Dies trifft auch auf den Wafer 122 oder die Photomaske 120 zu.
Des Weiteren wurden Ausführungsbeispiele für einen Spiegel in einer EUV-Lithographieanlage erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf EUV-Lithographieanlagen beschränkt sondern kann auch auf andere Lithographieanlagen, insbesondere DUV-Lithographieanlagen, angewandt werden.
Obwohl die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf keineswegs beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

100: EUV-Lithographieanlage
102: Strahlformungssystem
104: Beleuchtungssystem
106: Projektionssystem
108: EUV-Lichtquelle
110: Kollimator
112: Monochromator
114: EUV-Strahlung
116: erster Spiegel
118: zweiter Spiegel
120: Photomaske
122: Wafer
124: dritter Spiegel
126: vierter Spiegel
200: optische Vorrichtung
202: Aktor
204: Dämpfer
206: Verbindungselement
300: optische Einrichtung
302: viskoelastisches Material
304: Zusatzeinrichtung
306: Schicht aus viskoelastischem Material
308: Vorderseite
310: Rückseite
312: steife Platte
400: Objektivgehäuse
402: Feder
404: Magnet
406: Betätigungselement
408: erste Masse des Spiegels
410: zweite Masse des Spiegels
412: Feder
414: Feder
416: Dämpfungszylinder
418: Kraft
600: optische Einrichtung
602: Buchse
604: Schicht aus viskoelastischem Material
606: Masse
608: Umfangsfläche der Buchse
610: erste Stirnfläche der Buchse
612: zweite Stirnfläche der Buchse
900: Bereich
902: Resonanzpeak
904: Resonanzpeak
906: Resonanzpeak

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011007917 A1 [0005]

Claims

Optische Einrichtung (300) für eine Lithographieanlage (100), aufweisend ein optisches Element (126) mit einer Vorderseite (308) und einer Rückseite (310), wobei die Vorderseite (308) geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu reflektieren, und wobei die Rückseite (310) der Vorderseite (308) gegenüberliegt, und einen Dämpfer (204) zum Dämpfen einer oder mehrerer Schwingungsmoden des optischen Elements (126), wobei der Dämpfer (204) direkt an der Rückseite (310) des optischen Elements (126) angeordnet ist.
Optische Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Dämpfer (204) eine Zusatzeinrichtung (304) und/oder viskoelastisches Material (302) aufweist.
Optische Einrichtung nach Anspruch 2, wobei die Zusatzeinrichtung (304) mit einer Schicht (306) aus viskoelastischem Material (302) verbunden ist und die Schicht (306) aus viskoelastischem Material (302) mit dem optischen Element (126) verbunden ist.
Optische Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Zusatzeinrichtung (304) als steife Platte (312) ausgebildet ist.
Optische Einrichtung (600) für eine Lithographieanlage (100), aufweisend ein optisches Element (126), einen Dämpfer (204) zum Dämpfen einer oder mehrerer Schwingungsmoden des optischen Elements (126), und ein Verbindungselement (206) zum Verbinden des optischen Elements (126) mit einem Aktor (202), wobei der Dämpfer (204) an dem Verbindungselement (206) angebracht ist.
Optische Einrichtung nach Anspruch 5, wobei das Verbindungselement (206) eine Buchse (602) mit einer Stirnfläche (610) und einer Umfangsfläche (608) aufweist, wobei die Buchse (602) an der Stirnfläche (610) mit dem optischen Element (126) verbunden ist, und wobei der Dämpfer (204) eine Schicht (604) aus viskoelastischem Material (302) und eine Masse (606) aufweist und die Schicht (604) aus viskoelastischem Material (302) mit der Umfangsfläche (608) der Buchse (602) verbunden ist und die Masse (606) an der Schicht (604) aus viskoelastischem Material (302) befestigt ist.
Optische Vorrichtung (200) für eine Lithographieanlage (100), aufweisend ein optisches Element (126), einen Aktor (202) zum Positionieren des optischen Elements (126), einen Dämpfer (204) zum Dämpfen einer oder mehrerer Schwingungsmoden des optischen Elements (126), und ein Verbindungselement (206) zwischen dem optischen Element (126) und dem Aktor (202), wobei der Dämpfer (204) an dem optischen Element (126) und/oder an dem Verbindungselement (206) angeordnet ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Dämpfer (204) eine Zusatzeinrichtung (304, 606, 312) und/oder viskoelastisches Material (302) aufweist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Zusatzeinrichtung (304, 606, 312) mit einer Schicht (306, 604) aus viskoelastischem Material (302) verbunden ist und die Schicht (306, 604) aus viskoelastischem Material (302) mit dem optischen Element (126) und/oder mit dem Verbindungselement (206) verbunden ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Zusatzeinrichtung (304, 606, 312) und die Schicht (306, 604) aus viskoelastischem Material (302) stoffschlüssig miteinander verbunden sind und/oder wobei die Schicht (306, 604) aus viskoelastischem Material (302) und das optische Element (126) und/oder das Verbindungselement (206) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Zusatzeinrichtung (304, 606) eingerichtet ist, frei an der Schicht (604) aus viskoelastischem Material (302) zu schwingen.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das optische Element (126) eine Vorderseite (308) und eine Rückseite (310) aufweist, wobei die Vorderseite (308) geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu reflektieren, wobei die Rückseite (310) der Vorderseite (308) gegenüberliegt, und wobei die Zusatzeinrichtung (304, 606, 312) und die Schicht (306, 604) aus viskoelastischem Material (302) auf der Rückseite (310) des optischen Elements (126) angeordnet sind.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Schicht (306, 604) aus viskoelastischem Material (302) eine Dicke aufweist und die Dicke auf die zu dämpfende Schwingungsmode oder die zu dämpfenden Schwingungsmoden des optischen Elements (126) abgestimmt ist.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei das viskoelastische Material (302) ein Elastomer aufweist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das viskoelastische Material (302) ein ausgasarmes Elastomer aufweist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Elastomer eine derartige innere Dämpfung aufweist, dass mehrere Schwingungsmoden des optischen Elements (126) gedämpft werden.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, wobei der Aktor (202) und der Dämpfer (204) auf unterschiedlichen Seiten (308, 310) des optischen Elements (126) angeordnet sind.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, wobei die Zusatzeinrichtung (304) als steife Platte (312) oder als Masse (606) ausgebildet ist.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, wobei das Verbindungselement (206) eine Buchse (602) mit einer Stirnfläche (610) und einer Umfangsfläche (608) aufweist und mit dem optischen Element (126) an der Stirnfläche (610) verbunden ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Masse (606) und die viskoelastische Schicht ringförmig ausgebildet sind und die ringförmige Schicht (604) aus viskoelastischem Material (302) mit der Umfangsfläche (608) der Buchse (602) verbunden ist und die ringförmige Masse (606) schwingbar an der ringförmigen Schicht (604) aus viskoelastischem Material (302) befestigt ist.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20, wobei der Dämpfer (204) an einer Stelle des optischen Elements (126) angeordnet ist, bei der eine Schwingungsmode des optischen Elements (126) die größte Amplitude aufweist.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 21, mit zwei, drei vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn Dämpfern (204).
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 22, wobei der Aktor (202) einen Magneten (404) und eine Spule aufweist, die eingerichtet ist, ein Magnetfeld zu erzeugen, und der Magnet (404) mittels des Magnetfelds der Spule bewegbar ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei der Aktor (202) ein Betätigungselement (406) aufweist, das mit dem Magneten (404) verbunden ist, und wobei das Betätigungselement (406) die auf den Magneten (404) wirkende Kraft auf das Verbindungselement (206) überträgt.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 24, wobei das optische Element einen Spiegel (126), eine Linse, einen Wafer (122) oder eine Photomaske (120) aufweist.
Projektionssystem (106) für eine Lithographieanlage (100) mit einer optischen Einrichtung (300, 600) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder mit einer optischen Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 7 bis 25.
Lithographieanlage (100) mit einer optischen Einrichtung (300, 600) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder mit einer optischen Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 7 bis 25 oder mit einem Projektionssystem (106) nach Anspruch 26.