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Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, insbesondere für den Einsatz im VUV- und EUV-Wellenlängenbereich mit einer optischen Korrekturanordnung zur Wellenfrontkorrektur, wobei die Korrekturanordnung ein optisch wirksames Element mit einer reflektierenden oder diffraktiven Oberfläche aufweist und wobei Aktuatoren zur Veränderung der Form der reflektierenden Oberfläche vorhanden sind. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Projektionsbelichtungsanlage.
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Reflektierende Elemente, beispielsweise Spiegel in Projektionsoptiken für die Halbleiterlithographie sind vorteilhaft, um die Auflösung durch Steigerung der numerischen Apertur bei Wellenlängen kleiner als 260 nm zu erhöhen. Sie sind auch dann noch verwendbar, wenn refraktive optische Elemente eine zu geringe Transmission zeigen oder keine hinreichend gute Farbkorrektur mehr erlauben. Wie in der internationalen Offenlegungsschrift
WO 2005015283 A1 beschrieben, werden beispielsweise vier konkave Spiegel in einer VUV-Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt, um eine gute Planheit des Bildes auf dem Substrat zu erreichen. Für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen sind Spiegel insbesondere deswegen zwingend erforderlich, weil konventionelle refraktive optische Elemente im EUV-Spektralbereich keine ausreichend hohen Transmissionsgrade aufweisen.
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Darüber hinaus können Spiegel hilfreich zur Wellenfrontkorrektur sein. Dies kann insbesondere durch eine Verformung der reflektierenden Oberfläche der Spiegel durch Aktuatoren erfolgen. Ein derartiger deformierbarer Spiegel ist beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift
JP2013106014 A2 beschrieben. Durch die in der genannten Schrift gezeigten Maßnahmen lassen sich Fehler durch thermische Einflüsse ausgleichen, wie sie gerade in Lithographieanlagen mit großem Durchsatz und damit verbundenen hohen Strahlungs-/Thermallasten entstehen. Korrigiert werden insbesondere Effekte, welche von der verwendeten Nutzstrahlung herrühren, wie beispielsweise Lens/Mirror-Heating, aber auch Effekte, die über die Lebensdauer des Systems hinweg auftreten. Hierzu zählen zum Beispiel Compaction (Dichteänderungen in den verwendeten Komponenten) oder Driften der verwendeten Mechanik, beispielsweise Buchsendrift oder Ähnliches. Daneben kann ein deformierbarer Spiegel eine aktive Korrekturasphäre darstellen, um Fertigungs- oder Integrationsfehler zu kompensieren. Darüber hinaus können auf diese Weise während eines Scanvorganges auftretende Änderungen der Fokuslage und damit einhergehende Overlay-Fehler verringert werden.
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Der in der genannten Schrift gezeigte Spiegel wird als ganzer von seiner Rückseite her mittels Aktuatoren, welche lokale Biegemomente in das Spiegelsubstrat einbringen, verformt. Dabei besteht einerseits aufgrund der erheblichen Steifigkeit des Substrats die Problematik, dass erhebliche Kräfte aufgebracht werden müssen, um die gewünschte Verformung auf der reflektierenden Vorderseite des Spiegels zu erreichen. Darüber hinaus führt die bereits erwähnte Steifigkeit des Substrats dazu, dass für die Verformung des Spiegels lediglich eine begrenzte Ortsauflösung erreicht werden kann.
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Die – wie beschrieben – für die Verformbarkeit der reflektierenden Vorderseite problematische Steifigkeit des Substrats ist jedoch für bestimmte Anwendungen praktisch zwingend erforderlich. Speziell EUV-Spiegel für die Halbleiterlithographie werden üblicherweise in der zugehörigen Anlage in einem Gehäuse mittels Aktuatoren gehalten bzw. positioniert; dabei besteht oftmals zwischen den Spiegeln und der sie tragenden Struktur, also dem Gehäuse, kein mechanischer Kontakt. Die Position der Spiegel wird über die genannten Aktuatoren dabei üblicherweise mit einer Bandbreite im Bereich von ca. 100 bis 300 Hz geregelt. Um zu vermeiden, dass der auf die beschriebene Weise gehalterte und positionsgeregelte Spiegel aufgrund der Regelung selbst in Resonanzschwingungen gerät, muss die Eigenfrequenz des Spiegels so gewählt werden, dass sie einen möglichst großen Abstand von der genannten Regelbandbreite aufweist. Üblich sind hier ca. 2.000 Hz als Eigenfrequenz des Spiegels. Diese hohe Eigenfrequenz des Spiegels erfordert auch eine hohe Eigensteifigkeit.
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Umgekehrt ist für eine Wellenfronkorrektur mit einer befriedigenden Ortsauflösung bei vertretbarem Aktuierungsaufwand auch eine gute Verformbarkeit der Spiegelvorderseite erforderlich, was im Ergebnis zu einer Absenkung der Eigenfrequenz des Spiegels führen würde. Hieraus ergibt sich der Zielkonflikt, einerseits einen möglichst gut deformierbaren Spiegel bzw. ein gut deformierbares optisches Element für die Halbleiterlithografie zu schaffen, welches andererseits jedoch noch über eine genügend hohe Eigenfrequenz verfügt, um das Eintreten von Resonanzeffekten zum Beispiel aufgrund einer Positionsregelung oder aufgrund von Störanregungen der Projektionsoptik zu vermeiden.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, den genannten Zielkonflikt zu lösen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung und das Verfahren mit den in den unabhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmalen. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie zeigt eine optische Korrekturanordnung insbesondere zur Wellenfrontkorrektur, wobei die Korrekturanordnung ein optisch wirksames Element mit einer reflektierenden oder diffraktiven Oberfläche aufweist. Zur Bewegung der reflektierenden oder diffraktiven Oberfläche sind Aktuatoren vorhanden. Dabei kann unter Bewegung sowohl eine Bewegung der reflektierenden Oberfläche als ganze, insbesondere in ihrer Normalenrichtung, als auch eine Deformation der reflektierenden Oberfläche verstanden werden. Erfindungsgemäß ist das optisch wirksame Element über ein flächig ausgedehntes Zwischenelement auf einem Trägerelement angeordnet, wobei das Zwischenelement einerseits über Verbindungselemente mit dem optisch wirksamen Element und andererseits über Lagerelemente mit dem Trägerelement verbunden ist. Mit anderen Worten ist die reflektierende Oberfläche nicht unmittelbar und flächenhaft mit dem Trägerelement verbunden oder gar monolithisch mit diesem ausgeführt, sondern es ist eine Mehrzahl von über eine Fläche hinweg verteilten, jeweils lokal begrenzten mechanischen Verbindungen des Zwischenelementes mit dem optisch wirksamen Element bzw. der Trägerstruktur verwirklicht. Dabei kann das optisch wirksame Element gegenüber der Trägerstruktur relativ dünn ausgeführt sein. Das Zwischenelement kann insbesondere plattenförmig aus einem in der Halbleiterlithographie üblichen Material, beispielsweise Zerodur, Clearceram, Quarzglas oder auch einem Titan-Silikatglas hergestellt sein. Auf diese Weise kann ein eine insgesamt vergleichsweise steife Anordnung mit einer hohen Eigenfrequenz hergestellt werden, welche dennoch eine gut verformbare Oberfläche insbesondere zur Reflexion der optischen Nutzstrahlung aufweist. Somit kann beispielsweise ein EUV-Spiegel zur Wellenfrontkorrektur geschaffen werden, bei welchem das Risiko, durch die Positionsregelung der übergeordneten Anlage in Resonanzschwingungen zu geraten, reduziert ist und der aufgrund seiner gut verformbaren Oberfläche dennoch mit vertretbarem Aktuierungsaufwand betrieben werden kann.
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Beispielsweise kann das optisch wirksame Element eine Dicke von 4–6 mm aufweisen, wohingegen das Trägerelement eine Dicke im Bereich von 35 bis 200 mm aufweisen kann. Das optisch wirksame Element kann einen Durchmesser bzw. eine Kantenlänge von 50 mm–2000 mm aufweisen. Für den mittleren Krümmungsradius des optischen Elementes vorteilhafte Werte liegen im Bereich von 100 mm bis unendlich.
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Dadurch, dass mindestens ein Verbindungselement oder auch alle Verbindungselemente in der Weise auf dem Zwischenelement angeordnet ist, dass sich auf der gegenüberliegenden Seite des Zwischenelementes in Richtung des Trägerelements kein Lagerelement befindet, kann eine maximale Flexibilität der Verformbarkeit des optisch wirksamen Elementes erreicht werden. Diese Flexibilität beruht insbesondere im zweitgenannten Fall darauf, dass sich dann unter jedem Punkt des optisch wirksamen Elementes ein freier Zwischenraum (entweder zwischen dem optisch aktiven Element und dem Zwischenelement oder zwischen dem Zwischenelement und dem Trägerelement) befindet, der eine Bewegung bzw. Verformung der Oberfläche des optisch wirksamen Elementes (also derjenigen Fläche, welche dem Nutzlicht ausgesetzt ist) in Normalenrichtung zulässt.
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Dadurch, dass die Verbindungs- bzw. die Lagerelemente einen regelmäßig polygonalen, insbesondere einen kreisförmigen oder hexagonalen Querschnitt aufweisen, kann eine richtungsunabhängige (also bezogen auf Richtungen parallel zur Oberfläche des optisch wirksamen Elementes isotrope) Verformbarkeit des optisch wirksamen Elementes erreicht werden. Vorliegend wird zur Vereinfachung der Darstellung der Kreis als Grenzform regelmäßiger Polygone zu diesen gezählt.
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Eine vorteilhafte Wahl für den Durchmesser der Verbindungs- bzw. der Lagerelemente liegt im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm, insbesondere im Bereich von 1 mm bis 3 mm.
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Für den Abstand der Verbindungs- bzw. die Lagerelemente stellt ein Bereich von 5 mm bis 30 mm eine vorteilhafte Wahl dar, besonders bevorzugt ist hier ein Bereich von 10 mm bis 20 mm. Unter dem Abstand der Verbindungs.- bzw. Lagerelemente ist dabei der Abstand der Mittelpunkte der jeweiligen Elemente zu verstehen.
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Dadurch, dass mindestens einer der Aktuatoren im Bereich zwischen dem Verbindungselement und dem Trägerelement angeordnet ist, kann insgesamt ein raumsparender Aufbau der Anordnung erreicht werden.
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Mindestens einer der Aktuatoren kann im Bereich zwischen zwei Lagerelementen an dem Zwischenelement angreifen; dies kann auch für alle Aktuatoren der Fall sein.
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Eine vorteilhafte Wahl für die Aktuatoren stellen elektrostatische Aktuatoren dar, die beispielsweise unter der Verwendung dünner, aufgedampfter Metallisierungsschichten hergestellt werden können. Die Verwendung dünner Schichten zur Realisierung der Aktuatorik hat dabei den Vorteil, dass dünne Schichten weniger dazu neigen, thermisch induzierte mechanische Spannungen zu verursachen, welche ihrerseits zu einer Deformation des umgebenden Materials und damit zu einer Verschlechterung der Leistungsfähigkeit der zugehörigen Anordnung führen würden. Die Aktuatoren können insbesondere mit kammförmigen Elektroden mit in einander greifenden Kammzähnen versehen sein. Dabei kann der seitliche Abstand zwischen den einzelnen Kammzähnen der Elektroden 3 mm oder weniger, insbesondere 0,1 mm oder weniger betragen.
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Der Abstand zwischen den Stirnseiten der Kammzähne und dem Trägerelement bzw. dem Zwischenelement kann Werte im Bereich von 0,1 mm oder weniger, bevorzugt weniger als 0,01 mm, besonders bevorzugt von 0,001 mm oder weniger annehmen.
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Die Verbindungs- bzw. die Lagerelemente können im Fall der Verwendung elektrostatischer Aktuatoren eine Höhe im Bereich von 0,5 µm bis 5 µm, insbesondere im Bereich von 1 µm bis 2 µm aufweisen.
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Alternativ kann es sich bei den Aktuatoren auch um Piezoschichtaktuatoren handeln. Dies kann insbesondere für VUV-Projektionsbelichtungsanlagen in Frage kommen, wo unter Umständen die erlaubte Verformung von Komponenten durch thermische Belastungen höher als in einem EUV-System ist. Die genannten Aktuatoren können entweder in einem Schichtverfahren direkt aufgebracht werden oder in Form dünner Plattenaktuatoren angebracht werden. Hierzu stehen verschiedene Fügeverfahren zur Verfügung, wie z.B. Kleben.
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In diesem Fall ist es wegen der gegenüber elektrostatischen Aktuatoren höheren Bauhöhe der Piezoschichtaktuatoren vorteilhaft, wenn die Verbindungs- bzw. die Lagerelemente eine Höhe im Bereich von 3 mm oder ggf. auch weniger aufweisen.
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Die Verbindungselemente und/oder die Lagerelemente können einstückig mit dem Zwischenelement ausgebildet sein.
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Es ist ebenso denkbar, dass die Verbindungelemente und/oder die Lagerelemente mit dem optisch wirksamen Element und/oder dem Zwischenelement und/oder dem Trägerelement durch anodisches Bonden, Kleben oder Löten verbunden sind.
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Eine verbesserte Wärmeabfuhr kann dadurch erreicht werden, dass eine oder mehrere der Komponenten optisch wirksames Element, Zwischenelement und Trägerelement mit einer wärmeleitenden Struktur verbunden ist bzw. sind, welche insbesondere zur Verbesserung der Wärmeleitung ein Elastomer, metallische oder Carbonfasern oder ein Gas, insbesondere Wasserstoff, enthalten kann. Dadurch, dass dünne, schräg zur Oberfläche des optisch wirksamen Elementes verlaufende Lamellen als Wärmeleitelemente verwendet werden, kann der mechanische Einfluss der Wärmeleitelemente auf die Verformbarkeit des optisch wirksamen Elementes begrenzt werden.
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Die wärmeleitende Struktur kann auch eine zwischen dem optisch wirksamen Element und dem Zwischenelement angeordnete Kammstruktur mit in einander greifenden Kammzähnen umfassen.
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Das Zwischenelement kann insbesondere durch eine geeignet gewählte Metallisierung und Kontaktierung zur Verwirklichung einer gemeinsamen Erdung der Aktuatorik verwendet werden.
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Die elektrische Kontaktierung der Aktuatoren kann beispielsweise durch die Verwendung dünner Drähte oder auch dünner Leiterbahnfolien verwirklicht werden. Auf diese Weise lassen sich störende Effekte, welche auf Reibung oder auch Hysterese beruhen, weitgehend vermeiden. Dabei kann der räumliche Verlauf der elektrischen Kontaktierung in vorteilhafter Weise derart gewählt werden, dass die verwendeten Leitungen schräg zu der Aktuierungsrichtung, also üblicherweise schräg zu der Bewegungsrichtung der Oberfläche des optischen Elementes verlaufen; auch diese Weise werden mechanische Störungen aufgrund der Eigensteifigkeit der Leitungen minimiert. Die Drähte oder Folien können insbesondere eine Drahtdicke von 0,25 mm oder weniger, insbesondere von 0,08 mm oder weniger bzw. eine Foliendicke von 0,25 mm oder weniger, insbesondere von 0,1 mm oder weniger aufweisen.
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Es ist von Vorteil, die verwendeten elektrischen Verbindungen hauptsächlich über das Trägerelement zu führen; auf diese Weise werden lokale Kontaktdeformationen teilweise über das Zwischenelement von dem optisch aktiven Element entkoppelt, was dazu führt, das sich lokale Deformationen weniger problematisch als bei einem monolithischen, insbesondere nicht deformierbaren optischen Element auswirken.
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Ferner können die zur Ansteuerung bzw. Regelung der Anordnung verwendeten Elektronikkomponenten am Trägerelement und/oder an den Aktuatoren selbst angeordnet werden. Auch eine Energie- und/oder Signalübertragung auf die Vorrichtung ohne galvanische (und damit mechanische) Kontaktierung ist denkbar.
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Die Regelung selbst kann insbesondere auf einer direkten Messung des Verlaufes der optisch wirksamen Oberfläche beruhen; auch eine Regelung auf Basis von beispielsweise mittels eines Wellenfrontsensors gemessener Bildfehler ist denkbar.
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Alternativ zu einer Regelung kann die Korrekturanordnung aber auch mit einer reinen Steuerung betrieben werden. Hierbei werden nur die Spannung und damit die Kräfte gezielt angelegt, ohne dass eine Regelung über eine Messung erfolgt.
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Die Größe der Aktuatoren kann sinnvollerweise so dimensioniert werden, dass sich die erforderlichen Kräfte und der Abstand der Aktuatoren in einem Optimum befinden. So ist es z. B. bei Verwendung einer 5 mm dicken Quarzplatte als optisch wirksames Element vorteilhaft, wenn die Aktuatoren in einem Abstand von 15 mm angeordnet sind und beispielsweise eine Kraft von ca. 4 N erreichen können.
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Die elektrostatischen Aktuatoren können zum Beispiel folgende Parameter aufweisen:
- • Aktive Fläche: 10 × 10 mm
- • Abstand der Metallisierungsschichten: 1.5 µm
- • Spannung: 150 V
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Hieraus ergibt sich im Vakuum eine maximale durch den Aktuator aufbringbare Kraft von ca. 4,4 N.
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Die optische Korrekturanordnung kann sich in der Nähe einer Pupille oder in der Nähe eines Feldes der zugehörigen Projektionsbelichtungsanlage befinden; auch Positionen in einem Zwischenbereich zwischen Pupille und Feld sind denkbar.
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Die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage kann wie bereits angedeutet für eine Arbeitswellenlänge von < 260 nm, insbesondere für den sogenannten VUV-Spektralbereich ausgelegt sein; es ist jedoch ebenso denkbar, die Erfindung in einer Projektionsbelichtungsanlage anzuwenden, die für eine Arbeitswellenlänge im EUV-Wellenlängenbereich ausgelegt ist.
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Optisch wirksames Element, Zwischenelement und Trägerelement der erfindungsgemäßen optischen Anordnung können separat als Einzelteile hergestellt und abschließend aneinander gefügt werden. Als Material hierfür kann Quarzglas oder Keramik verwendet werden, wie es auch an anderer Stelle in Projektionsbelichtungsanlagen für Wellenlängen < 260 nm zum Einsatz gelangt. Insbesondere für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen wird Quarzglas oder Keramiken mit thermischen Expansionskoeffizienten CTE < 10–7/K bevorzugt, insbesondere mit CTE < 10–9/K. Hierbei kann es sich beispielsweise um Quarzglas mit Titan-Dotierung handeln. Dadurch, dass insbesondere das optisch wirksame Element, das Zwischenelement und das Trägerelement aus einem der oben angeführten Materialien, vorzugweise aus demselben Material gefertigt sind, wird erreicht, dass Deformationen der Gesamtanordnung unter thermischer Last wirksam verringert werden können. Das optisch wirksame Element kann auf der optisch wirksamen Fläche poliert und anschließend beschichtet werden. Auch das Zwischenelement und die dem Zwischenelement zugewandte Seite des Trägerelements können poliert werden. Das Zwischenelement kann darüber hinaus auf beiden Seiten so bearbeitet werden, dass die Verbindungs- und Lagerelemente an den gewünschten Positionen mittels Materialabtrag in der Umgebung entstehen. Dies kann beispielsweise durch lokales Ätzen erfolgen.
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Die Verbindungs- und Lagerelemente können auf verschiedene Weisen hergestellt werden:
- • Ein- oder beidseitige Materialbearbeitung des Zwischenelementes
- • Materialbearbeitung des optisch wirksamen Elementes auf der dem Zwischenelement zugewandten Seite
- • Materialbearbeitung des Trägerelementes auf der dem Zwischenelement zugewandten Seite
- • Einzelherstellung der Verbindungs- und Lagerelemente und Fügen auf den entsprechenden Seiten des optisch wirksamen Elementes, des Zwischenelementes und des Trägerelementes
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Die obenstehenden Verfahren können selbstverständlich geeignet kombiniert werden.
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Eine bevorzugte Fügetechnik zur Verbindung der Einzelteile kann anodisches Bonden darstellen; es bestehen insbesondere die folgenden Alternativen: Löten, insbesondere Laserlöten, Kleben, oder andere geeignete Verfahren.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine Draufsicht auf die in der 1 gezeigte Anordnung,
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3 eine Darstellung zur Verdeutlichung der wirkenden Kräfte,
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4 eine Variante zu der in 1 gezeigten Ausführungsform,
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5 eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher mit eine alternative Aktuatorik zur Anwendung kommt,
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6 eine Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die oben beschriebene Erfindung zur Anwendung kommt; und
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7 den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die Erfindung ebenfalls Anwendung finden kann.
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1 zeigt in einer seitlichen Ansicht eine erste exemplarische Ausführungsform der in der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage verwendeten optischen Anordnung, welche das optisch wirksame Element 1, welches über das Zwischenelement 3 mit dem Trägerelement 2 mechanisch verbunden ist, aufweist. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem optisch wirksamen Element 1 um einen Spiegel mit einer optischen Fläche 11 zur Reflexion elektromagnetischer Strahlung im VUV- oder im extremen UV-Bereich, wie sie insbesondere zur Belichtung von Halbleiterwafern in VUV-/EUV-Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie verwendet wird. Im folgenden Beispiel zeigt der Spiegel einen Durchmesser in der Größenordnung von ca. 200 mm und eine Dicke im Bereich von 5 mm; selbstverständlich handelt es sich hierbei – wie auch bei den übrigen nachfolgend angegebenen Parametern – um rein exemplarische Angaben. Die optische Fläche 11 des Spiegels 1 kann als Asphäre oder auch Freiform mit einem mittleren Radius im Bereich von ca. +/–100 mm bis unendlich ausgebildet sein. Als Spiegelsubstrat-Material im VUV-Bereich kann beispielsweise Quarzglas verwendet werden, das mit Wasserstoff beladen wurde. Für EUV-Anwendungen wird der Spiegel 1 bevorzugt unter Verwendung eines Materials mit geringem thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie beispielsweise einem Quarzglas mit Titan-Dotierung gefertigt; auch die Verwendung von Zerodur kommt hier in Frage. Das Trägerelement 2, auf welchem der Spiegel 1 mittels des Zwischenelementes 3 gelagert ist, zeigt einen ähnlichen – gegebenenfalls etwas höheren – Durchmesser als der Spiegel 1 und eine gegenüber dem Spiegel 1 erheblich höhere Dicke im Bereich von 35 bis 40 mm.
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Gut erkennbar in 1 ist der Aufbau des Zwischenelementes 3. Das Zwischenelement 3 zeigt auf seinem dem Spiegel 1 zugewandten Seite die Verbindungselemente 31, mittels derer es mechanisch mit dem Spiegel 1 in Verbindung steht bzw. auf welchen sich der Spiegel 1 abstützt. So können über die Rückseite des Spiegels 1 hinweg verteilt ca. 30 Verbindungselemente 31 angeordnet sein. Auf der gegenüberliegenden Seite des Zwischenelementes 3 in Richtung des Trägerelements 2 sind die Lagerelemente 32 angeordnet, mittels derer das Zwischenelement 3 auf dem Trägerelement 2 gelagert ist. Wie aus 1 ersichtlich, sind die Verbindungselemente 31 gegenüber den Lagerelementen 32 mit lateralem Versatz angeordnet, so dass sich unterhalb der Verbindungselemente 31 in Richtung des Trägerelements 2 zumindest in einigen Fällen keine Lagerelemente 32 befinden; im vorliegenden Beispiel befindet sich unterhalb keines Verbindungselements 31 ein Lagerelement 32, wie auch aus der in 2 gezeigten Draufsicht erkennbar wird. Die in 1 gezeigte Anordnung hat den Effekt, dass sich die optische Fläche 11 des Spiegels 1 in einem weiten Bereich deformieren lässt, ohne dass es zu Einschränkungen aufgrund der Lagerung des optisch wirksamen Elements 1 auf dem Trägerelement 2 kommt. Wäre im Unterschied zur vorliegenden Erfindung das optisch wirksame Element 1 mittels Verbindungsstegen direkt, also ohne Zwischenschaltung des Zwischenelementes 3 auf dem Trägerelement 2 gelagert, so ließe sich die optisch wirksame Fläche 11 im Bereich der Lagerelemente praktisch nicht bewegen, was zu erheblichen Einschränkungen im Hinblick auf die Manipulierbarkeit der optischen Fläche 11 und damit im Hinblick auf die Effektivität der optischen Anordnung hinsichtlich der möglichen Fehlerkorrektur führen würde. Auch eine Lagerung des optisch wirksamen Elements 1 auf dem Trägerelement 2 mittels Aktuatoren, wie beispielsweise Piezoelementen, wäre mit entsprechenden Einschränkungen im Vergleich zu der vorliegend gezeigten Lösung verbunden, da Aktuatoren und insbesondere Piezoelemente bei sich ändernden thermischen Bedingungen ein von ihrer Umgebung (im vorliegenden Fall das Material des optisch wirksamen Elements 1 und des Trägerelements 2) deutlich abweichendes Verhalten zeigen, so dass schon allein durch die Anwesenheit der Aktuatorik eine zusätzliche thermische Drift des Gesamtsystems verursacht würde. Im Unterschied hierzu kann im vorliegenden Beispiel eine Aktuatorik dadurch realisiert werden, dass gegenüberliegende Bereiche des Trägerelements 2 und des Zwischenelementes 3 mindestens teilweise metallisiert und elektrisch kontaktiert werden, so dass auf die beschriebene Weise ein elektrostatischer Aktuator 33 bzw. Sensor realisiert werden kann. In der Verwendung als elektrostatischer Aktuator würden dann die beiden gegenüberliegenden metallisierten Bereiche entweder mit derselben oder entgegen gesetzter Polarität elektrisch geladen, so dass sich eine Abstoßung oder Anziehung der metallisierten Bereiche gegeneinander bzw. voneinander ergibt, was im Ergebnis zu einer mechanischen Auslenkung und damit einer gewünschten Deformation des optisch wirksamen Elements 1 und damit der optischen Fläche 11 führt. Daneben könnte ergänzend die zur Aktuierung verwendete Anordnung als Sensor verwendet werden, indem das elektrische Verhalten der beiden gegenüberliegenden metallisierten Bereiche im hochfrequenten Bereich (beispielsweise im Bereich einiger MHz) abgefragt werden würde. Da die Ansteuerung im Hinblick auf die Aktuatorik in einer Bandbreite im Bereich von wenigen Hundert Hz erfolgt, kommt es hierbei nicht zu gegenseitigen Störungen, so dass Aktuator- und Sensorbetrieb parallel erfolgen können. Darüber hinaus ist auch ein genügend großer Abstand der beiden genannten Frequenzen von der Eigenfrequenz der gesamten optischen Anordnung (üblicherweise im Bereich zwischen 1.500 und 3.000 Hz) gewährleistet, so dass durch den Aktuator- bzw. Sensorbetrieb keine parasitären mechanischen Effekte verursacht werden. Die Ausbildung der Aktuatorik mittels der beschriebenen Metallisierung hat darüber hinaus den Vorteil, dass zum Erreichen der gewünschten Wirkung eine im Vergleich zu den verwendeten Komponenten wie Trägerelement 2 und optisch wirksames Element 1 ausgesprochen geringe Dicke der Metallisierungsschicht ausreicht, so dass der mechanische bzw. thermische Einfluss dieser Schicht auf ihre Umgebung vernachlässigbar ist.
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Die Verbindungselemente 31 können insbesondere eine Höhe im Millimeterbereich, insbesondere in einem Bereich von 3 mm oder kleiner aufweisen. Die Höhe der Lagerelemente 32 hängt unter anderem von der gewählten Aktuatorik ab. Bei Verwendung von Piezoschichtaktuatoren ist es vorteilhaft, die Höhe der Lagerelemente in einem Bereich von 2 mm bis zu 3 mm zu wählen, um Bauraum für die Aktuatoren zu schaffen, die inklusive der erforderlichen Klebeverbindung eine Bauhöhe in einem Bereich von ca. 2 mm erreichen können.
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Werden hingegen elektrostatische Aktuatoren verwendet, können die Lagerelemente 32 erheblich flacher gewählt werden. In diesem Fall sind beispielsweise Höhen der Lagerelemente 32 im Bereich von wenigen µm, insbesondere in einem Bereich von weniger als 10 µm vorteilhaft.
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Zur Ansteuerung der Aktuatorik bzw. Sensorik dient die Elektronikeinheit 40, welche über die Kontaktelemente 50 mit den Aktuatoren 33 elektrisch verbunden ist. Die Kontaktelemente 50 können dabei insbesondere als dünne Drähte oder Folien mit einer Drahtdicke von 0,25 mm oder weniger, insbesondere von 0,08 mm oder weniger bzw. einer Foliendicke von 0,25 mm oder weniger, insbesondere von 0,1 mm oder weniger ausgebildet sein.
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Um die Wärmeabfuhr aus dem optisch wirksamen Element 1 zu verbessern, können die in der Figur nicht benannten Bereiche zwischen den Verbindungselementen 31 und den Lagerelementen 32 mit einem thermisch gut leitenden Material zumindest teilweise ausgefüllt sein.
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In 3 sind lediglich zu weiteren Verdeutlichung die auf das optisch wirksame Element 1 wirkenden Kräfte in Form von in der Figur nicht näher bezeichneten Pfeilen dargestellt.
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4 zeigt eine Variante der Erfindung mit einer gegenüber der Darstellung in 1 modifizierten Aktuatorik und weiteren Maßnahmen zur Verbesserung der Kühlung der Anordnung. Gut erkennbar in 4 sind die mit kammförmigen Elektroden mit in einander greifenden Kammzähnen versehenen Aktuatoren 33.4, durch welche ein verbesserter Wärmeübergang in das Trägerelement 2 erreicht werden kann. Der seitliche Abstand zwischen den einzelnen Kammzähnen kann beispielsweise 3 mm oder weniger, insbesondere 0,1 mm oder weniger betragen. Der Abstand zwischen den Stirnseiten der in der Figur nicht gesondert bezeichneten Kammzähne und dem Trägerelement 2 bzw. dem Zwischenelement 3 kann Werte im Bereich von 0,1 mm oder weniger, bevorzugt weniger als 0,01 mm, besonders bevorzugt von 0,001 mm oder weniger betragen. Ferner gut erkennbar in 4 sind die ebenfalls kammförmigen Kühlstrukturen 60, welche die Wärmeleitung zwischen dem optisch wirksamen Element 1 und dem Zwischenelement 3 verbessern. Dimensionierung und Abstände der kammförmigen Kühlstrukturen 60 können im Wesentlichen analog wie im Falle der kammförmigen Aktuatoren 33.4 ausgebildet sein. Ansonsten entsprechen die in 4 gezeigten Elemente den bereits aus der 1 bekannten; die Bezugszeichen sind entsprechend gewählt.
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5 zeigt eine Variante der Erfindung, bei welcher gegenüber der in den 1–4 gezeigten Ausführungsform anstatt elektrostatischer Aktuatoren sogenannte Piezoschichtaktuatoren 34 zur Anwendung kommen, welche sich, wie durch die in der Figur nicht bezeichneten Pfeile angedeutet, ausdehnen oder zusammenziehen. Im gezeigten Beispiel hätte ein Ausdehnen der Aktuatoren 34 ein Durchbiegen des zwischen zwei Lagerelementen 32 befindlichen Teilbereiches in Richtung des Trägerelementes 2 zur Folge, so das sich im Ergebnis der oberhalb des entsprechend angesteuerten Aktuators 34 angeordnete Bereich des optisch wirksamen Elementes 1 nach unten bewegen würde. Auch in dem in 4 dargestellten Fall kann durch eine Metallisierungsschicht ein kapazitiver Abstandssensor realisiert werden; auch eine zusätzliche oder alternative Verwendung des so gebildeten Plattenkondensators als elektrostatischer Aktuator ist denkbar.
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In 6 ist eine Projektionsbelichtungsanlage 100 für die Halbleiterlithographie dargestellt, in welcher die oben beschriebene Erfindung zur Anwendung kommt und welche zur Belichtung von Strukturen auf ein mit photosensitiven Materialien beschichtetes Substrat dient. Das Substrat besteht im Allgemeinen überwiegend aus Silizium und wird als Wafer 102 bezeichnet, aus welchem insbesondere Halbleiterbauelemente wie z.B. Computerchips hergestellt werden können.
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Die Projektionsbelichtungsanlage 100 zeigt dabei im Wesentlichen eine Beleuchtungseinrichtung 103, eine Reticlestage genannte Einrichtung 104 zur Aufnahme und exakten Positionierung einer mit einer Struktur versehenen Maske, einem sogenannten Reticle 105, durch welches die späteren Strukturen auf dem Wafer 102 bestimmt werden, eine Einrichtung 106 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 102 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich ein Projektionsobjektiv 107, mit mehreren optischen Elementen 108 bzw. 108‘, die über Fassungen 109 in einem Objektivgehäuse 140 des Projektionsobjektives 107 gehalten sind.
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Das grundsätzliche Funktionsprinzip sieht dabei vor, dass die in das Reticle 105 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 102 abgebildet werden; die Abbildung wird in der Regel verkleinernd ausgeführt.
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Die Beleuchtungseinrichtung 103 stellt einen für die Abbildung des Reticles 105 auf dem Wafer 102 benötigten Projektionsstrahl in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in der Beleuchtungseinrichtung 103 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl beim Auftreffen auf das Reticle 105 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
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Im Ergebnis wird ein Bild des Reticles 105 erzeugt und von dem Projektionsobjektiv 107 entsprechend verkleinert auf den Wafer 102 übertragen, wie bereits vorstehend erläutert wurde. Dabei können das Reticle 105 und der Wafer 102 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Reticles 105 auf entsprechende Bereiche des Wafers 102 abgebildet werden. Das Projektionsobjektiv 107 weist eine Vielzahl von einzelnen refraktiven, diffraktiven und/oder reflexiven optischen Elementen 108, bzw. 108‘ wie z.B. Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen auf. Im gezeigten Beispiel finden die beiden Spiegel 108‘ zur Faltung des Projektionsstrahles Verwendung. Dabei kann erfindungsgemäß der anhand der 1–5 erläuterte Aufbau eines deformierbaren Spiegels für einen der beiden Spiegel 108‘ oder auch für beide Spiegel 108‘ zur Anwendung kommen.
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7 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 400 für die Mikrolithographie, in welcher die Erfindung ebenfalls Anwendung finden kann. Ein Beleuchtungssystem 401 der Projektionsbelichtungsanlage 400 weist neben einer Lichtquelle 402 eine Beleuchtungsoptik 403 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 404 in einer Objektebene 405 auf; dabei kann die Lichtquelle 402 optische Nutzstrahlung insbesondere im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm emittieren, also im extrem ultravioletten Spektralbereich (EUV).
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Die mittels der Lichtquelle 402 erzeugte EUV-Strahlung 406 wird mittels eines in der Lichtquelle 402 integrierten, in der Figur nicht dargestellten Kollektors derart ausgerichtet, dass sie im Bereich einer Zwischenfokusebene 407 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor sie auf einen ersten Spiegel 408 trifft. Nach dem Passieren eines weiteren Spiegels 409 trifft die EUV-Strahlung auf den Facettenspiegel 410, mittels welchem eine gewünschte räumliche Intensitätsverteilung der verwendeten Strahlung, das sogenannte Setting, eingestellt werden kann. Nach weiteren Reflexionen an den Spiegeln 411, 412 und 413 erreicht die derart aufbereitete Strahlung ein im Objektfeld 404 angeordnetes Retikel 414, das von einem schematisch dargestellten Retikelhalter 415 gehalten ist.
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Eine Projektionsoptik 416 dient zur Abbildung des Objektfeldes 404 in ein Bildfeld 417 in eine Bildebene 418. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 414 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 417 in der Bildebene 418 angeordneten Wafers 419, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 420 gehalten ist.
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Die Projektionsoptik 416 weist dabei die Spiegel 421 bis 426 auf, die üblicherweise als sogenannte Multilayerspiegel ausgebildet sind und welche zur Erzeugung der Abbildung des Reticles auf dem Wafer dienen. Dabei kann erfindungsgemäß der anhand der 1–4 erläuterte Aufbau eines deformierbaren Spiegels für einen oder mehrere der genannten Spiegel zur Anwendung kommen; es ist ebenfalls denkbar, alternativ oder ergänzend einen oder mehrere der im Beleuchtungssystem verwendeten Spiegel entsprechend der anhand der 1–4 erläuterten Erfindung auszuführen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2005015283 A1 [0002]
- JP 2013106014 A2 [0003]
