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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Spannen eines optischen Elements einer Lithographieanlage, eine Bearbeitungs- und/oder Messmaschine mit einer derartigen Spannvorrichtung sowie ein Verfahren zum Spannen eines derartigen optischen Elements.
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Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Bei solchen EUV-Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellenlänge reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt, Linsen, eingesetzt werden.
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Zum Vermessen und/oder Bearbeiten derartiger Optiken ist es erforderlich, diese mit Hilfe eines Spannfutters aufzuspannen. Hierbei kann es erforderlich sein, dass die Optik zum Ausrichten derselben, beispielsweise für einen nachfolgenden Bearbeitungsschritt, gegenüber dem Spannfutter bewegt wird. Diese Bewegung der Optik relativ zu dem Spannfutter kann zu einer Beschädigung, beispielsweise zu einem Verkratzen, optisch wirksamer Flächen der Optik führen. Dies ist jedoch zu vermeiden.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Spannvorrichtung zum Spannen eines optischen Elements bereitzustellen.
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Demgemäß wird eine Spannvorrichtung zum Spannen eines optischen Elements einer Lithographieanlage bereitgestellt. Die Spannvorrichtung weist ein Spannfutter und eine Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen des optischen Elements auf. Dabei liegt die Aufnahmeeinrichtung mit einer sphärischen Oberfläche auf dem Spannfutter auf, wobei die Aufnahmeeinrichtung derart ausgestaltet ist, dass die sphärische Oberfläche der Aufnahmeeinrichtung konzentrisch zu einer sphärischen Oberfläche des optischen Elements angeordnet ist.
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Dadurch, dass die Aufnahmeeinrichtung vorgesehen ist, die auch als Zwischenschale bezeichnet werden kann, kann die Aufnahmeeinrichtung mitsamt dem optischen Element zum Ausrichten des optischen Elements relativ zu dem Spannfutter bewegt, das heißt, ausgerichtet, werden. Eine Relativbewegung des optischen Elements gegenüber der Aufnahmeeinrichtung ist nicht erforderlich. Hierdurch kann eine Beschädigung der sphärischen Oberfläche des optischen Elements zuverlässig verhindert werden. Dadurch, dass die sphärische Oberfläche der Aufnahmeeinrichtung konzentrisch zu der sphärischen Oberfläche des optischen Elements angeordnet ist, kann das optische Element mit Hilfe einer Bewegung der Aufnahmeeinrichtung gegenüber dem Spannfutter relativ zu dem Spannfutter ausgerichtet werden, ohne dass die sphärische Oberfläche des optischen Elements beschädigt wird.
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Unter einer sphärischen Oberfläche ist vorliegend eine kugelförmige oder kugelkalottenförmige Oberfläche zu verstehen. Das heißt, die sphärischen Oberflächen bilden jeweils einen Teil einer Kugel. Darunter, dass die sphärische Oberfläche der Aufnahmeeinrichtung konzentrisch zu der sphärischen Oberfläche des optischen Elements angeordnet ist, ist zu verstehen, dass die beiden sphärischen Oberflächen einen identischen Mittelpunkt und unterschiedliche Radien aufweisen. Dabei ist bei konvexen Radien ein Radius der sphärischen Oberfläche der Aufnahmeeinrichtung insbesondere größer als ein Radius der sphärischen Oberfläche des optischen Elements. Bei konkaven Radien hingegen ist der Radius der sphärischen Oberfläche der Aufnahmeeinrichtung insbesondere kleiner als der Radius der sphärischen Oberfläche des optischen Elements. Die Aufnahmeeinrichtung kann insbesondere eine erste sphärische Oberfläche, die der sphärischen Oberfläche des optischen Elements abgewandt ist, und eine zweite sphärische Oberfläche, die der sphärischen Oberfläche des optischen Elements zugewandt ist, umfassen. Die zweite sphärische Oberfläche ist optional. Alternativ kann die dem optischen Element zugewandte Oberfläche auch eben oder kegelstumpfförmig sein oder eine beliebige andere Geometrie aufweisen.
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Das optische Element ist vorzugsweise eine Linse. Das optische Element kann jedoch auch ein Spiegel sein. Die Spannvorrichtung kann ferner auch zum Spannen beliebiger anderer Bauteile Anwendung finden. Das optische Element kann dann, wenn das optische Element in der Aufnahmeeinrichtung aufgenommen ist, Teil der Spannvorrichtung sein. Das heißt, die Spannvorrichtung kann das optische Element zumindest zeitweise umfassen. Das optische Element weist der sphärischen Oberfläche abgewandt eine oder mehrere Referenzflächen auf, die mit Hilfe eines Messkopfs abgetastet werden können. Der Messkopf kann Teil der Spannvorrichtung oder einer Bearbeitungs- und/oder Messmaschine sein, die die Spannvorrichtung aufweist.
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Die Aufnahmeeinrichtung ist vorzugsweise schalenförmig ausgebildet. Das optische Element, die Aufnahmeeinrichtung und das Spannfutter können rotationssymmetrisch zu einer Mittel- oder Symmetrieachse angeordnet sein. Das Spannfutter kann ein Vakuumspannfutter sein. Das Spannfutter kann gegenüber einem Maschinentisch der Bearbeitungs- und/oder Messmaschine ausgerichtet sein. Das Spannfutter kann insbesondere gegenüber einer Antriebseinrichtung, insbesondere einer Maschinenspindel, der Bearbeitungs- und/oder Messmaschine ausgerichtet sein.
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Die Aufnahmeeinrichtung kann auch eine schalenförmige, auf der sphärischen Oberfläche des optischen Elements aufgebrachte Schicht, insbesondere eine Kunststoff- oder Lackschicht, sein, die die sphärische Oberfläche bei einem Ausrichten des optischen Elements vor Beschädigungen schützt. Die Schicht ist dabei konzentrisch zu der sphärischen Oberfläche angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Spannvorrichtung ferner eine zwischen dem optischen Element und der Aufnahmeeinrichtung angeordnete Auflageeinrichtung.
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Die Auflageeinrichtung ist optional. Insbesondere liegt das optische Element mit einer ringförmigen Auflagefläche auf der Auflageeinrichtung auf. Die Auflageeinrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, ein Verrutschen des optischen Elements gegenüber der Aufnahmeeinrichtung zu verhindern. Die Auflageeinrichtung kann ferner eine Beschädigung der sphärischen Oberfläche des optischen Elements verhindern, da diese nicht in direkten Kontakt mit der Auflageeinrichtung gerät.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Auflageeinrichtung dazu eingerichtet, das optische Element fluiddicht gegenüber der Aufnahmeeinrichtung abzudichten.
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Unter fluiddicht ist insbesondere zu verstehen, dass die Auflageeinrichtung das optische Element gegenüber der Aufnahmeeinrichtung gasdicht abdichtet. Hierdurch kann ein zwischen dem optischen Element und der Aufnahmeeinrichtung vorgesehener Zwischenraum evakuiert werden, wodurch das optische Element gegen die Auflageeinrichtung gepresst wird. Hierdurch ist eine sichere Fixierung des optischen Elements in der Aufnahmeeinrichtung gewährleistet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Auflageeinrichtung elastisch verformbar.
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Vorzugsweise ist die Auflageeinrichtung aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Beispielsweise kann die Auflageeinrichtung aus einem Polyurethanwerkstoff gefertigt sein. Die Auflageeinrichtung kann auch steif ausgebildet sein, so dass diese sich bei dem Auflagen des optischen Elements nicht verformt. Die Auflageeinrichtung kann eine sogenannte Vakuumfolie sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Aufnahmeeinrichtung einen Durchbruch auf, mit dessen Hilfe ein zwischen der Aufnahmeeinrichtung und dem optischen Element vorgesehener Zwischenraum mit einem Vakuum beaufschlagbar ist.
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Vorzugsweise ist auch zwischen der Aufnahmeeinrichtung und dem Spannfutter ein Zwischenraum vorgesehen. Der Durchbruch verbindet den zwischen der Aufnahmeeinrichtung und dem optischen Element vorgesehenen Zwischenraum mit dem zwischen dem Spannfutter und der Aufnahmeeinrichtung vorgesehenen Zwischenraum fluidisch. Das heißt, bei einem Evakuieren des zwischen dem Spannfutter und der Aufnahmeeinrichtung vorgesehenen Zwischenraums wird auch gleichzeitig der zwischen dem optischen Element und der Aufnahmeeinrichtung vorgesehene Zwischenraum evakuiert. Die Spannvorrichtung kann hierzu eine Vakuumpumpe umfassen. Auch das Spannfutter kann einen Durchbruch aufweisen, mit dessen Hilfe an dem Spannfutter ein Vakuum angelegt werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Aufnahmeeinrichtung mit Hilfe des Vakuums an dem Spannfutter fixiert.
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Hierdurch kann die Spannkraft, mit der die Aufnahmeeinrichtung an dem Spannfutter fixiert ist, beliebig eingestellt werden. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Aufnahmeeinrichtung gegenüber dem Spannfutter zum Ausrichten des optischen Elements bewegbar ist. Nach dem Ausrichten kann dann das optische Element mitsamt der Aufnahmeeinrichtung mit Hilfe einer Erhöhung des Unterdrucks unverschiebbar an dem Spannfutter fixiert werden. Hierdurch wird verhindert, dass das optische Element beim Bearbeiten desselben verrutscht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die sphärische Oberfläche der Aufnahmeeinrichtung auf einer Oberkante des Spannfutters auf.
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Die Oberkante des Spannfutters ist vorzugsweise abgerundet. Insbesondere liegt die sphärische Oberfläche der Aufnahmeeinrichtung mit einem Linienkontakt auf der Oberkante des Spannfutters auf. Hierdurch ist eine Bewegung, insbesondere ein sogenanntes „Kugeln“, der Aufnahmeeinrichtung im Vergleich zu einer flächigen Auflage relativ zu dem Spannfutter einfach möglich. Dies ermöglicht ein einfaches Ausrichten des optischen Elements.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Aufnahmeeinrichtung zum Ausrichten einer Referenzfläche des optischen Elements mitsamt dem optischen Element relativ zu dem Spannfutter bewegbar.
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Das heißt, bei dem Ausrichten der Referenzfläche des optischen Elements ist eine Bewegung des optischen Elements relativ zu der Aufnahmeeinrichtung verzichtbar. Hierdurch kann eine Beschädigung der sphärischen Oberfläche des optischen Elements zuverlässig vermieden werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Spannfutter drehbar.
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Die Spannvorrichtung kann hierzu eine Antriebseinrichtung, insbesondere eine Maschinenspindel, umfassen. Zum Ausrichten der Referenzfläche des optischen Elements kann das Spannfutter mitsamt der Aufnahmeeinrichtung und dem optischen Element gedreht werden. Bei dem Drehen kann eine Abweichung einer Ist-Position der Referenzfläche von einer Soll-Position ermittelt werden. Die Aufnahmeeinrichtung mitsamt dem optischen Element wird dann gegenüber dem Spannfutter so lange bewegt beziehungsweise ausgerichtet, bis die erfasste Abweichung der Ist-Position Referenzfläche von dem Soll-Wert in einem vorgegebenen Toleranzfeld liegt.
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Ferner wird eine Bearbeitungs- und/oder Messmaschine zum Bearbeiten und/oder Vermessen eines optischen Elements aufweisend zumindest eine derartige Spannvorrichtung vorgeschlagen.
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Die Bearbeitungs- und/oder Messmaschine kann dazu eingerichtet sein, das optische Element spanend zu bearbeiten. Beispielsweise kann die Bearbeitungs- und/oder Messmaschine eine Schleifmaschine sein. Die Bearbeitungs- und/oder Messmaschine kann auch dazu eingerichtet sein, das optische Element lediglich zu vermessen.
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Die Spannvorrichtung kann ferner auch Teil einer Lithographieanlage, insbesondere einer EUV- oder DUV-Lithographieanlage, sein. Mit Hilfe der Spannvorrichtung kann dann beispielsweise das optische Element, insbesondere eine Linse, im Betrieb der Lithographieanlage gehalten und/oder manipuliert werden. Beispielsweise kann die Spannvorrichtung Teil eines Strahlformungs- und Beleuchtungssystems oder Projektionssystems der Lithographieanlage sein.
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Weiterhin wird ein Verfahren zum Spannen eines optischen Elements einer Lithographieanlage vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Bereitstellen des optischen Elements und einer Spannvorrichtung, die ein Spannfutter und eine Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen des optischen Elements aufweist, b) Auflegen der Aufnahmeeinrichtung mit einer sphärischen Oberfläche derselben auf das Spannfutter, c) Einlegen des optischen Elements in die Aufnahmeeinrichtung, wobei die Aufnahmeeinrichtung derart ausgestaltet ist, dass die sphärische Oberfläche der Aufnahmeeinrichtung konzentrisch zu einer sphärischen Oberfläche des optischen Elements angeordnet ist, und d) Ausrichten einer Referenzfläche des optischen Elements mit Hilfe eines Bewegens der Aufnahmeeinrichtung mitsamt dem optischen Element relativ zu dem Spannfutter.
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Das Einlegen des optischen Elements kann vor oder nach dem Auflegen der Aufnahmeeinrichtung auf das Spannfutter durchgeführt werden. Bei dem Bereitstellen der Spannvorrichtung wird die Aufnahmeeinrichtung vorzugsweise so gefertigt, dass diese derart ausgestaltet ist, dass dann, wenn das optische Element in die Aufnahmeeinrichtung eingelegt wird, die sphärische Oberfläche der Aufnahmeeinrichtung konzentrisch zu der sphärischen Oberfläche des optischen Elements angeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform wird in dem Schritt b) das optische Element auf eine in der Aufnahmeeinrichtung aufgenommene Auflageeinrichtung aufgelegt.
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Die Auflageeinrichtung ist insbesondere eine Vakuumfolie. Bei dem Auflegen des optischen Elements auf die Auflageeinrichtung kann diese elastisch verformt werden. Die Auflageeinrichtung ist optional.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei oder nach dem Schritt c) die Aufnahmeeinrichtung mitsamt dem optischen Element mit Hilfe eines Vakuums an dem Spannfutter fixiert.
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Insbesondere ist das Spannfutter hierzu als Vakuumspannfutter ausgebildet. Der angelegte Unterdruck kann dabei so angepasst sein, dass die Aufnahmeeinrichtung noch gegenüber dem Spannfutter beweglich ist. Nach dem erfolgten Ausrichten des optischen Elements kann dann der Unterdruck so erhöht werden, dass die Aufnahmeeinrichtung mitsamt dem optischen Element gegenüber dem Spannfutter nicht mehr bewegt werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das optische Element mit Hilfe des Vakuums an der Aufnahmeeinrichtung fixiert.
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Hierdurch kann im Vergleich zu mechanischen Spannmitteln eine Beschädigung, beispielsweise ein Verkratzen, des optischen Elements verhindert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird während des Schritts d) das Spannfutter mitsamt der Aufnahmeeinrichtung und dem optischen Element gedreht.
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Insbesondere wird während des Schritts d) die Referenzfläche des optischen Elements so lange ausgerichtet und das Spannfutter mitsamt der Aufnahmeeinrichtung und dem optischen Element abwechselnd gedreht, bis eine Ist-Position der Referenzfläche mit einer Soll-Position derselben übereinstimmt oder die Abweichung der Ist-Position von der Soll-Position in einem vorbestimmten Toleranzfeld liegt. Das Vermessen der Referenzfläche und das Ausrichten kann auch automatisiert erfolgen.
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EUV steht für „extreme ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. DUV steht für „deep ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.
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„Ein“ ist vorliegend nicht zwangsweise als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine genaue Beschränkung auf genau die entsprechende Anzahl von Elementen verwirklicht sein muss. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
- 1A zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer EUV-Lithographieanlage;
- 1B zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer DUV-Lithographieanlage;
- 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines optischen Elements für die Lithographieanlage gemäß 1A oder 1B;
- 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer Bearbeitungs- und/oder Messmaschine zum Bearbeiten und/oder Vermessen des optischen Elements gemäß 3;
- 4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Aufnahmeeinrichtung einer Spannvorrichtung für die Bearbeitungs- und/oder Messmaschine gemäß 3;
- 5 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Spannvorrichtung für die Bearbeitungs- und/oder Messmaschine gemäß 3; und
- 6 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Spannen des optischen Elements gemäß 2.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Soweit ein Bezugszeichen vorliegend mehrere Bezugslinien aufweist, heißt dies, dass das entsprechende Element mehrfach vorhanden ist. Bezugszeichenlinien, die auf verdeckte Details weisen, sind gestrichelt dargestellt. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
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1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind jeweils in einem nicht gezeigten Vakuum-Gehäuse vorgesehen, wobei jedes Vakuum-Gehäuse mit Hilfe einer nicht dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem die Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren beziehungsweise Einstellen der optischen Elemente vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.
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Die EUV-Lithographieanlage 100A weist eine EUV-Lichtquelle 106A auf. Als EUV-Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle (oder ein Synchrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV-Bereich (extrem ultravioletter Bereich), also beispielsweise im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm, aussendet. Im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A gebündelt und die gewünschte Betriebswellenlänge aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV-Lichtquelle 106A erzeugte EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind.
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Das in 1A dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf eine Photomaske (Engl.: reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spiegels 122 auf die Photomaske 120 gelenkt werden. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
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Das Projektionssystem 104 (auch als Projektionsobjektiv bezeichnet) weist sechs Spiegel M1 bis M6 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Spiegel M1 bis M6 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel M1 bis M6 der EUV-Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel M1 bis M6 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel M1 bis M6 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
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1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 können - wie bereits mit Bezug zu 1A beschrieben - in einem Vakuumgehäuse angeordnet und/oder von einem Maschinenraum mit entsprechenden Antriebsvorrichtungen umgeben sein.
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Die DUV-Lithographieanlage 100B weist eine DUV-Lichtquelle 106B auf. Als DUV-Lichtquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert.
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Das in 1B dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
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Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128 und/oder Spiegel 130 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen 128 und Spiegel 130 der DUV-Lithographieanlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 128 und/oder Spiegel 130 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel 130 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
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Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 128 und dem Wafer 124 kann durch ein flüssiges Medium 132 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium 132 kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Das Medium 132 kann auch als Immersionsflüssigkeit bezeichnet werden.
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2 zeigt eine Ausführungsform eines optischen Elements 200. Das optische Element 200 kann reflektive oder brechende Eigenschaften aufweisen. Das optische Element 200 kann beispielsweise einer der Spiegel M1 bis M6, 110, 112, 114, 116, 118, 122, 130 oder eine der Linsen 128 sein. Bevorzugt weist das optische Element 200 jedoch brechende Eigenschaften auf und ist eine Linse.
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Das optische Element 200 umfasst eine sphärische Oberfläche 202. Unter sphärisch ist vorliegend kugelsegment- oder kugelkalottenförmig zu verstehen. Das heißt, die Oberfläche 202 ist Teil einer Kugel. Die Oberfläche 202 weist einen Mittelpunkt 204 auf und ist mit einem Radius 206 gekrümmt. Die Oberfläche 202 kann aber auch eine andere Geometrie aufweisen.
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Das optische Element 200 kann der Oberfläche 202 abgewandt zumindest eine oder mehrere Referenzflächen 208, 210, beispielsweise eine erste Referenzfläche 208 und eine zweite Referenzfläche 210, aufweisen. Die Anzahl der Referenzflächen 208, 210 ist beliebig. Die Referenzflächen 208, 210 sind als plane oder ebene Flächen ausgebildet, wobei die erste Referenzfläche 208 eine erste Ebene und die zweite Referenzfläche 210 eine parallel zu der ersten Ebene und beabstandet von dieser angeordnete zweite Ebene aufspannt. Die zweite Referenzfläche 210 kann die erste Referenzfläche 208 beispielsweise ringförmig umlaufen. Zwischen der ersten Referenzfläche 208 und der zweiten Referenzfläche 210 kann eine Übergangsfläche 212 vorgesehen sein. Die Übergangsfläche 212 kann beispielsweise gekrümmt oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein.
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Bei der Fertigung eines derartigen optischen Elements 200 ist es, beispielsweise zur Bearbeitung der Referenzflächen 208, 210 und/oder der Übergangsfläche 212, erforderlich, das optische Element 200 zu Spannen beziehungsweise Einzuspannen. Hierbei darf jedoch die Oberfläche 202 auf keinen Fall beschädigt, beispielsweise verkratzt, werden.
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3 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Bearbeitungs- und/oder Messmaschine 214 zum Bearbeiten und/oder Vermessen des optischen Elements 200. Die Bearbeitungs- und/oder Messmaschine 214 umfasst ein drehbar an oder in der Bearbeitungs- und/oder Messmaschine 214 gelagertes Spannfutter 216. Das Spannfutter 216 kann topfförmig ausgebildet sein und ist bevorzugt rotationssymmetrisch zu einer Symmetrie- oder Mittelachse 218 ausgebildet. Das Spannfutter 216 ist insbesondere ein Vakuumspannfutter.
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Das Spannfutter 216 kann mit Hilfe einer Antriebseinrichtung 220, insbesondere einer Maschinenspindel, um die Mittelachse 218 gedreht werden. Hierzu kann die Antriebseinrichtung 220 ein Antriebselement, beispielsweise einen Elektromotor, aufweisen. Das Spannfutter 216 umfasst einen planen Boden 222 und eine umlaufende Wandung 224. Der Boden 222 und die Wandung 224 können einteilig ausgebildet sein. Das Spannfutter 216 ist beispielsweise einteilig aus einem Aluminiumwerkstoff oder Stahlwerkstoff gefertigt. In dem Boden 222 kann ein Durchbruch vorgesehen sein, um das Spannfutter 216 mit einem Vakuum zu beaufschlagen. Der Boden 222 und die Wandung 224 bilden die topfförmige Geometrie des Spannfutters 216.
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Die Wandung 224 weist eine abgerundete Oberkante 226 auf. Eine Laufgenauigkeit der Oberkante 226 kann gegenüber einem Maschinentisch der Bearbeitungs- und/oder Messmaschine 214 ausgerichtet werden, so dass diese mit einer hohen Genauigkeit, insbesondere mit einer Genauigkeit von weniger als 1 µm, auf der Antriebseinrichtung 220 läuft.
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Das Spannfutter 216 ist Teil einer Spannvorrichtung 228 der Bearbeitungs- und/oder Messmaschine 214. Die Spannvorrichtung 228 umfasst neben dem Spannfutter 216 weiterhin eine Aufnahmeeinrichtung 230. Die Aufnahmeeinrichtung 230 ist dazu eingerichtet, das optische Element 200 zumindest abschnittsweise aufzunehmen. Die Aufnahmeeinrichtung 230 ist hierzu schalenförmig ausgebildet. Die Aufnahmeeinrichtung 230 kann beispielsweise aus einem Aluminiumwerkstoff oder Stahlwerkstoff gefertigt sein. Die Aufnahmeeinrichtung 230 kann einteilig ausgebildet sein.
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Die Aufnahmeeinrichtung 230 umfasst eine erste sphärische Oberfläche 232, die linienförmig umlaufend auf der Oberkante 226 des Spannfutters 216 aufliegt. Die erste Oberfläche 232 der Aufnahmeeinrichtung 230 ist der Oberfläche 202 des optischen Elements 200 abgewandt angeordnet. Die Aufnahmeeinrichtung 230 ist so ausgestaltet, dass die erste Oberfläche 232 der Aufnahmeeinrichtung 230 konzentrisch zu der Oberfläche 202 des optischen Elements 200 angeordnet ist. Das heißt, die beiden Oberflächen 202, 232 sind sphärisch und umfassen denselben Mittelpunkt 204, wobei die erste Oberfläche 232 der Aufnahmeeinrichtung 230 mit einem Radius 234 gekrümmt ist. Der Radius 234 ist dabei größer als der Radius 206.
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In der 3 sind die Radien 206, 234 als konvexe Radien dargestellt. Allerdings können die Radien 206, 234 auch konkav sein. In diesem Fall ist dann der Radius 234 der Oberfläche 232 der Aufnahmeeinrichtung 230 insbesondere kleiner als der Radius 206 der Oberfläche 202 des optischen Elements 200.
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Die Aufnahmeeinrichtung 230 umfasst weiterhin eine zweite sphärische Oberfläche 236, die der Oberfläche 202 des optischen Elements 200 zugewandt vorgesehen ist. Die zweite Oberfläche 236 kann, muss aber nicht, konzentrisch zu der ersten Oberfläche 232 positioniert sein. Die zweite Oberfläche 236 kann auch plan oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Die Aufnahmeeinrichtung 230 kann weiterhin eine plane Oberfläche 238 umfassen. Die Oberfläche 238 kann ringförmig ausgebildet sind.
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Die Aufnahmeeinrichtung 230 ist vorzugsweise ebenfalls rotationssymmetrisch zu der Mittelachse 218 aufgebaut. Die Aufnahmeeinrichtung 230 kann einen Durchbruch 240 umfassen, der beide Oberflächen 232, 236 durchbricht. Insbesondere verbindet der Durchbruch 240 einen zwischen dem Boden 222 des Spannfutters 216 und der ersten Oberfläche 232 der Aufnahmeeinrichtung 230 vorgesehenen Zwischenraum 242 fluidisch mit einem zwischen der zweiten Oberfläche 236 der Aufnahmeeinrichtung 230 und der Oberfläche 202 des optischen Elements 200 vorgesehenen Zwischenraum 244.
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Die Spannvorrichtung 228 kann ferner eine optionale Auflageeinrichtung 246 umfassen, die zwischen dem optischen Element 200 und der Aufnahmeeinrichtung 230, insbesondere zwischen der Oberfläche 202 des optischen Elements 200 und der zweiten Oberfläche 236 der Aufnahmeeinrichtung 230 angeordnet ist. Die Auflageeinrichtung 246 kann ringförmig ausgebildet sein und umläuft das optische Element 200 vollständig.
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Mit Hilfe der Auflageeinrichtung 246 kann das optische Element 200 fluiddicht gegenüber der Aufnahmeeinrichtung 230 abgedichtet werden. Hierzu ist die Auflageeinrichtung elastisch verformbar. Die Auflageeinrichtung 246 ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Beispielsweise kann die Auflageeinrichtung 246 ein elastisch verformbarer Polyurethanwerkstoff sein. Insbesondere ist die Auflageeinrichtung 246 eine sogenannte Vakuumfolie.
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Die Funktionalität der Spannvorrichtung 228 wird nachfolgend erläutert. Zunächst wird das optische Element 200 in die Aufnahmeeinrichtung 230 eingelegt. Dabei ist es nicht erforderlich, dass das optische Element 200 beziehungsweise eine der Referenzflächen 208, 210 relativ zu der Aufnahmeeinrichtung 230 ausgerichtet werden. Wie die 4 zeigt, kann das optische Element 200 auch verkippt in die Aufnahmeeinrichtung 230 eingelegt werden, so dass die Aufnahmeeinrichtung 230 beim Rotieren um die Mittelachse 218 unrund läuft.
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Anschließend wird, wie in den 3 und 5 gezeigt, die Aufnahmeeinrichtung 230 mitsamt dem optischen Element 200 auf dem Spannfutter 216 abgelegt. Alternativ kann das optische Element 200 auch in die Aufnahmeeinrichtung 230 eingelegt werden, wenn diese schon auf dem Spannfutter 216 abgelegt ist. Die erste Oberfläche 232 des Aufnahmeeinrichtung 230 liegt dann linienförmig auf der Oberkante 226 des Spannfutters 216 auf.
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Die Zwischenräume 242, 244 werden anschließend mit einem Vakuum beaufschlagt, wodurch die erste Oberfläche 232 der Aufnahmeeinrichtung 230 gegen die Oberkante 226 und die Oberfläche 202 des optischen Elements 200 gegen die Auflageeinrichtung 246 gepresst wird. Anschließend kann ein Messkopf 248 beispielsweise auf der ersten Referenzfläche 208 aufgesetzt werden. Der Messkopf 248 ist dabei der Bearbeitungs- und/oder Messmaschine 214 oder der Spannvorrichtung 228 zugeordnet. Der Messkopf 248 kann die erste Referenzfläche 208 berührend oder berührungslos erfassen.
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Das Spannfutter 216 wird nun mitsamt der Aufnahmeeinrichtung 230 und dem optischen Element 200 um die Mittelachse 218 gedreht und eine Höhenabweichung der ersten Referenzfläche 208 erfasst. Je nach den von dem Messkopf 248 erfassten Messwerten wird die Aufnahmeeinrichtung 230 anschließend mitsamt dem optischen Element 200 relativ zu dem Spannfutter 216 bewegt, so dass anschließend beim erneuten Rotieren der Spannvorrichtung 228 an der ersten Referenzfläche 208 ein Messwert erfasst wird, der idealerweise in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt. Das Ausrichten der Aufnahmeeinrichtung 230 mitsamt dem optischen Element 200 relativ zu dem Spannfutter 216 kann dabei in mehreren Iterationsschritten durchgeführt werden. Dieses Ausrichten oder Bewegen der Aufnahmeeinrichtung 230 mitsamt dem optischen Element 200 gegenüber dem Spannfutter 216 kann auch als „Kugeln“ bezeichnet werden.
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Eine Bewegung des optischen Elements 200 relativ zu der Aufnahmeeinrichtung 230 erfolgt dabei nicht. Hierdurch ist die Oberfläche 202 des optischen Elements 200 stets vor Beschädigungen, beispielsweise vor einem Verkratzen, geschützt. Sobald die erste Referenzfläche 208 ausgerichtet ist, kann beispielsweise die Übergangsfläche 212 bearbeitet, beispielsweise geschliffen, werden.
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6 zeigt ein schematisches Blockdiagramm des zuvor schon erläuterten Verfahrens zum Spannen des optischen Elements 200. In einem Schritt S1 werden das optische Element 200 und die Spannvorrichtung 228 bereitgestellt. In einem Schritt S2 wird die Aufnahmeeinrichtung 230 mit ihrer ersten Oberfläche 232 auf das Spannfutter 16, und insbesondere auf die Oberkante 226 des Spannfutters 216, aufgelegt. Anschließend wird in einem Schritt S3 das optische Element 200 in die Aufnahmeeinrichtung 230 eingelegt. Alternativ kann das Einlegen des optischen Elements 200 in die Aufnahmeeinrichtung 230 auch vor dem Auflegen der Aufnahmeeinrichtung 230 auf das Spannfutter 216, das heißt, vor dem Schritt S2, erfolgen. Vorzugsweise wird das optische Element 200 in dem Schritt S1 nicht direkt auf die Aufnahmeeinrichtung 230 aufgelegt, sondern auf die in der Aufnahmeeinrichtung 230 angeordnete Auflageeinrichtung 246. Die Auflageeinrichtung 246 ist jedoch optional.
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In einem Schritt S4 wird die Referenzfläche 208, 210 mit Hilfe eines Bewegens der Aufnahmeeinrichtung 230 mitsamt dem optischen Element 200 relativ zu dem Spannfutter 216 ausgerichtet. Dabei bewegt sich das optische Element 200 gegenüber der Aufnahmeeinrichtung 230 nicht. Ein Ausrichten des optischen Elements 200 gegenüber der Aufnahmeeinrichtung 230 ist dabei nicht erforderlich. Das heißt, das optische Element 200 muss gegenüber der Aufnahmeeinrichtung 230 nicht bewegt werden.
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Bei oder nach dem Schritt S3 wird die Aufnahmeeinrichtung 230 mitsamt dem optischen Element 200 mit Hilfe des Vakuums an dem Spannfutter 216 fixiert. Der Unterdruck ist dabei jedoch nur so hoch, dass die Aufnahmeeinrichtung 230 gegenüber dem Spannfutter 216 noch bewegt werden kann. Der Unterdruck kann bei dem Schritt S3 auch ganz entfallen. Der angelegte Unterdruck kann nach dem Schritt S4 nochmals erhöht werden, so dass die Aufnahmeeinrichtung 230 gegenüber dem Spannfutter 216 nicht mehr bewegbar ist. Somit kann nach dem Schritt S4 das optische Element 200 bearbeitet werden. Beispielsweise kann eine der Referenzflächen 208, 210 oder die Übergangsfläche 212 abtragend bearbeitet werden. Beispielsweise kann das optische Element 200 geschliffen werden.
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Während des Schritts S4 kann das Spannfutter 216 mitsamt der Aufnahmeeinrichtung 230 und dem optischen Element 200 immer wieder gedreht werden. Beispielsweise kann eine der Referenzflächen 208, 210 in dem Schritt S4 ausgerichtet werden, worauf auf das Ausrichten dann ein Rotieren oder Drehen des Spannfutters 216 mitsamt der Aufnahmeeinrichtung 230 und dem optischen Element 200 folgt. Nach dem Drehen kann dann die Referenzfläche 208, 210 erneut ausgerichtet werden. Das Ausrichten in dem Schritt S4 und das Drehen des Spannfutters 216 mitsamt der Aufnahmeeinrichtung 230 und dem optischen Element 200 wird solange durchgeführt, bis die von dem Messkopf 248 erfasste Abweichung einer Ist-Position von einer Soll-Position in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 100A
- EUV-Lithographieanlage
- 100B
- DUV-Lithographieanlage
- 102
- Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
- 104
- Projektionssystem
- 106A
- EUV-Lichtquelle
- 106B
- DUV-Lichtquelle
- 108A
- EUV-Strahlung
- 108B
- DUV-Strahlung
- 110
- Spiegel
- 112
- Spiegel
- 114
- Spiegel
- 116
- Spiegel
- 118
- Spiegel
- 120
- Photomaske
- 122
- Spiegel
- 124
- Wafer
- 126
- optische Achse
- 128
- Linse
- 130
- Spiegel
- 132
- Medium
- 200
- optisches Element
- 202
- Oberfläche
- 204
- Mittelpunkt
- 206
- Radius
- 208
- Referenzfläche
- 210
- Referenzfläche
- 212
- Übergangsfläche
- 214
- Bearbeitungs- und/oder Messmaschine
- 216
- Spannfutter
- 218
- Mittelachse
- 220
- Antriebseinrichtung
- 222
- Boden
- 224
- Wandung
- 226
- Oberkante
- 228
- Spannvorrichtung
- 230
- Aufnahmeeinrichtung
- 232
- Oberfläche
- 234
- Radius
- 236
- Oberfläche
- 238
- Oberfläche
- 240
- Durchbruch
- 242
- Zwischenraum
- 244
- Zwischenraum
- 246
- Auflageeinrichtung
- 248
- Messkopf
- M1
- Spiegel
- M2
- Spiegel
- M3
- Spiegel
- M4
- Spiegel
- M5
- Spiegel
- M6
- Spiegel
- S1
- Schritt
- S2
- Schritt
- S3
- Schritt
- S4
- Schritt
