DE102017220122A1

DE102017220122A1 - Anordnung zur Halterung eines optischen Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102017220122A1
Application number: DE102017220122.3A
Authority: DE
Inventors: Rodolfo Rabe
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2017-04-18
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2018-10-18
Also published as: DE102017206494A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Halterung eines optischen Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage mit wenigstens einem Aktor, welcher eine steuerbare Kraft auf das optische Element ausübt, wobei zwischen dem Aktor und dem optischen Element wenigstens ein elastisches Mehrschichtlager (110, 210, 310, 410, 411, 510, 610, 710, 711, 712, 810, 811, 812, 911, 912) angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Halterung eines optischen Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
Stand der Technik
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, 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.
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. Diese Spiegel können z.B. auf einem Trägerrahmen befestigt und wenigstens teilweise manipulierbar ausgestaltet sein, um eine Bewegung des jeweiligen Spiegels in sechs Freiheitsgraden (d.h. hinsichtlich Verschiebungen in den drei Raumrichtungen x, y und z sowie hinsichtlich Rotationen R_x, R_y und R_z um die entsprechenden Achsen) zu ermöglichen. Hierdurch können etwa im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage auftretende Änderungen der optischen Eigenschaften z.B. infolge von thermischen Einflüssen, Fertigungstoleranzen, Drifteffekten in den Materialien der einzelnen Komponenten etc. kompensiert werden.
Dabei ist es insbesondere bekannt, diverse Verbindungselemente und Gelenke in einer parallelen oder seriellen kinematischen Kette anzuordnen, um jeweils eine Bewegung eines optischen Elements in einer bestimmten Richtung zu ermöglichen bzw. zu blockieren und um in Kombination mit Aktoren eine präzise Manipulation des jeweiligen optischen Elements zu ermöglichen. Gebräuchliche Gelenke in der Kinematik sind z.B. in einem Freiheitsgrad wirksame Gelenke wie Drehgelenke oder prismatische Gleitstangen, in zwei Freiheitsgraden wirksame Gelenke wie zylindrische Drehgelenke sowie in drei Freiheitsgraden wirksame Gelenke wie Kugelgelenke.
Bei den in Lithographie-Anwendungen typischerweise benötigten geringen Stellwegen (z.B. im einstelligen Millimeterbereich) hat sich z.B. Verwendung von Festkörpergelenken in Form von Kreuzgelenken (mit zwei Kippgelenken mit orthogonaler Ausrichtung der Kippachsen zueinander) bewährt. Insbesondere kann, wie in 10 schematisch angedeutet, ein stabförmiges Bauteil 1000 bzw. Pin in seinen jeweiligen Endabschnitten zwei solcher Kreuzgelenke 1001, 1002 aufweisen, um u.a. zu erreichen, dass der Pin eine vergleichsweise hohe Steifigkeit in axialer Richtung zur Übertragung einer Kraft bzw. Bewegung aufweist, wohingegen in allen anderen Richtungen nur eine geringe Steifigkeit bzw. eine Entkopplung vorliegt.
Allerdings können in der Praxis je nach konkreter Anwendung Probleme daraus resultieren, dass durch die vorstehend beschriebenen Festkörpergelenke keine vollständige Entkopplung zwischen axialer Steifigkeit (entlang der Antriebsrichtung des Aktors) und Biegesteifigkeit (d.h. Steifigkeit hinsichtlich der Rotationen R_x und R_y um die zur axialen Richtung senkrechte x- bzw. y-Achse) erzielt wird. In der Praxis stellt es daher eine anspruchsvolle Herausforderung dar, ein optisches Element wie z.B. einen Spiegel von hohem Gewicht unter Aufrechterhaltung einer möglichst hohen Steifigkeit in axialer Richtung bei zugleich relativ geringer lateraler Steifigkeit bzw. Biegesteifigkeit zu aktuieren. Dieses Problem wird umso gravierender, wenn die Aktuierung bzw. Bewegung des optischen Elements über einen vergleichsweise großen Bewegungsbereich von mehreren Millimetern (mm) realisiert werden soll.
Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf WO 2005/026801 A2 , DE 10 2011 004 299 A1 , US 8,911,153 B2 , US 8,511 997 B2 und US 8,275,585 B2 sowie die Publikation E.I. Rivin: „Properties and prospective applications of ultra thin layered rubber-metal laminates for limited travel bearings“, Tribology International, Februar 1983, Seiten 17-25, verwiesen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zur Halterung eines optischen Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welche bei flexibler Einsetzbarkeit in unterschiedlichen Konfigurationen eine verbesserte Entkopplung der in voneinander verschiedenen Freiheitsgraden auftretenden Steifigkeiten ermöglicht.
Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Halterung eines optischen Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage weist wenigstens einen Aktor auf, welcher eine steuerbare Kraft auf das optische Element ausübt, wobei zwischen dem Aktor und dem optischen Element wenigstens ein elastisches Mehrschichtlager angeordnet ist.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines elastischen Mehrschichtlagers zwischen dem Aktor und dem optischen Element kann insbesondere - etwa im Vergleich zu den eingangs beschriebenen Festkörpergelenken (z.B. im Aufbau eines mit Kreuzgelenken versehenen Pins) eine verbesserte Entkopplung zwischen axialer Steifigkeit entlang der Antriebsrichtung des Aktors und Biegesteifigkeit (d.h. Steifigkeit hinsichtlich der Rotationen R_x und R_y um die zur axialen Richtung senkrechte x- bzw. y-Achse) erzielt werden. Diese Entkopplung hat wiederum eine geringere Sensitivität gegenüber in axialer Richtung wirkenden Lasten zur Folge, so dass etwa eine Erhöhung der in axialer Richtung wirkenden Last ohne oder mit nur geringer mechanischer Spannung hinsichtlich der Rotationen R_x und R_y um die zur axialen Richtung senkrechte x- bzw. y-Achse möglich ist.
Zugleich kann ein größerer Bewegungsbereich hinsichtlich der Rotationen R_x und R_y realisiert werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, dass bereits durch das elastische Mehrschichtlager selbst eine Dämpfungswirkung erzielt werden kann, ohne dass hierzu der Einbau separater Dämpfungselemente und somit zusätzlicher Bauraum und konstruktiver Aufwand erforderlich ist. Eine solche Dämpfungswirkung kann z.B. wünschenswert sein, um Querresonanzen zu dämpfen bzw. um in regelungstechnischer Hinsicht über die Dämpfung zu verhindern, dass eine mit Querresonanzen einhergehende Resonanzüberhöhung in der Übertragungsfunktion zum Ausdruck kommt.
Des Weiteren bietet das erfindungsgemäße elastische Mehrschichtlager wie im Weiteren noch ausgeführt die Möglichkeit zur Unterbringung von Kühlkanälen, ohne dass hierzu eigens zusätzlicher Bauraum benötigt wird.
Mit der Einbringung solcher Kühlkanäle kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass in dem erfindungsgemäßen Mehrschichtlager einsetzbare geeignete elastische Materialien bzw. Elastomere etwa im Vergleich zu Metallen eine geringe Wärmeleitfähigkeit und einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen. Durch die Einbringung von Kühlkanälen können trotz dieser Materialeigenschaften eine zu starke Aufheizung des jeweiligen optischen Elements, eine durch die Wärmeausdehnung des elastischen Materials bewirkte Positionsveränderung des optischen Elements sowie eine Materialdegradation und gegebenenfalls damit einhergehende Kontaminationsprobleme verhindert werden.
Insgesamt werden durch die Erfindung die vorstehend genannten Funktionalitäten in einem besonders kompakten Aufbau realisiert, welcher z.T. mit einem „monolithischen“ Design vergleichbar ist. Die Erfindung kann damit auch in unterschiedlichen Konfigurationen durch Ersatz der jeweiligen herkömmlichen Festkörpergelenke zum Einsatz kommen.
Dabei besteht ein weiterer Vorteil der in dem erfindungsgemäßen Aufbau vorhandenen Kühlkanäle darin, dass - im Gegensatz zu herkömmlichen Festkörpergelenken mit einer über das jeweilige metallische Material stattfindenden Wärmeleitung - eine Entkopplung zwischen der in dem erfindungsgemäßen Aufbau über die Kühlkanäle bereitgestellten Kühlrate und den in den jeweiligen Freiheitsgraden auftretenden Steifigkeiten gegeben ist.
In Ausführungsformen der Erfindung kann insbesondere ein Kugelgelenk realisiert werden, welches eine geringe Drehsteifigkeit (hinsichtlich der Rotationen R_x und R_y um die zur axialen Richtung senkrechte x- bzw. y-Achse) bei zugleich hoher axialer und lateraler Steifigkeit aufweist.
Dabei wird gemäß der Erfindung bewusst eine - etwa im Vergleich zu herkömmlicherweise verwendeten Festkörpergelenken - erhöhte, über das erfindungsgemäße elastische Mehrschichtlager zu übertragende Aktuatorkraft in Kauf genommen. Hierbei macht sich die Erfindung aber den Umstand zunutze, dass dieser Nachteil sowie weitere, mit der Realisierung eines elastischen Mehrschichtlagers zunächst verbundene Nachteile durch geeignete Wahl der Designparameter (insbesondere hinsichtlich Geometrie sowie Materialwahl) minimiert werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Mehrschichtlager handelt es sich um eine alternierende Aufeinanderfolge von vergleichsweise starren, unelastischen bzw. unnachgiebigen Schichten und vergleichsweise nachgiebigen, elastischen Schichten, wobei die letzteren eine Relativbewegung zwischen den jeweils angrenzenden starren Schichten ermöglichen. In Ausführungsformen handelt es sich bei dem Material der nachgiebigen Schichten um Kautschuk (Gummi). Dieses Material weist einerseits ein vergleichsweise hohes Kompressionsmodul auf und kann als quasi inkompressibel angesehen werden, besitzt andererseits aber zugleich ein vergleichsweise niedriges Schermodul, wobei die sich hieraus ergebende Anisotropie bereits materialbedingt z.B. eine Größenordnung betragen und je nach Art und Weise der Deformation noch höher sein kann. Dabei ist zu beachten, dass die mechanischen Eigenschaften des elastischen (z.B. Gummi-) Materials signifikant von Amplitude und Frequenz der Deformation abhängig sind mit der Folge, dass die Steifigkeit davon abhängig ist, „wie schnell“ die jeweilige Komponente deformiert wird bzw. ob die Materialeigenschaften im quasi-statischen oder im dynamischen Betrieb betrachtet werden.
Erfindungsgemäß kann die vorstehend beschriebene Anisotropie dahingehend ausgenutzt werden, dass die axiale Steifigkeit ohne Änderung der Steifigkeit in lateraler Richtung erhöht werden kann. Unter „Steifigkeit in lateraler Richtung“ ist das Verhältnis von Querkraft zu Querauslenkung am Ort des Aktors zu verstehen, wobei die „Querkraft“ die Kraftkomponente senkrecht zur Antriebsachse (z.B. des Pins) bezeichnet. Die Erfindung ist somit insbesondere vorteilhaft in Szenarien mit Anbindung eines optischen Elementes an einen Aktor über einen Pin anwendbar, welcher eine hohe Steifigkeit nur in axialer Richtung zur Übertragung einer Kraft bzw. Bewegung entlang der Antriebsrichtung eines Aktors aufweist, wohingegen in allen anderen Richtungen nur eine geringe Steifigkeit vorliegt.
In dem erfindungsgemäßen Mehrschichtlager kann insbesondere über die Anzahl aufeinanderfolgender Schichten das Verhältnis zwischen der axialen Steifigkeit und der Schersteifigkeit verändert werden. Dabei kann über die Hinzufügung von starren Schichten der für eine Deformation des elastischen Materials bzw. Gummis zur Verfügung stehende Raum reduziert werden. Die Unterteilung in eine Anzahl N Schichten führt nicht zu einer Änderung der Schersteifigkeit (so dass z.B. ein zylindrischer Körper aus Gummi mit gegebener Höhe und gegebenem Durchmesser dieselbe laterale Steifigkeit besitzt wie dasselbe, in N Schichten unterteilte Volumen), wobei jedoch die axiale Steifigkeit infolge der Unterteilung in N Schichten um den Faktor N größer ist als die axiale Steifigkeit für das ursprüngliche, nicht unterteilte Volumen.
In einem alternierenden Schichtaufbau aus einer Anzahl N von elastischen (Elastomer-)Schichten und jeweils angrenzenden starren Schichten können die Scher- bzw. Kompressionssteifigkeit wie folgt definiert werden: $K_{S} = \frac{A \cdot G}{t}$
und $K_{C} = \frac{A \cdot E_{C}}{t \cdot N}$
Hierbei bezeichnet A die Lastfläche, G den Schermodul, E_c den effektiven Kompressionsmodul und t die Dicke der einzelnen Schichten aus elastischem Material (d.h. die Werte sind in einem Mehrschichtlager aus N Schichten für die jeweiligen einzelnen Schichten angegeben.
Das effektive Kompressionsmodul ist eine Funktion der Elastomereigenschaften und der Geometrie des Mehrschichtlagers: $E_{C} = E_{0} \cdot (1 + 2 \cdot ϕ \cdot S^{2})$
Hierbei bezeichnen E₀ bzw. ϕ das jeweilige E-Modul bzw. den Kompressionsfaktor, und S bezeichnet den Formfaktor, der wie folgt definiert ist: $S = \frac{L a s t b e r e i c h}{f r e i e S e i t e n f l ä c h e}$
Dabei ist unter der freien Seitenfläche die frei deformierbare, nicht von den oberhalb bzw. unterhalb angrenzenden starren Schichten begrenzte Seitenfläche des Elastomers zu verstehen. Beispielsweise gilt bei rechteckiger Geometrie $S \frac{L ä n g e \cdot B r e i t e}{2 \cdot t \cdot (L ä n g e + B r e i t e)}$
Hierbei bezeichnet t die Dicke der einzelnen elastischen (Elastomer-)Schichten. Im Vergleich zu einem Aufbau mit nur einer Einzelschicht aus elastischem Material ist der Formfaktor S für das Mehrschichtlager N-mal größer, wobei der Wert des effektiven Kompressionsmoduls E_c quadratisch mit dem Wert des Formfaktors (d.h. proportional mit S²) ansteigt.
Eine Unterteilung der Gesamtdicke des Elastomermaterials in eine Mehrzahl einzelner Schichten entspricht einer seriellen Hintereinanderschaltung bzw. Stapelung vergleichsweise dünnerer Einzelschichten. Dies ist in einem mechanischen System äquivalent zur einer seriellen Hintereinanderschaltung von steiferen Federn, wobei die einzelne Federsteifigkeit rascher ansteigt im Vergleich zur linearen Abnahme aufgrund der seriellen Hintereinanderschaltung. Die Schersteifigkeit bleibt hingegen unverändert, da die (Gesamt-)Dicke des elastischen Materials für den in eine Mehrzahl einzelner Schichten unterteilten Aufbau unverändert bleibt.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Mehrschichtlager ein Material auf, welches Kautschuke, z.B. Fluorkautschuke (FKM), fluorierte Elastomere oder Perfluorkautschuke (FFKM) enthält. Die vorstehenden Materialien sind beispielsweise zum Einsatz in der vorliegend insbesondere avisierten Anwendung der Mikrolithographie geeignet. In weiteren Ausführungsformen können auch andere Kautschukmaterialien (in anderen Anwendungen u.U. beispielsweise auch fluorierter Silikonkautschuk oder Tetrafluorethylen / Propylen-Kautschuk (FEPM)) zur Anwendung kommen. Grundsätzlich können in dem erfindungsgemäßen Mehrschichtlager u.U. auch Materialien zum Einsatz kommen, welche typischerweise nicht als EUV-kompatibel angesehen werden. Hierbei macht sich die Erfindung den Umstand zunutze, dass je nach dem konkreten Design des erfindungsgemäßen Mehrschichtlagers nur ein vergleichsweise geringer Anteil des elastischen Materials freiliegt bzw. der Umgebung ausgesetzt ist.
Die Erfindung betrifft ferner eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Figurenliste
Es zeigen

1-9 schematische Darstellungen zur Erläuterung möglicher Ausführungsformen der Erfindung;
10 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Verbindungselements zur Übertragung axialer Lasten bzw. Ermöglichung einer Relativbewegung zwischen zwei Komponenten zur Erläuterung einer möglichen Anwendung der Erfindung; und
11 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt zunächst eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt eine Anwendung der Erfindung in einer Baugruppe zur Aktuierung einer Spiegelfacette, die z.B. Bestandteil eines Feldfacettenspiegels oder Pupillenfacettenspiegels in einer Beleuchtungseinrichtung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage sein kann. Derartige Facettenspiegel sind aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln oder Spiegelfacetten aufgebaut, welche jeweils zum Zwecke der Justage oder auch zur Realisierung bestimmter Beleuchtungswinkelverteilungen herkömmlicherweise über Festkörpergelenke und Aktoren kippbar ausgelegt sind.
Gemäß 1a-b weist die dargestellte Anordnung anstelle eines herkömmlichen Festkörpergelenks ein elastisches Mehrschichtlager 110 auf, welches - wie in der vergrößerten Detailansicht von 1b angedeutet - aus einer alternierenden Aufeinanderfolge aus ersten Schichten 110a aus einem unelastischen ersten Material und zweiten Schichten 110b aus einem elastischen zweiten Material (z.B. einem Polymer, insbesondere Kautschuk) aufgebaut ist.
Durch geeignete Wahl der Anzahl N von ersten Schichten 110a bzw. zweiten Schichten 110b sowie der geometrischen Form des Mehrschichtlagers 110 können die in unterschiedlichen Freiheitsgraden bestehenden Steifigkeiten, insbesondere die in axialer Richtung (z-Richtung im dargestellten Koordinatensystem) vorhandene Steifigkeit relativ zur Dreh- bzw. Biegesteifigkeit entsprechend den Freiheitsgraden R_x, R_y bzw. R_z nach Wunsch eingestellt werden. Bei der vorstehend beschriebenen Einstellung des Verhältnisses zwischen axialer Steifigkeit einerseits und Dreh- bzw. Biegesteifigkeit andererseits kann der Umstand ausgenutzt werden, dass bei dem erfindungsgemäß eingesetzten Mehrschichtlager 110 - wie bereits vorstehend beschrieben - eine besonders gute Entkopplung dieser Steifigkeiten vorliegt, wobei insbesondere durch Erhöhung der Anzahl N der in der alternierenden Anordnung vorhandenen Schichten bei gleichem Gesamtvolumen an elastischem (zweitem) Material die axiale Steifigkeit ohne gleichzeitige Beeinflussung der Dreh- bzw. Biegesteifigkeit erhöht werden kann.
In beispielhaften Ausführungsformen kann etwa das Verhältnis der Steifigkeit der mechanischen Kopplung in axialer Richtung (bezogen auf die Antriebsachse des Aktors) relativ zur Drehsteifigkeit um diese Antriebsachse möglichst hoch gewählt werden und lediglich beispielhaft wenigstens 100, insbesondere wenigstens 1.000, betragen.
Wie ebenfalls in 1a schematisch dargestellt ist, weist die Anordnung ferner Kühlkanäle 120 auf, über welche eine zu starke Aufheizung des zu aktuierenden optischen Elements bzw. der Spiegelfacette 105 sowie auch eine durch die Wärmeausdehnung insbesondere des elastischen Materials im Mehrschichtlager 110 bewirkte Positionsveränderung verhindert werden kann. Ferner werden durch ausreichende Kühlung auch Degradationen vorhandener Bondkontakte sowie hiermit einhergehende Kontaminationsprobleme vermieden.
Des Weiteren wird in dem elastischen Mehrschichtlager 110 aufgrund der aus elastischem Material hergestellten (zweiten) Schichten 110b bereits eine Dämpfungswirkung erzielt, ohne dass hierzu der Einbau separater Dämpfungselemente und somit zusätzlicher Bauraum und konstruktiver Aufwand erforderlich ist.
Insgesamt weist die in 1a gezeigte Anordnung einen besonders kompakten Aufbau auf, wobei die vorstehend beschriebenen Funktionalitäten - d.h. die Bereitstellung der gewünschten Steifigkeiten in unterschiedlichen Freiheitsgraden, die erzielte Kühlfunktionalität sowie die Dämpfungswirkung - in einem „monolithischen“ Design ohne aufwändigen Zusammenbau erreicht werden können.
Wie in den schematischen Darstellungen von 2 und 3, und 4a-b angedeutet kann ferner auch die geometrische Form des Mehrschichtlagers (in 2-3 mit „210“ bzw. „310“ und in 4a-b- mit „410“ bzw. „411) bezeichnet) als weiterer Parameter variiert werden, um eine Änderung der in den unterschiedlichen Freiheitsgraden bestehenden Steifigkeiten und insbesondere eine Reduzierung der Dreh- bzw. Biegesteifigkeit in den Freiheitsgraden R_x und R_y zu erzielen.
5 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer möglichen Realisierung eines Kugelgelenks mit einem erfindungsgemäßen Mehrschichtlager 510, wobei ferner analog zu 1 Kühlkanäle 520 vorgesehen sind.
In einer weiteren Anwendung kann wie in 6a-b angedeutet in den beiden Endabschnitten eines stabförmigen Bauteils bzw. Pins 600 jeweils ein erfindungsgemäßes elastisches Mehrschichtlager 610 eingesetzt werden, wodurch die entsprechenden Festkörpergelenke in der herkömmlichen Anordnung von 10 ersetzt werden können.
7a-c zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung möglicher Realisierungen eines Kugelgelenks auf Basis des erfindungsgemäßen Mehrschichtlagers (in 7a-c mit „711“, „712“ bzw. „713“ bezeichnet), bei denen jeweils eine möglichst geringe Dreh- bzw. Biegesteifigkeit in den Freiheitsgraden R_x und R_y bei zugleich hoher axialer und lateraler Steifigkeit erzielt wird.
8a-c zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung möglicher Realisierungen einer reduzierten Beweglichkeit durch Modifikation der Form des Mehrschichtlagers (in 8a-c mit „811“, „812“ bzw. „813“ bezeichnet), wobei insbesondere ein Beispiel mit gesperrtem Rz-Freiheitsgrad (d.h. blockierter Drehung um die z-Achse) dargestellt ist.
9a-b zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung einer möglichen Segmentierung des Mehrschichtlagers (in 9a-b mit „911“ bzw. „912“ bezeichnet) mit der Folge, dass eine axiale Last direkt auf den zentralen Gelenkpunkt gerichtet wird.
11 zeigt eine lediglich schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage 10, in welcher die vorliegende Erfindung beispielhaft realisierbar ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf den Einsatz im EUV beschränkt, sondern in weiteren Anwendungen auch z.B. in einer für den Betrieb im DUV (z.B. bei einer Arbeitswellenlänge von ca. 193nm oder von ca. 157nm) ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage vorteilhaft realsierbar.
Gemäß 11 weist eine Beleuchtungseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage 10 einen Feldfacettenspiegel 13 und einen Pupillenfacettenspiegel 14 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 13 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 11 und einen Kollektorspiegel 12 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 14 sind ein erster Teleskopspiegel 15 und ein zweiter Teleskopspiegel 16 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein unter streifendem Einfall betriebener Umlenkspiegel 17 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines in 7 lediglich angedeuteten Projektionsobjektivs mit Spiegeln 31-36 lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 31 auf einem Maskentisch 30 angeordnet, die mit Hilfe eines Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 41 auf einem Wafertisch 40 befindet.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann zur Halterung bzw. Aktuierung eines beliebigen Spiegels in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage 10 von 11 (einschließlich der im Feldfacettenspiegel 13 oder Pupillenfacettenspiegel 14 vorhandenen Spiegelfacetten) eingesetzt werden.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2005/026801 A2 [0007]
DE 102011004299 A1 [0007]
US 8911153 B2 [0007]
US 8511997 B2 [0007]
US 8275585 B2 [0007]

Claims

Anordnung zur Halterung eines optischen Elementes in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit: • wenigstens einem Aktor, welcher eine steuerbare Kraft auf das optische Element ausübt; • wobei zwischen dem Aktor und dem optischen Element wenigstens ein elastisches Mehrschichtlager (110, 210, 310, 410, 411, 510, 610, 710, 711, 712, 810, 811, 812, 911, 912) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrschichtlager eine alternierende Aufeinanderfolge aus ersten Schichten (110a) aus einem unelastischen ersten Material und zweiten Schichten (110b) aus einem elastischen zweiten Material aufweist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material ein Polymer aufweist.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material der Gruppe angehört, welche Kautschuke, insbesondere Fluorkautschuke (FKM), fluorierte Elastomere oder Perfluorkautschuke (FFKM), enthält.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das elastische Mehrschichtlager (110, 510) wenigstens ein Kühlkanal (520, 520) integriert ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das elastische Mehrschichtlager ein Kugelgelenk gebildet wird.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aktor und dem optischen Element eine mechanische Kopplung in Form eines Pins (600) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwei elastische Mehrschichtlager (610) aufweist, von denen jedes an jeweils einem Endabschnitt des Pins (600) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Aktoren eine Gewichtskraftkompensationseinrichtung zur Ausübung einer Kompensationskraft auf das optische Element ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element ein Spiegel ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element eine Spiegelfacette eines Facettenspiegels ist, welcher eine Mehrzahl unabhängig voneinander verstellbarer Spiegelfacetten aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese für den Betrieb bei einer Arbeitswellenlänge von weniger als 200nm, insbesondere von weniger als 160nm ausgelegt ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese für den Betrieb bei einer Arbeitswellenlänge von weniger als 30nm, insbesondere von weniger als 15nm, ausgelegt ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.