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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Spiegelanordnung, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
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Stand der Technik
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Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCDs, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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In einer für EUV (d.h. für elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge unterhalb von 15 nm) ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage werden mangels Vorhandenseins lichtdurchlässiger Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet.
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In der Beleuchtungseinrichtung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist insbesondere der Einsatz von Facettenspiegeln in Form von Feldfacettenspiegeln und Pupillenfacettenspiegeln als bündelführende Komponenten z.B. aus
DE 10 2008 009 600 A1 bekannt. Derartige Facettenspiegel sind aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln oder Spiegelfacetten aufgebaut, welche jeweils zum Zwecke der Justage oder auch zur Realisierung bestimmter Beleuchtungswinkelverteilungen über Festkörpergelenke und Aktoren kippbar ausgelegt sein können.
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Des Weiteren ist auch in einer Beleuchtungseinrichtung einer für den Betrieb bei Wellenlängen im VUV-Bereich (z.B. bei Wellenlängen kleiner als 200nm) ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage zur Einstellung definierter Beleuchtungssettings (d.h. Intensitätsverteilungen in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung) der Einsatz von Spiegelanordnungen, z.B. aus
WO 2005/026843 A2 , bekannt, welche eine Vielzahl unabhängig voneinander einstellbarer Spiegelelemente umfassen.
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Ein in der Praxis auftretendes Problem ist, dass beim Transport solcher Spiegelanordnungen und Facettenspiegel bzw. der entsprechenden optischen Systeme eine Kollision (d.h. ein Aneinanderschlagen) der empfindlichen Spiegelfacetten auftreten kann, was wiederum zum Abplatzen von Kantenbereichen, einer Beschädigung des auf den Spiegelfacetten jeweils vorhandenen (z.B. aus einer alternierenden Abfolge von Molybdän(Mo)- und Silizium(Si)-Schichten aufgebauten) Reflexionsschichtsystems sowie einer Modifikation der Oberflächengeometrie und einer damit einhergehenden Änderung der betreffenden optischen Eigenschaften führen kann.
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Die Vermeidung der vorstehend beschriebenen Transport- bzw. Kollisionsschäden stellt dabei insofern eine anspruchsvolle Herausforderung dar, als eine – prinzipiell zur Verminderung des Kollisionsrisikos zwischen den Spiegelfacetten denkbare – Vergrößerung des jeweiligen Spaltabstandes wegen der mit einer solchen Spaltvergrößerung einhergehenden Lichtverluste unerwünscht ist. Des Weiteren kommt erschwerend hinzu, dass auch die zwischen den Spiegelfacetten noch akzeptablen Spaltabstände (welche beispielsweise in der Größenordnung von 0.5mm liegen können) nicht vollständig als Platz für die Ermöglichung von Bewegungen der Spiegelfacetten während des Transports zur Verfügung stehen, sondern zumindest teilweise auch als Toleranzbereich zur Berücksichtigung einer gegebenenfalls nicht perfekten Kinematik sowie etwaiger thermischer Effekte benötigt werden.
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Die vorstehend beschriebenen Probleme sind umso gravierender, als in einem Feld- und Pupillenfacettenspiegel typischerweise eine große Vielzahl von Spiegelfacetten vorhanden ist, wobei zur Vermeidung einer signifikanten Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften bereits eine Kollision bzw. Beschädigung auch nur einzelner weniger Spiegelfacetten vermieden werden muss.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spiegelanordnung mit einer Mehrzahl von Spiegelelementen, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, bereitzustellen, welche auch bei begrenztem Bauraum eine zuverlässige Sicherung gegen im Transport auftretende, mit einer Kollision der Spiegelelemente einhergehende Beschädigungen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch die Spiegelanordnung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Eine erfindungsgemäße Spiegelanordnung, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, weist auf:
- – eine Mehrzahl von Spiegelelementen, welche unabhängig voneinander über jeweils wenigstens ein Festkörpergelenk durch eine Kippbewegung aktuierbar sind; und
- – einen Verriegelungsmechanismus, welcher pneumatisch betätigbar ist und im verriegelten Zustand eine Kipp- oder Drehbewegung der Spiegelelemente verhindert.
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Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einer Spiegelanordnung mit einer Mehrzahl von jeweils über Festkörpergelenke durch Kippbewegung aktuierbaren bzw. justierbaren Spiegelelementen eine Transportsicherung dadurch zu realisieren, dass eine Blockierung der besagten Kippbewegung über einen pneumatisch betätigbaren Verriegelungsmechanismus erzielt wird.
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Dabei ist die Anwendung des für sich grundsätzlich bekannten pneumatischen Aktuierungsprinzips auf die erfindungsgemäße Spiegelanordnung insofern besonders vorteilhaft, als hierbei durch eine geeignete, im Weiteren detaillierter beschriebene Ausgestaltung und Anordnung der Komponenten dieses pneumatisch betätigbaren Verriegelungsmechanismus bei vergleichsweise einfachem und bauraumsparenden Aufbau die Verriegelung auch einer großen Vielzahl von Spiegelelementen simultan und in kurzer Zeit erfolgen kann.
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Des Weiteren macht die Erfindung sich den Umstand zunutze, dass bei geeigneter Ausgestaltung der einzelnen Spiegelelemente wie im Weiteren noch detaillierter beschrieben nämlich durch an diesen jeweils in geeigneter Weise vorgesehene Ausnehmungen – die betreffenden Spiegelelemente selbst zur Aufnahme von Komponenten des pneumatisch betätigbaren Verriegelungsmechanismus (insbesondere jeweils eines pneumatisch betätigbaren Kolbens) dienen können, so dass ein zusätzlicher Bauraumbedarf für den erfindungsgemäßen Verriegelungsmechanismus minimiert wird.
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Die vorstehend beschriebene Minimierung eines zusätzlichen Bauraumbedarfs stellt insbesondere in der Beleuchtungseinrichtung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage insofern einen wesentlichen Vorteil dar, als dort in der Regel nur wenig Platz für zusätzliche Infrastruktur zur Verfügung steht. Die erfindungsgemäße Nutzung eines pneumatischen Aktuierungskonzepts nutzt hierbei in vorteilhafter Weise den Umstand, dass für die pneumatische Beaufschlagung mit einem Fluid (z.B. Druckluft) eine Fluidleitung mit vergleichsweise geringem Innendurchmesser (z.B. größenordnungsmäßig von 1mm) ausreichend ist, da für die pneumatische Aktuierung keine großen Strömungen bzw. Durchflussraten benötigt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Verriegelungsmechanismus für jedes der Spiegelelemente jeweils einen dem betreffenden Spiegelelement zugeordneten, mit einem Fluid beaufschlagbaren Kolben auf.
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Gemäß einer Ausführungsform ist jeweils einer Gruppe von Spiegelelementen eine gemeinsame Fluidleitung zur gemeinsamen pneumatischen Beaufschlagung der diesen Spiegelelementen zugeordneten Kolben mit einem Fluid zugeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform drückt der Kolben im verriegelten Zustand gegen das Festkörpergelenk.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Festkörpergelenk einen kegelabschnittsförmigen Anschlagbereich für den Kolben auf.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Kolben mechanisch durch eine Feder entgegen seiner Verriegelungsposition vorgespannt.
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Gemäß einer Ausführungsform weisen die Spiegelelemente jeweils eine Aussparung auf, innerhalb der der dem betreffenden Spiegelelement zugeordnete Kolben angeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Spiegelanordnung ein Facettenspiegel mit einer Mehrzahl von Spiegelfacetten.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Spiegelanordnung für einen Betrieb bei einer Arbeitswellenlänge von weniger als 15 nm ausgelegt.
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Die Erfindung betrifft weiter eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, welche eine Spiegelanordnung mit den vorstehend beschrieben Merkmalen aufweist.
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Die Projektionsbelichtungsanlage kann insbesondere für einen Betrieb im EUV ausgelegt sein. In weiteren Anwendungen kann die Projektionsbelichtungsanlage auch für einen Betrieb im DUV-Bereich ausgelegt sein, beispielsweise für Arbeitswellenlängen kleiner als 200 nm, insbesondere kleiner als 160 nm.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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1–4 schematische Darstellungen zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise einer in einer Spiegelanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung realisierten Transportsicherung; und
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5 eine schematische Darstellung des möglichen Aufbaus einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanalage.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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5 zeigt zunächst eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 500, in welcher die Erfindung beispielsweise realisierbar ist.
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Gemäß 5 weist eine Beleuchtungseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage 500 einen Feldfacettenspiegel 503 und einen Pupillenfacettenspiegel 504 auf, welche als Spiegelanordnung mit einem Verriegelungsmechanismus gemäß der Erfindung ausgestaltet sein können. Auf den Feldfacettenspiegel 503 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche im Beispiel eine EUV-Lichtquelle (Plasmalichtquelle) 501 und einen Kollektorspiegel 502 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 504 sind ein erster Teleskopspiegel 505 und ein zweiter Teleskopspiegel 506 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 507 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 551–556 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 521 auf einem Maskentisch 520 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 561 auf einem Wafertisch 560 befindet.
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Im Weiteren wird ein beispielhafter möglicher Aufbau einer erfindungsgemäßen Spiegelanordnung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen von 1–4 beschrieben. Dabei wird zur Vermeidung von Kollisionen insbesondere während des Transports bei einer Spiegelanordnung wie dem Feldfacettenspiegel 503 oder dem Pupillenfacettenspiegel 504 ein pneumatisch betätigbarer Verriegelungsmechanismus wie im Folgenden detaillierter beschrieben realisiert:
Gemäß 4a–b weisen in der erfindungsgemäßen Spiegelanordnung die mit „130“ bezeichneten Spiegelfacetten jeweils eine Aussparung 140 auf, in welcher ein pneumatisch betätigbarer, über eine Feder 115 mechanisch vorgespannter Kolben 110 verschiebbar angeordnet ist.
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Wie am besten aus 1b sowie 4a–b ersichtlich ist, drückt der Kolben 110 im verriegelten Zustand gegen ein zur Herbeiführung einer Kippbewegung des Spiegelelements vorgesehenes Festkörpergelenk 150, wobei dieses Festkörpergelenk 150 einen kegelabschnittsförmigen Anschlagbereich 155 für den Kolben 110 aufweist. Die in der Verriegelungsstellung durch pneumatische Aktuierung bzw. Beaufschlagung mit einem Fluid erreichte Fixierung des Kolbens 110 an dem kegelabschnittsförmigen Anschlagbereich 155 des Festkörpergelenks 150 blockiert eine Drehbewegung dieses Festkörpergelenks 150 und verhindert somit die Kippung des betreffenden Spiegelelements 130 bzw. der Spiegelfacette.
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Der vorstehend beschriebene pneumatisch betätigbare Verriegelungsmechanismus ist, wie am besten in 4a–c erkennbar, für sämtliche Spiegelelemente 130 der Spiegelanordnung bzw. des Facettenspiegels vorgesehen mit der Folge, dass bei simultaner Verriegelung sämtlicher dieser Spiegelelemente 130 eine Kollision benachbarter Spiegelelemente 130 insbesondere während eines Transports zuverlässig vermieden wird.
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Wie am besten in 4a–c erkennbar ist, wird durch die vorstehend beschriebene Platzierung der Komponenten des erfindungsgemäßen Verriegelungsmechanismus, und insbesondere die Anordnung der pneumatisch betätigbaren Kolben 110 in jeweils einer Aussparung der Spiegelelemente 130, eine Verriegelung sämtlicher Spiegelelemente 130 auf engem Bauraum und unter Verwendung einer einzigen Fluidzufuhr 160 bzw. weniger an diese Fluidzufuhr 160 angeschlossener Fluidleitungen 120 realisiert.
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Wie am besten in 1a–b und 2–3 ersichtlich ist, wird erfindungsgemäß eine in den Spiegelelementen 130 vorgesehene Aussparung 140 auf Aufnahme eines schienenförmigen langgestreckten Bauelements genutzt, wobei in die betreffenden schienenförmigen Bauelemente wiederum für jeweils ein Spiegelelement 130 ein diesem Spiegelelement 130 zugeordneter Kolben 110 sowie eine Feder 115 vorgesehen sind.
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Bei pneumatischer Beaufschlagung mit einem Fluid (z.B. Druckluft) drückt der Kolben 110 gegen einen kegelabschnittsförmigen Anschlagbereich 155 im Bereich des zur Verkippung des Spiegelelements 130 vorgesehenen Festkörpergelenks 150 mit der Folge, dass eine Drehbewegung des Festkörpergelenks 150 und eine damit einhergehende Kippung des Spiegelelements 130 vermieden wird. Im Zustand ohne pneumatische Beaufschlagung des Kolbens 110 über das Fluid (z.B. Druckluft) drückt hingegen die Feder 115 den Kolben zurück (in 1b „nach oben“) mit der Folge, dass die vorstehend beschriebene Verriegelung gelöst wird und damit eine Verkippung des Spiegelelements 130 im eigentlichen Betrieb der Spiegelanordnung bzw. des optischen Systems ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäß wird die vorstehend genannte simultane Verriegelung der Spiegelelemente 130 in besonders bauraumeinsparender Weise dadurch verwirklicht, dass die Beaufschlagung mehrerer Spiegelelemente 130 mit einem zur pneumatischen Aktuierung veränderten Fluid (z.B. Druckluft) über jeweils eine gemeinsame Fluidleitung 120 erfolgt, wie am besten aus der schematischen Draufsicht von 4c ersichtlich ist.
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Diese Fluidleitungen 120 zur pneumatischen Versorgung jeweils einer Mehrzahl von Spiegelelementen 130 sind ihrerseits wiederum gemäß 4c an eine gemeinsame Fluidzufuhr 160 angeschlossen. Die Versorgung dieser Fluidzufuhr 160 erfolgt typischerweise über eine während des Transports vorübergehend angeschlossene Luftdruckflasche oder dergleichen.
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Die Funktionalität der erfindungsgemäß pneumatischen Verriegelung wird grundsätzlich nur während des Transports und somit im Nichtgebrauchszustand der Spiegelanordnung bzw. des optischen Systems benötigt, so dass keine erhöhten Dichtigkeitsanforderungen – wie sie ansonsten etwa während des Betriebs eines EUV-Systems existieren – gegeben sind.
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Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008009600 A1 [0004]
- WO 2005/026843 A2 [0005]
- DE 102011088251 A1 [0009]
