DE102018200954A1

DE102018200954A1 - Optisches Element zur Strahlführung von Abbildungslicht bei der Projektionslithographie

Info

Publication number: DE102018200954A1
Application number: DE102018200954.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Hembacher; Marwene Nefzi
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2019-07-25
Also published as: TW201935140A; WO2019141516A1; KR20200106903A; US20200333557A1; TWI814771B; US10989897B2

Abstract

Ein optisches Element (M) dient zur Strahlführung von Abbildungslicht bei der Projektionslithographie. Das optische Element (M) hat einen Grundkörper (18) und mindestens eine von diesem getragenen optische Fläche (19). Am Grundkörper (18) ist mindestens eine Kopplungseinheit (35) angeordnet. Diese dient zur Anbringung eines Ausgleichsgewichtselements (34) zur Kompensation einer Passedeformation der optischen Fläche (19). Es resultiert ein optisches Element, welches mit möglichst geringer Passedeformation am Einsatzort bereitgestellt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Element zur Strahlführung von Abbildungslicht bei der Projektionslithographie. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen justierten optischen Elements, eine abbildende Optik mit mindestens einem derartigen optischen Element, ein optisches System mit einer derartigen abbildenden Optik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauteils mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mit diesem Verfahren hergestelltes mikro- beziehungsweise nanostrukturiertes Bauteil.
Ein derartiges optisches Element ist bekannt aus der DE 10 2013 214 989 A1 . Abbildende Optiken der eingangsgenannten Art sind bekannt aus der WO 2016/188934 A1 und der WO 2016/166080 A1 .
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein optisches Element bereitzustellen, welches an einem Einsatzort eine möglichst geringe Passedeformation haben kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein optisches Element mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass mindestens eine Kopplungseinheit zur Anbringung eines Ausgleichsgewichtselements die Möglichkeit zur Kompensation, insbesondere zur Gewichtskompensation, einer Passedeformation der optischen Fläche des optischen Elements bietet. Je nach den Kompensationserfordernissen kann über die Kopplungseinheit ein entsprechendes Ausgleichsgewichtselement am Grundkörper angebracht werden. Die Masse und die Form des Ausgleichsgewichtselements kann dabei an jeweilige Anforderungen an die zu bewirkende Passedeformation sowie an bauliche Anforderungen angepasst werden. Die Anbringung des Ausgleichsgewichtselements über die Kopplungseinheit am Grundkörper kann lösbar und insbesondere reversible erfolgen. Die Kopplungseinheit kann derart ausgeführt sein, dass eine Positionierung des über diese Kopplungseinheit am Grundkörper angebrachten Ausgleichsgewichtselements relativ zum Grundkörper in den drei Freiheitsgraden der Translation und gegebenenfalls auch in den drei Freiheitsgraden der Rotation besser ist als 250 µm und insbesondere eine Toleranz von höchstens 100 µm hat. Eine derartige Positionsgenauigkeit, die über die Kopplungseinheit erreicht werden kann, kann auch deutlich besser sein, kann also besser sein als 100 µm und kann auch besser sein als 50 µm.
Eine zu kompensierende Passedeformation kann herstellungsbedingt und gegebenenfalls zusätzlich gravitationsbedingt sein. Es wurde erkannt, dass die Anforderungen an die Passegenauigkeit, also an die Übereinstimmung der Form optischer Flächen der optischen Elemente zur Strahlführung von Abbildungslicht bei der Projektionslithographie derart hoch sein können, dass eine Gewichtskraft, die unmittelbar oder mittelbar auf die optische Fläche wirkt, besonders die exakte Größe der Gewichtskraft am Einsatzort der Projektionsbelichtungsanlage, deren Bestandteil das betrachtete optische Element ist, eine Rolle spielt. Es wurde daher erkannt, dass es erforderlich sein kann, eine insbesondere einsatzortabhängige gravitationsbedingte Passedeformation der optischen Fläche zu berücksichtigen. Das mindestens eine Ausgleichsgewichtselement des optischen Elements kann für eine entsprechende Gewichtskompensation sorgen, sodass gravitationsbedingte Effekte auf die optische Fläche, besonders gravitationsbedingte Kraftunterschiede und deren Einfluss auf die Passe zwischen einem Spiegel-Herstellort einerseits und einem Spiegel-Einsatzort andererseits ausgeglichen werden können. Ein weiteres Beispiel für eine gravitationsbedingte Passedeformation, die mithilfe des mindestens einen Ausgleichsgewichts kompensiert werden kann, ist eine Deformation der optischen Fläche aufgrund einer gravitationsbedingten Kraftübertragung zwischen dem Grundkörper des optischen Elements und einer Lagerung des optischen Element beispielsweise in einem Halterahmen.
Eine Ausgestaltung nach Anspruch 2 hat sich als besonders geeignet herausgestellt. An der Spiegelrückseite lassen sich die Ausgleichsgewichts-elemente anbringen, ohne dass diese die optische Fläche stören. Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Ausgleichsgewichtselement am Rand des optischen Elements, also beispielsweise am Rand des Spiegels angebracht sein.
Eine Anbringung mindestens eines Ausgleichsgewichtselements über eine Kopplungseinheit im Bereich einer Schwerpunktachse nach Anspruch 3 sorgt für eine möglichst gut symmetrische Wirkung eines derart angebrachten Ausgleichsgewichts-elements. In vielen Fällen reicht dann die Anbringung genau eines Ausgleichsgewichtselements aus. Prinzipiell ist es möglich, auch mehrere Ausgleichsgewichtselemente im Bereich einer Schwerpunktachse des optischen Elements am Grundkörper anzubringen. Eine derartige Anbringung mehrerer Ausgleichsgewichtselemente im Bereich einer Schwerpunktachse eignet sich beispielsweise in Situationen, in denen die Schwerpunktachse selbst nicht zur Anbringung eines Ausgleichsgewichtselements zugänglich ist, beispielsweise wenn dort eine Durchtrittsöffnung im Grundkörper des optischen Elements vorliegt. In einem solchen Fall kann ein Ausgleichsgewichtselement oder es können mehrere Ausgleichsgewichtselemente im Bereich eines Randes einer derartigen Durchtrittsöffnung so angeordnet sein, dass sich in guter Näherung der Gewichtseffekt des mindestens einen Ausgleichsgewichtselements auf der Schwerpunktachse ergibt. Alternativ oder zusätzlich zu den vorstehend erläuterten Anordnungsvarianten der Kopplungseinheiten, die zu entsprechenden Anordnungsmöglichkeiten für die Ausgleichsgewichtselemente führen, kann mindestens ein Ausgleichsgewichtselement radial zwischen der Schwerpunktachse des optischen Elements und einem äußeren Randbereich des optischen Elements angebracht sein. Auch mindestens zwei derart radial insbesondere auf dem gleichen Radius zwischen der Schwerpunktachse und dem äußeren Randbereich des optischen Elements angeordnete Ausgleichsgewichtselemente sind möglich.
Bei einer Ausgestaltung nach Anspruch 4 können gezielt zusätzliche und von einer Rotationssymmetrie abweichende Freiheitsgrade bei der Gewichtskompensation einer gravitationsbedingten Passedeformation der optischen Fläche genutzt werden. Derart umfangsseitig angebrachte Kopplungseinheiten können auch ohne eine entsprechende Kopplungseinheit im Bereich der Schwerpunktachse des optischen Elements zum Einsatz kommen. Auch mehrere Kopplungseinheiten können zwischen zwei in Umfangsrichtung einander benachbarten Lagerstellen angeordnet sein.
Eine Ausgestaltung nach Anspruch 5 hat sich als besonders zweckmäßig herausgestellt.
Die Vorteile des optischen Elements mit mindestens einem Ausgleichselement nach Anspruch 6 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Kopplungseinheit bzw. die möglichen Anordnungen der Ausgleichsgewichtselemente bereits erläutert wurden. Über das mindestens eine Ausgleichselement ist eine Korrektur einer Überkompensation, also insbesondere ein negativer Deformationsvorhalt, zur Vorgabe einer nominalen Oberflächenform der optischen Fläche bzw. zur Korrektur der Passe möglich. Nicht alle am optischen Element vorhandenen Kopplungseinheiten müssen mit Ausgleichsgewichtselementen bestückt sein. Es können mehrere Ausgleichsgewichtselemente genutzt werden, die über verschiedene Kopplungseinheiten am Grundkörper angebracht sind. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, mehrere Ausgleichsgewichtselemente über ein und dieselbe Kopplungseinheit mit dem Grundkörper zu verbinden. Die Anordnung aus Kopplungseinheit und Ausgleichsgewichtselement kann so sein, dass hierüber eine reine Gewichtskrafteinleitung und/oder eine zusätzliche Drehmomenteinleitung in den Grundkörper gegeben ist.
Eine Ausgleichsgewichts-Vorratseinrichtung nach Anspruch 7 ermöglicht eine flexible Bestückung des optischen Elements mit Ausgleichsgewichtselementen. Dies kann zur Korrektur von im Betrieb am Einsatzort festgestellten Passedeformationen genutzt werden oder auch zum Ausgleich anderweitiger Abbildungsfehler, sodass das optische Element dann als aktives Korrekturelement genutzt werden kann.
Die Vorteile eines Herstellungsverfahrens für ein justiertes optisches Element nach Anspruch 8 entsprechen denen, die vorstehend im Zusammenhang mit dem optischen Element bereits erläutert wurden. Das Anbringen des mindestens einen Ausgleichsgewichtselements kann vor oder nach dem Verbringen des Rohlings an den Einsatzort der Anlage zur Projektionslithographie erfolgen. An den Ausgleichsgewichtselement-Anbringungsschritt kann sich noch ein Justageschritt des optischen Elements innerhalb der jeweiligen Baugruppe anschließen. Das optische Element kann Bestandteil einer Projektionsoptik und/oder Bestandteil einer Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage sein. Das Vermessen der Form der optischen Fläche kann am Einsatzort, der vom Herstellort verschieden sein kann, geschehen. Das Vermessen der Form der optischen Fläche kann unter Berücksichtigung bzw. unter Simulation der Verhältnisse am Einsatzort geschehen. Derartige Verhältnisse können eine vom Herstellort abweichende Gravitation am Einsatzort sein oder können durch Halterungseinflüsse oder eine Baulage des optischen Elements gebildet sein.
Die Varianten des Herstellungsverfahrens nach den Ansprüchen 9 und 10 haben sich als besonders geeignet herausgestellt.
Die Vorteile einer abbildenden Optik nach Anspruch 11, eines optischen Systems nach Anspruch 12, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, eines Herstellungsverfahrens für mikro- beziehungsweise nanostrukturierte Bauteile nach Anspruch 14 und eines mikro- beziehungsweise nanostrukturieren Bauteils nach Anspruch 15 entsprechen denjenigen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das erfindungsgemäße optische Element sowie auf das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für das justierte optische Element bereits erläutert wurden. Hergestellt kann mit der Projektionsbelichtungsanlage insbesondere ein Halbleiter-Bauteil, beispielsweise ein Speicherchip, werden.
Bei der Lichtquelle kann es sich um eine EUV-Lichtquelle handeln. Auch eine DUV-Lichtquelle, also beispielsweise eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 193 nm, kann alternativ zum Einsatz kommen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie;
2 in einem Meridionalschnitt eine Ausführung einer abbildenden Optik, die als Projektionsobjektiv in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 einsetzbar ist, wobei ein Abbildungsstrahlengang für Hauptstrahlen und für einen oberen und einen unteren Komastrahl dreier ausgewählter Feldpunkte dargestellt ist;
3 Randkonturen genutzter Spiegelflächen von Spiegeln der abbildenden Optik nach 2;
4 perspektivisch einen Grundkörper eines Spiegels der abbildenden Optik nach 2 mit einem am Grundkörper angebrachten Ausgleichsgewichtselement zur Gewichtskompensation einer gravitationsbedingten Passedeformation einer optischen Fläche des Spiegels, wobei das Ausgleichsgewichtselement im Bereich einer Schwerpunktachse des Spiegels am Grundkörper angebracht ist;
5 in einer zu 3 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer Anordnung von Ausgleichsgewichts-elementen, wobei neben einem Ausgleichsgewichtselement nach 3 noch weitere Ausgleichsgewichtselemente zwischen jeweils in Umfangsrichtung einander benachbarten Lagerstellen des Grundkörpers angebracht sind;
6 eine rückseitige Ansicht eines Grundkörpers eines Spiegels mit einer weiteren Anordnung von Ausgleichsgewichtselementen;
7 in einer zu 6 ähnlichen Darstellung eine zu 6 vergleichbare Anordnung von Ausgleichsgewichtselementen, ausgeführt jeweils mit einem Verbindungshebel zur Drehmomenteinleitung;
8 in einer zu 7 ähnlichen Ansicht eines der Ausgleichsgewichtselemente nach Art derjenigen von 7, mit zusätzlicher Veranschaulichung von Beweglichkeiten des Ausgleichsgewichtselements längs des Verbindungshebels einerseits und einer Schwenkbeweglichkeit des Verbindungshebels andererseits;
9 eine Seitenansicht des Ausgleichsgewichtselements nach 8, gesehen aus Blickrichtung IX in 8;
10 und 11 in zu den 8 und 9 ähnlichen Darstellungen eine weitere Ausführung eines Ausgleichsgewichtselements mit einem als Scheibe ausgeführten Verbindungshebel;
12 schematisch in einem Meridionalschnitt eine Ausführung des Spiegels mit mehreren, an einer Spiegelrückseite angeordneten Kopplungseinheiten zur Anbringung von Ausgleichsgewichtselementen, wobei beispielhaft drei angebrachte Ausgleichsgewichtselemente dargestellt sind;
13 bis 15 zu 12 ähnliche Momentaufnahmen bei der Herstellung (13 und 14) sowie beim Einsatz (15) des optischen Elements nach 12;
16 wiederum in einer zu 12 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung des optischen Elements mit Kopplungseinheiten nach 12 und einer zusätzlichen Vorratseinrichtung für Ausgleichsgewichtselemente.

Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie hat eine Lichtquelle 2 für Beleuchtungslicht beziehungsweise Abbildungslicht 3. Bei der Lichtquelle 2 handelt es sich um eine EUV-Lichtquelle, die Licht in einem Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 5 nm und 15 nm, erzeugt. Bei der Lichtquelle 2 kann es sich um eine plasmabasierte Lichtquelle (lasererzeugtes Plasma (laser-produced plasma, LPP), gasentladungserzeugtes Plasma (gas-discharge produced plasma, GDP)) oder auch um eine synchrotronbasierte Lichtquelle, zum Beispiel einen Freie-Elektronen-Laser (FEL) handeln. Bei der Lichtquelle 2 kann es sich insbesondere um eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 13,5 nm oder um eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 6,9 nm handeln. Auch andere EUV-Wellenlängen sind möglich. Generell sind sogar beliebige Wellenlängen, zum Beispiel sichtbare Wellenlängen oder auch andere Wellenlängen, die in der Mikrolithographie Verwendung finden können (zum Beispiel DUV, tiefes Ultraviolett) und für die geeigneten Laserlichtquellen und/oder LED-Lichtquellen zur Verfügung stehen (beispielsweise 365 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm, 129 nm, 109 nm), für das in der Projektionsbelichtungsanlage 1 geführte Beleuchtungslicht 3 möglich. Ein Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 ist in der 1 äußerst schematisch dargestellt.
Zur Führung des Beleuchtungslichts 3 von der Lichtquelle 2 hin zu einem Objektfeld 4 in einer Objektebene 5 dient eine Beleuchtungsoptik 6. Mit einer Projektionsoptik beziehungsweise abbildenden Optik 7 wird das Objektfeld 4 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9 mit einem vorgegebenen Verkleinerungsmaßstab abgebildet.
Zur Erleichterung der Beschreibung der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie der verschiedenen Ausführungen der Projektionsoptik 7 ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In der 1 verläuft die x-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Richtung verläuft nach links und die z-Richtung nach oben.
Das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 sind bei der Projektionsoptik 7 gebogen beziehungsweise gekrümmt und insbesondere teilringförmig ausgeführt. Ein Krümmungsradius dieser Feldkrümmung kann bildseitig 81 mm betragen. Ein entsprechender Ringfeldradius des Bildfeldes ist definiert in der WO 2009/053023 A2 . Eine Grundform einer Randkontur des Objektfeldes 4 beziehungsweise des Bildfeldes 8 ist entsprechend gebogen. Alternativ ist es möglich, das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 rechteckförmig auszuführen. Das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 haben ein xy-Aspektverhältnis größer als 1. Das Objektfeld 4 hat also eine längere Objektfelddimension in der x-Richtung und eine kürzere Objektfelddimension in der y-Richtung. Diese Objektfelddimensionen verlaufen längs der Feldkoordinaten x und y.
Die Projektionsoptik 7 hat eine x-Abmessung des Bildfeldes von 26 mm und eine y-Abmessung des Bildfeldes 8 von 1,2 mm.
Das Objektfeld 4 ist dementsprechend aufgespannt von der ersten kartesischen Objektfeldkoordinate x und der zweiten kartesischen Objektfeldkoordinate y. Die dritte kartesische Koordinate z, die senkrecht auf diesen beiden Objektfeldkoordinaten x und y steht, wird nachfolgend auch als Normalkoordinate bezeichnet.
Für die Projektionsoptik 7 kann das in der 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eingesetzt werden. Das optische Design der Projektionsoptik 7 nach den 2 und 3 ist bekannt aus der WO 2016/188934 A1 , auf deren Inhalt voll umfänglich Bezug genommen wird.
Die Bildebene 9 ist bei der Projektionsoptik 7 in der Ausführung nach 2 parallel zur Objektebene 5 angeordnet. Abgebildet wird hierbei ein mit dem Objektfeld 4 zusammenfallender Ausschnitt einer Reflexionsmaske 10, die auch als Retikel bezeichnet wird. Das Retikel 10 wird von einem Retikelhalter 10a getragen. Der Retikelhalter 10a wird von einem Retikelverlagerungsantrieb 10b verlagert.
Die Abbildung durch die Projektionsoptik 7 erfolgt auf die Oberfläche eines Substrats 11 in Form eines Wafers, der von einem Substrathalter 12 getragen wird. Der Substrathalter 12 wird von einem Wafer- beziehungsweise Substratverlagerungsantrieb 12a verlagert.
In der 1 ist schematisch zwischen dem Retikel 10 und der Projektionsoptik 7 ein in diese einlaufendes Strahlenbündel 13 des Beleuchtungslichts 3 und zwischen der Projektionsoptik 7 und dem Substrat 11 ein aus der Projektionsoptik 7 auslaufendes Strahlenbündel 14 des Beleuchtungslichts 3 dargestellt. Eine bildfeldseitige numerische Apertur (NA) der Projektionsoptik 7 ist in der 1 nicht maßstäblich wiedergegeben.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist vom Scannertyp. Sowohl das Retikel 10 als auch das Substrat 11 werden beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 in der y-Richtung gescannt. Auch ein Steppertyp der Projektionsbelichtungsanlage 1, bei dem zwischen einzelnen Belichtungen des Substrats 11 eine schrittweise Verlagerung des Retikels 10 und des Substrats 11 in der y-Richtung erfolgt, ist möglich. Diese Verlagerungen erfolgen synchronisiert zueinander durch entsprechende Ansteuerung der Verlagerungsantriebe 10b und 12a.
Die 2 zeigt das optische Design der Projektionsoptik 7. Die 2 zeigt die Projektionsoptik 7 in einem Meridionalschnitt, also den Strahlengang des Abbildungslichts 3 in der yz-Ebene. Die Projektionsoptik 7 nach 2 hat insgesamt zehn Spiegel, die in der Reihenfolge des Strahlengangs der Einzelstrahlen 15, ausgehend vom Objektfeld 4, mit M1 bis M10 durchnummeriert sind.
Dargestellt ist in der 2 der Strahlengang jeweils dreier Einzelstrahlen 15, die von drei in der 2 zueinander in der y-Richtung beabstandeten Objektfeldpunkten ausgehen. Dargestellt sind Hauptstrahlen 16, also Einzelstrahlen 15, die durch das Zentrum einer Pupille in einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 verlaufen, sowie jeweils ein oberer und ein unterer Komastrahl dieser beiden Objektfeldpunkte. Ausgehend vom Objektfeld 4 schließen die Hauptstrahlen 16 mit einer Normalen auf die Objektebene 5 einen Winkel CRA von 5,2 ° ein.
Die Objektebene 5 liegt parallel zur Bildebene 9.
Dargestellt sind in der 2 Ausschnitte der berechneten Reflexionsflächen der Spiegel M1 bis M10. Genutzt wird ein Teilbereich dieser berechneten Reflexionsflächen. Lediglich dieser tatsächlich genutzte Bereich der Reflexionsflächen ist zuzüglich eines Überstandes bei den realen Spiegeln M1 bis M10 tatsächlich vorhanden.
3 zeigt diesen tatsächlich genutzten Bereich der Reflexionsflächen der Spiegel M1 bis M10. Der Spiegel M10 hat eine Durchtrittsöffnung 17 zum Durchtritt des Abbildungslichts 3, das vom drittletzten Spiegel M8 hin zum vorletzten Spiegel M9 reflektiert wird. Der Spiegel M10 wird um die Durchtrittsöffnung 17 herum reflektiv genutzt. Alle anderen Spiegel M1 bis M9 haben keine Durchtrittsöffnung und werden in einem lückenlos zusammenhängenden Bereich reflektiv genutzt.
Die Spiegel M1 bis M10 sind als nicht durch eine rotationssymmetrische Funktion beschreibbare Freiformflächen ausgeführt. Es sind auch andere Ausführungen der Projektionsoptik 7 möglich, bei denen mindestens einer der Spiegel M1 bis M10 als rotationssymmetrische Asphäre ausgeführt ist. Eine Asphärengleichung für eine solche rotationssymmetrische Asphäre ist bekannt aus der DE 10 2010 029 050 A1 . Auch alle Spiegel M1 bis M10 können als derartige Asphären ausgeführt sein.
Eine Freiformfläche kann durch folgende Freiformflächengleichung (Gleichung 1) beschrieben werden: $\begin{array}{l} Z = \frac{c_{x} x^{2} + c_{y} y^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + k_{x}) {(c_{x} x)}^{2} - (1 + k_{y}) {(c_{y} y)}^{2}}} \\ + C_{1} x + C_{2} y \\ + C_{3} x^{2} + C_{4} xy + C_{5} y^{2} \\ + C_{6} x^{3} + \dots + C_{9} y^{3} \\ + C_{10} x^{4} + \dots + C_{12} x^{2} y^{2} + \dots + C_{14} y^{4} \\ + C_{15} x^{5} + \dots + C_{20} y^{5} \\ + C_{21} x^{6} + \dots + C_{24} x^{3} y^{3} + \dots + C_{27} y^{6} \\ + \dots \end{array}$
Für die Parameter dieser Gleichung (1) gilt:
Z ist die Pfeilhöhe der Freiformfläche am Punkt x, y, wobei x² + y²= r². r ist hierbei der Abstand zur Referenzachse der Freiformflächengleichung (x = 0; y = 0).
In der Freiformflächengleichung (1) bezeichnen C₁, C₂, C₃... die Koeffizienten der Freiformflächen-Reihenentwicklung in den Potenzen von x und y.
Im Falle einer konischen Grundfläche ist c_x, c_y eine Konstante, die der Scheitelpunktkrümmung einer entsprechenden Asphäre entspricht. Es gilt also c_x = 1/R_x und c_y = 1/R_y. k_x und k_y entsprechen jeweils einer konischen Konstante einer entsprechenden Asphäre. Die Gleichung (1) beschreibt also eine bikonische Freiformfläche.
Eine alternativ mögliche Freiformfläche kann aus einer rotationssymmetrischen Referenzfläche erzeugt werden. Derartige Freiformflächen für Reflexionsflächen der Spiegel von Projektionsoptiken von Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie sind bekannt aus der
US 2007-0058269 A1 .
Alternativ können Freiformflächen auch mit Hilfe zweidimensionaler Spline-Oberflächen beschrieben werden. Beispiele hierfür sind Bezier-Kurven oder nicht-uniforme rationale Basis-Splines (non-uniform rational basis splines, NURBS). Zweidimensionale Spline-Oberflächen können beispielsweise durch ein Netz von Punkten in einer xy-Ebene und zugehörige z-Werte oder durch diese Punkte und ihnen zugehörige Steigungen beschrieben werden. Abhängig vom jeweiligen Typ der Spline-Oberfläche wird die vollständige Oberfläche durch Interpolation zwischen den Netzpunkten unter Verwendung zum Beispiel von Polynomen oder Funktionen, die bestimmte Eigenschaften hinsichtlich ihrer Kontinuität und Differenzierbarkeit haben, gewonnen. Beispiele hierfür sind analytische Funktionen.
Die genutzten Reflexionsflächen der Spiegel M1 bis M10 werden von Grundkörpern getragen.
Der Grundkörper 18 kann aus Glas, aus Keramik oder aus Glaskeramik gefertigt sein. Das Material des Grundkörpers 18 kann so abgestimmt sein, dass dessen thermischer Expansionskoeffizient bei einer gewählten Betriebstemperatur des Spiegels M sehr nahe beim Wert 0 liegt und idealerweise exakt 0 ist. Ein Beispiel für ein derartiges Material ist Zerodur^®.
4 zeigt beispielhaft einen derartigen Grundkörper 18 perspektivisch. Die Blickrichtung ist dabei von einer Spiegelrückseite her, also von einer der reflektiv genutzten Spiegelfläche abgewandten Seite her. Die zur Reflexion genutzte optische Fläche ist in der 4 mit 19 bezeichnet.
Der in 4 gezeigt Spiegel M kann einer der vorstehend erläuterten Spiegel M1 bis M10 sein.
Am Grundkörper 18 angebracht ist bei der Ausführung des Spiegels M nach 4 ein Ausgleichsgewichtselement 20. Letzteres dient zur Gewichtskompensation einer gravitationsbedingten Passedeformation der optischen Fläche. Das Ausgleichsgewicht 20 dient also dazu, Passefehler der optischen Fläche 19 zu kompensieren, die aufgrund der Tatsache resultieren, dass der Spiegel M an einem Herstellungsort produziert wird, an dem die Gewichtskraft des Spiegels M eine andere ist als am Einsatzort des Spiegels M bei der Produktion von Halbleiter-Bauelementen mit einer Projektionsbelichtungsanlage, deren Bestandteil der Spiegel M ist.
Das Ausgleichgewichtselement 20 ist an der Rückseite 21 des Grundkörpers 18 über eine Kopplungseinheit angebracht. Beispiele für die Ausführung einer derartigen Kopplungseinheit werden im Zusammenhang mit den 12 f. noch erläutert. Das Ausgleichsgewichtselement 18 ist im Bereich einer in der 4 schematisch angedeuteten Schwerpunktachse SP des Spiegels M am Grundkörper 18 angebracht.
Das Ausgleichsgewichtselement 20 ist mit dem Grundkörper 18 formschlüssig über eine nicht näher dargestellte Hinterschneidungs-Rastung verbunden. Hierzu weist der Grundkörper 18 eine Ausnehmung mit einer Hinterschneidung auf, in die ein zur Ausnehmung komplementärer Abschnitt des Ausgleichsgewichtselements 20, diese Hinterschneidung hintergreifend, eingerastet beziehungsweise eingeklipst ist. Alternativ kann das Ausgleichsgewichtselement 20 mit dem Grundkörper 18 auch stoffschlüssig verbunden und/oder verschraubt sein.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung kann das Ausgleichsgewichtselement 20 mit dem Grundkörper 18 auch über eine zwischenliegende Interfaceplatte verbunden sein. Die Interfaceplatte kann ihrerseits einerseits mit dem Ausgleichsgewichtselement 20 und andererseits mit dem Grundkörper 18 formschlüssig oder stoffschlüssig verbunden sein, wie vorstehend im Zusammenhang mit der Verbindung des Ausgleichsgewichtselements 20 mit dem Grundkörper 18 bereits erläutert.
Der Grundkörper 18 hat mehrere Lagerstellen 22. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind dies drei Lagerstellen 22. Über diese Lagerstellen 22 ist der Grundkörper 18 in einer Lageraufnahme eines nicht dargestellten Halterahmens des Spiegels M gelagert.
Bei der Herstellung eines justierten optischen Elements nach Art des Spiegels M nach 4 wird folgendermaßen vorgegangen:
Zunächst wird ein Rohling des Spiegels M unter Berücksichtigung eines negativen Deformationsvorhaltes an einem Herstellungsort hergestellt. Die optische Fläche 19 wird dabei so vorgeformt, dass sie erst unter der Kraftwirkung mindestens eines Ausgleichsgewichtselements nach Art des Ausgleichsgewichtselements 20 die gewünschte Passe hat. Anschließend wird der so vorgefertigte Rohling an den Einsatzort der Projektionsbelichtungsanlage verbracht. Dort wird mindestens ein Ausgleichsgewichtselement nach Art des Ausgleichsgewichtselements 20 am Grundkörper 18 des Spiegels M unter Berücksichtigung der Gravitation am Einsatzort zur Gewichtskompensation einer gravitationsbedingten Passedeformation der optischen Fläche 19 angebracht. Diese beiden letzten Schritte „Verbringen des Rohlings an den Einsatzort“ und „Anbringen des mindestens einen Ausgleichsgewichtselements“ können auch, soweit die Gravitationskraft am Einsatzort ausreichend genau bekannt ist, vertauscht werden. Anschließend wird der Spiegel an seinem Einsatzort in der Projektionsbelichtungsanlage justiert.
Bei einer Variante des Spiegel-Herstellungsverfahrens kann bei der Herstellung des Rohlings des optischen Elements gleich ein Roh-Ausgleichsgewichtselement am Grundkörper des optischen Elements angebracht werden, welches den zu erwarteten gravitationsbedingten Effekt der Passedeformation der optischen Fläche überkompensiert. Zur Herstellung des justierten optischen Elements kann dann das Ausgleichsgewichtselement hinsichtlich seines Gewichtseffekts auf die optische Fläche durch Entfernen, zum Beispiel durch Abtrag, eines Teils des Ausgleichsgewichtselements leichter gemacht werden, bis der gewünschte Gewichtskompensationseffekt zum Erreichen der gewünschten Kompensation der Passedeformation erreicht ist. Diese Variante des Herstellungsverfahrens vermeidet es, an die bereits fertiggestellte optische Fläche nachträglich ein Austragselement anzubringen, was von sich aus zu einer unerwünschten Passedeformation führen könnte.
Bei Ausführung des Spiegels M als einem symmetrischen Spiegel aus Keramik mit einer Masse von 500kg, einem Durchmesser von 90cm und einer Dicke von 20cm beträgt eine theoretische Passedeformation, hervorgerufen durch eine Gravitationsvariation von 0,1 % ca. 350 pm. Durch die vorstehend beschriebene Gewichtskompensation mittels Ausgleichsgewichtselementen ist dieser Effekt auf ca. 13 pm reduzierbar. Es verbleiben nach der Kompensation also weniger als 4 % der ursprünglichen Passedeformation.
Generell lässt sich eine Kompensation der gravitationsbedingten Passedeformation auf einen Wert von weniger als 10 % der ursprünglichen, gravitationsbedingten Passedeformation erreichen.
5 zeigt eine weitere Ausführung eines optischen Elements am Beispiel eines Spiegels M mit gewichtskompensierter gravitationsbedingter Passedeformation der optischen Fläche. Komponenten und Funktionen, die vorstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 4 und insbesondere im Zusammenhang mit der 4 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmal im Einzelnen diskutiert.
Der Grundkörper 18 des Spiegels M nach 5 hat zusätzlich zum zentralen Ausgleichsgewichtselement 20 im Bereich der Schwerpunktachse SP weitere Ausgleichsgewichtselemente 23. Jeweils eines dieser weiteren Ausgleichsgewichtselemente 23 ist zwischen zwei in Umfangsrichtung um die Schwerpunktachse SP einander benachbarten Lagerstellen 22 angeordnet. Mithilfe einer solchen Ausführung mit mehreren Ausgleichsgewichts-elementen 20, 23 ergeben sich zusätzliche Freiheitsgrade bei der Gewichtskompensation der gravitationsbedingten Passedeformation. Auch die weiteren Ausgleichsgewichtselemente 23 sind über Kopplungseinheiten am Grundkörper 18 angebracht, die nachfolgend im Zusammenhang mit den 12 f. noch erläutert werden.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung einer Anordnung von Ausgleichgewichtselementen, die ansonsten der Ausführung nach 5 entspricht, fehlt das zentrale Ausgleichsgewichtselement 20 im Bereich der Schwerpunktachse SP.
6 zeigt eine rückseitige Ansicht des Spiegels M mit einer weiteren Anordnungsvariante der Ausgleichsgewichtselemente.
Bei der Anordnung nach 6 liegt ein zentral angeordnetes Ausgleichsgewichtselement 20 nach Art der Ausführungen aus den 4 und 5 vor. Zwischen zwei in Umfangsrichtung um die Schwerpunktachse SP einander benachbarten Lagerstellen 22 liegen bei der Ausführung nach 6 jeweils zwei Ausgleichsgewichtselemente 23 vor. Zusätzlich liegen radial zwischen der Schwerpunktachse SP und einem äußeren Randbereich 25 des Spiegels M weitere Ausgleichsgewichtselemente 26 vor, die zum zentralen Ausgleichsgewichtselement 20 den halben Abstand A beziehungsweise Radiuswert haben wie die zwischen den Lagerstellen 22 umfangsseitig angeordneten äußeren Ausgleichsgewichtselemente 23. Der Abstand zwischen dem zentralen Ausgleichsgewichtselement 20 und den zwischen benachbarten Lagerstellen 22 angeordneten, äußeren Ausgleichsgewichtselementen 23 ist in der 6 mit B bezeichnet. Bei der Ausführung nach 6 gilt also: B = 2A.
Auch die weiteren Ausgleichsgewichtselemente 26 sind über Kopplungseinheiten am Grundkörper 18 angebracht, die nachfolgend noch erläutert werden.
Auch andere Verhältnisse B/A im Bereich zwischen 1,1 und 10 sind möglich. Die Radial-Ausgleichsgewichtselemente 26 können alle den gleichen Abstand A zum zentralen Ausgleichsgewichtselement 20 haben. Alternativ ist es möglich, verschiedene Abstände A₁ , A₂ , ... zwischen den Radial-Ausgleichsgewichtselementen 26 und dem zentralen Ausgleichsgewichtselement 20 vorzusehen.
Insgesamt liegen bei der Anordnung der Ausgleichsgewichtselemente nach 6 neben dem zentralen Ausgleichsgewichtselement 20 drei Radial-Ausgleichsgewichtselemente 26 und sechs Umfangs-Ausgleichsgewichts-elemente 23, also insgesamt zehn Ausgleichsgewichtselemente vor. Je nach Anforderungen an den Ausgleich einer Passedeformation kann die Anzahl der Ausgleichsgewichtselemente beispielsweise im Bereich zwischen 5 und 25 liegen.
7 zeigt, bei grundsätzlich gleicher Anordnung der Ausgleichsgewichtselemente wie in 6, eine zur Ausführung nach den 4 bis 6 alternative Gestaltung von Ausgleichsgewichtselementen 27, die als Drehmoment-Ausgleichsgewichtselemente gestaltet sind. Insgesamt liegen bei der Ausführung nach 7 also zehn derartiger Drehmoment-Ausgleichsgewichtselemente 27 am Ort der Ausgleichsgewichtselemente 20, 23 und 26 der Ausführung nach 6 vor.
Die 8 und 9 verdeutlichen den Aufbau einer ersten Ausführung der Drehmoment-Ausgleichsgewichtselemente 27. Diese weisen jeweils ein Ausgleichsgewicht 28 auf, welches über einen Verbindungshebel 29 und ein als Interface gestaltetes zusätzliches Element 30 mit dem Grundkörper 18 verbunden ist. Das Interface 30 ist als Kopplungseinheit ausgebildet, die nachfolgend anhand der 12 f. noch erläutert wird.
Bei einer Orientierung des Spiegels M so, dass dessen Rückseite nach oben weist, verläuft eine Richtung einer Gewichtskraft G des Ausgleichsgewichts 28 des Drehmoment-Ausgleichsgewichts-elements 27, ausgehend vom Schwerpunkt des Ausgleichsgewichts 28 beabstandet zu einem Verbindungsbereich, über den der Verbindungshebel 29 mit dem Grundkörper 18 verbunden ist, also beabstandet zum zusätzlichen Element (Interface) 30. Es resultiert ein Drehmoment, welches das Drehmoment-Ausgleichsgewichtselement 27 in den Grundkörper 18 des Spiegels M einleitet. Die Drehmomenteinleitung kann zu einer gezielten Änderung der Passe der gegenüberliegenden, zur Reflexion genutzten optischen Fläche 19 des Spiegels genutzt werden.
Beim Drehmoment-Ausgleichsgewichtselement 27 kann neben der Größe des eingeleiteten Drehmoments auch dessen Richtung einstellbar vorgegeben werden. Zur Vorgabe der Größe des eingeleiteten Drehmoments kann das Ausgleichsgewicht 28 längs des Verbindungshebels 29 relativ zu diesem verlagert werden, wie in der 8 durch einen Doppelpfeil in Längsrichtung des Verbindungshebels 29 angedeutet ist.
Über diese Verlagerung des Ausgleichsgewichts 28 längs des Verbindungshebels 29 erfolgt eine Einstellung einer effektiven Länge des Verbindungshebels 29 und damit des absolut eingeleiteten Drehmoments. Diese Verstellung des Ausgleichsgewichts 28 längs des Verbindungshebels 29 kann stufenlos erfolgen. Eine Fixierung des Ausgleichsgewichts 28 am Verbindungshebel 29 kann beispielsweise magnetisch erfolgen.
Eine Richtung des mit dem Drehmoment-Ausgleichsgewichtselement 27 in den Grundkörper 18 eingeleiteten Drehmoments kann über eine Schwenkeinstellung des Verbindungshebels 29 um eine Schwenkachse SA vorgegeben werden, wie in der 8 durch einen weiteren Doppelpfeil angedeutet ist. Das zusätzliche Element 30 kann dabei mit einem Schwenklager zum Grundkörper 18 ausgeführt sein, welches in einer vorgegebenen Schwenkposition des Verbindungshebels 29 relativ zum Grundkörper 18 fixierbar ist, sodass der Verbindungshebel 29 in dieser Schwenkposition fixiert ist.
Anhand der 10 und 11 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Drehmoment-Ausgleichsgewichtselements 31 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 und insbesondere unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Anstelle eines länglichen Verbindungshebels 29 wie bei der Ausführung aus den 7 bis 9 hat das Drehmoment-Ausgleichsgewichtselement 31 einen scheibenförmigen Verbindungshebel 32. Ein Zentralbereich 33 des Verbindungshebels 32 ist über das zusätzliche Element (Interface) 30 mit dem Grundkörper 18 verbunden. Das Ausgleichsgewicht 28 kann auf der dem zusätzlichen Element 30 abgewandten Oberseite des Verbindungshebels 32 in zwei Dimensionen verlagert werden, was in der 10 durch zwei gekreuzte Doppelpfeile im Bereich des Ausgleichsgewichts 28 angedeutet ist. Über diese Verlagerung mit zwei Translationsfreiheitsgraden kann sowohl der Betrag als auch die Einleitungsrichtung des Drehmoments des Drehmoment-Ausgleichsgewichtselements 31 einstellbar vorgegeben werden. Eine Schwenk- bzw. Drehbarkeit des Verbindungshebels 32 ist bei dieser Ausführung nicht erforderlich, ist grundsätzlich aber auch möglich.
Anhand der 12 bis 16 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Spiegels als optisches Element mit über Kopplungseinheiten angebrachten Ausgleichsgewichtselementen beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 und insbesondere unter Bezugnahme auf die 4 bis 11 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Ausgleichsgewichtselemente 34 nach Art der Ausgleichsgewichtselemente 20, 23, 26 sowie 27 der Ausführungen nach den 4 bis 11 sind in den 12 bis 15 schematisch als Ausgleichsgewichtselemente 34 dargestellt. Je größer die Fläche des jeweils dargestellten Ausgleichsgewichtselements 34 ist, desto größer ist dessen Gewicht bzw. desto größer ist dessen maximal einleitbarer maximaler Drehmoment-Beitrag.
Schematisch sind in den 12 bis 16 auch Lagerstellen 22 zur Lagerung des Grundkörpers 18 am Halterahmen der Projektionsoptik 7 angedeutet.
Am Grundkörper 18 des Spiegels M nach den 12 bis 16 ist mindestens eine Kopplungseinheit 35 angebracht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind dies sechs derartige Kopplungseinheiten 35. Je nach Ausführung des optischen Elements M kann die Anzahl derartiger Kopplungseinheiten 35 im Bereich zwischen eins und dreißig, im Bereich zwischen eins und zehn und beispielsweise im Bereich zwischen drei und zehn liegen. Von den in den 12 bis 16 dargestellten sechs Kopplungseinheiten 35 sind in der 12 drei mit Ausgleichsgewichten 34 mit verschiedenen Massen bestückt.
Die Kopplungseinheiten 35 sind an der Spiegelrückseite 21 des Spiegels M angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können die Kopplungseinheiten 35 auch im Bereich des Umfangs des Grundkörpers 18 und insbesondere am Rand des Grundkörpers 18 angebracht sein.
Mindestens eine der Kopplungseinheiten 35 kann, wie bei den Ausführungen nach den 4 bis 7, im Bereich einer Schwerpunktachse des optischen Elements M am Grundkörper 18 angeordnet sein.
Anordnungen der Kopplungseinheiten 35 am Grundkörper 18 können den Anordnungen der Ausgleichsgewichtselemente entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 bereits erläutert wurden.
Die Kopplungseinheit 35 kann als magnetisches Interface ausgeführt sein und kann insbesondere einen Dauermagneten aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Kopplungseinheit 35 einen Elektromagneten aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Kopplungseinheit 35 auch zur formschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Anordnung jeweils mindestens eines Ausgleichsgewichts ausgeführt sein.
Mindestens eine oder auch einige der Kopplungseinheiten 35 können so am optischen Element M angeordnet sein, dass sie auch bei in die Projektionsbelichtungsanlage 1 eingebautem optischen Element M zugänglich bleiben, sodass in eingebautem Zustand des optischen Elements M eine Gewichtskompensation einer Passedeformation der optischen Fläche 19 über eine Änderung der Anordnung entsprechender Ausgleichsgewichtselemente 34 erfolgen kann.
Mindestens eine oder auch einige der Kopplungseinheiten 35 können als integrale Bestandteile von Spiegelentkopplungseinrichtungen beispielsweise in Form von Zapfen ausgestaltet sein. Derartige Spiegelentkopplungseinrichtungen dienen dazu, Auswirkungen äußerer Lasten auf das optische Element M und insbesondere auf dessen optische Fläche zu minieren oder ganz zu vermeiden.
Die Kopplungseinheit 35 ist so gestaltet, dass das Ausgleichsgewichtselement 34 sich mit einer Positions- bzw. Verlagerungstoleranz von maximal 100 µm bewegen kann. Dies stellt die Funktion der Gewichtskompensation insbesondere beim Transport und gegebenenfalls einer Transporterschütterung sicher. Drifteffekte können vermieden werden.
In der 12 ist zudem die Richtung der Gewichtskraft F_G eingezeichnet, die von der Spiegelrückseite 21 her in Richtung der optischen Fläche 19 wirkt, wie dies bei typischer Orientierung der Projektionsoptik 7 im in die Projektionsbelichtungsanlage 1 eingebautem Zustand beim letzten Spiegel im Abbildungsstrahlengang vor dem Bildfeld der Fall ist.
Auch für umgekehrt eingebaute Spiegel M, bei denen die Gewichtskraft F_G von der optischen Fläche hin zur Spiegelrückseite wirkt, lässt sich eine entsprechende Gewichtskompensation durch an der Spiegelrückseite über entsprechende Kopplungseinheiten 35 „hängend“ angeordnete Ausgleichsgewichtselemente 34 realisieren.
Entsprechendes gilt für schräg stehende Spiegel, bei denen zusätzlich eine Drehmomenteinleitung auch ohne die Ausgestaltung als Drehmoment-Ausgleichsgewichtselement nach den 7 bis 11 gegeben ist. Bei stehendem Spiegel mit vertikal angeordneter Spiegelrückseite 21 kann über nach Art der 12 angebrachte Ausgleichsgewichtselemente 34 ebenfalls ein Drehmoment in den Grundkörper 18 zur Gewichtskompensation einer Passedeformation der optischen Fläche 19 eingeleitet werden.
Eine Herstellung des optischen Elements M mit Hilfe der Kopplungseinheiten 35, über die Ausgleichsgewichtselemente 34 anbringbar sind, wird nachfolgend anhand der 13 bis 15 erläutert.
13 zeigt einen Rohling des optischen Elements M, der mit den Kopplungseinheiten 35, aber noch ohne Ausgleichsgewichtselemente 34 ausgestaltet ist. Bei der Herstellung des Rohlings wird die optische Fläche 19 unter Berücksichtigung eines negativen Deformationsvorhaltes gefertigt. Dies kann entweder dadurch geschehen, dass der Einfluss der nominalen Ausgleichsgewichtselemente 34 zur Überführung einer Ist-Form der optischen Fläche 19 in eine vorgegebene Soll-Form bei der Fertigung des Rohlings nach 13 vorgehalten wird oder es kann auch der Rohling unter Einsatz einer Nominal-Bestückung mit Herstellungs-Ausgleichsgewichts-elementen 34, bei denen die Soll-Form der optischen Fläche 19 erreicht werden soll, geschehen.
Nach der Fertigung des Rohlings gemäß 13 wird die Form der optischen Fläche vermessen. Diese Vermessung der Ist-Form der optischen Fläche 19 kann am Einsatzort des optischen Elements M erfolgen, der vom Herstellort verschieden sein kann. Alternativ kann das Vermessen am Herstellort unter Berücksichtigung bzw. unter Simulation der Verhältnisse am Einsatzort geschehen. Zu berücksichtigende Verhältnisse am Einsatzort können sein ein Gravitationsunterschied zwischen dem Herstellort und dem Einsatzort, Einflüsse einer Halterung am Einsatzort sowie Einflüsse einer Baulage des Spiegels M am Einsatzort auf die Ist-Form der optischen Fläche 19.
Nach dem Vermessen der optischen Fläche wird mindestens ein Ausgleichsgewichtselement 34 über die Kopplungseinheit 35 am Grundkörper 18 des optischen Elements M zur Kompensation einer nach dem Vermessen ermittelten Passedeformation der optischen Fläche 19 angebracht.
14 zeigt eine nominale Korrektur des negativen Deformationsvorhaltes, bei dem derjenige Satz an Ausgleichsgewichtselementen 34 angebracht ist, der dazu führt, dass die Ist-Form der optischen Fläche 19 unter ansonsten idealen Bedingungen die Soll-Form einnimmt.
15 zeigt eine für eine beispielhafte Systemkorrektur notwendige Massenverteilung der Ausgleichsgewichtselemente 34. Zusätzlich zum Satz der nominalen Ausgleichsgewichtselemente 34 sind zwei Ausgleichsgewichtselemente 34' hinzugekommen, die für eine Deformation 36 der optischen Fläche 19 sorgen, die in der 15 stark übertrieben dargestellt ist. Diese Deformation 36 kann entweder eine gewünschte Soll-Form sein oder kann zur Vorkompensation eines Halterungs- oder Einbaulage-Einflusses dienen.
Durch Anbringen entsprechender Kompensations-Ausgleichsgewichts-elemente 34, 34' wird eine Soll-Oberflächenform der optischen Fläche innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen erreicht. Am Einsatzort des optischen Elements M kann ein Anbringen von weiteren Ausgleichsgewichtselementen 34' zur Kompensation einer einsatzortabhängigen Passedeformation der optischen Fläche 19 erfolgen.
16 zeigt eine zusätzliche Ausgleichsgewichts-Vorratseinrichtung 37. Über diese ist eine automatisierte Bestückung des optischen Elements M mit Ausgleichsgewichtselementen 34, 34' gegeben. Die Ausgleichsgewichts-Vorratseinrichtung hat eine Bestückungseinheit 38, die zum Transport insbesondere genau eines Ausgleichsgewichtselements 34 bzw. 34' ausgeführt ist. Hierzu hat die Bestückungseinheit 38 eine komplementär zum jeweiligen Ausgleichsgewichtselement 34, 34' geformte Aufnahme. Die Bestückungseinheit 38 kann das Ausgleichsgewichtselement 34, 34' mechanisch und/oder magnetisch haltern.
Über eine in der 16 schematisch als Flaschenzug angedeutete Verlagerungseinheit 39 ist ein Transport der jeweiligen Ausgleichsgewichtselemente 34, 34' zwischen einer Vorratsposition in einem nicht dargestellten Ausgleichsgewichts-Vorratsspeicher und einer Einsatzposition am Ort der jeweiligen Kopplungseinheit 35 gegeben.
Zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils wird die Projektionsbelichtungsanlage 1 folgendermaßen eingesetzt: Zunächst werden die Reflexionsmaske 10 beziehungsweise das Retikel und das Substrat beziehungsweise der Wafer 11 bereitgestellt.
Anschließend wird eine Struktur auf dem Retikel 10 auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers 11 mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Durch Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht wird dann eine Mikro- oder Nanostruktur auf dem Wafer 11 und somit das mikrostrukturierte Bauteil erzeugt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013214989 A1 [0002]
WO 2016/188934 A1 [0002, 0024]
WO 2016/166080 A1 [0002]
WO 2009/053023 A2 [0021]
DE 102010029050 A1 [0034]
US 20070058269 A1 [0040]

Claims

Optisches Element (M; M1 bis M10) zur Strahlführung von Abbildungslicht (3) bei der Projektionslithographie, - mit einem Grundkörper (18) und mindestens einer vom Grundkörper (18) getragenen optischen Fläche (19), gekennzeichnet durch mindestens eine am Grundkörper (18) angeordnete Kopplungseinheit (35) zur Anbringung eines Ausgleichsgewichtselements (20; 20, 23; 23; 26; 27; 34) zur Kompensation einer Passedeformation der optischen Fläche (19).
Optisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (M; M1 bis M10) als Spiegel ausgeführt ist, wobei die Kopplungseinheit (35) am Grundkörper (18) an einer von der optischen Fläche (19) angewandten Spiegelrückseite (21) angeordnet ist.
Optisches Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kopplungseinheit (35) im Bereich einer Schwerpunktachse (SP) des optischen Elements (M; M1 bis M10) am Grundkörper (18) angeordnet ist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (18) umfangsseitig über mehrere Lagerstellen (22) in einer Lageraufnahme eines Halterahmens des optischen Elements (M; M1 bis M10) gelagert ist, wobei mindestens eine Kopplungseinheit (35) zwischen zwei in Umfangsrichtung einander benachbarten Lagerstellen (22) angeordnet ist.
Optisches Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen allen in Umfangsrichtung einander benachbarten Lagerstellen (22) jeweils eine Kopplungseinheit (35) angeordnet ist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Ausgleichsgewichtselement (20; 20, 23; 23;26;27;34), welches über die Kopplungseinheit (35) mit dem Grundkörper (18) verbunden ist.
Optisches Element nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Ausgleichsgewichts-Vorratseinrichtung (37), über die eine automatisierte Bestückung des optischen Elements (M; M1 bis M10) mit Ausgleichsgewichtselementen (20; 20, 23; 23;26;27;34; 34') erfolgt.
Verfahren zur Herstellung eines justierten optischen Elements (M; M1 bis M10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit folgenden Schritten: - Herstellung eines Rohlings des optischen Elements (M; M1 bis M10) einschließlich der mindestens einen Kopplungseinheit (35) unter Berücksichtigung eines negativen Deformationsvorhaltes, - Vermessen der Form der optischen Fläche (19), - Anbringen mindestens eines Ausgleichsgewichtselements (20; 20, 22; 23; 34; 34, 34') über die Kopplungseinheit (35) am Grundkörper (18) des optischen Elements (M) zur Kompensation einer Passedeformation der optischen Fläche.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Herstellort durch Anbringen von Kompensations-Ausgleichsgewichts-elementen (34; 34, 34') eine Soll-Oberflächenform der optischen Fläche (19) innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Einsatzort ein Anbringen von weiteren Ausgleichsgewichtselementen (34') zur Kompensation einer einsatzortabhängigen Passedeformation der optischen Fläche (19) erfolgt.
Abbildende Optik (7) mit mindestens einem optischen Element (M1 bis M10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Abbildung eines Objektfeldes (4), in dem ein abzubildendes Objekt (10) anordenbar ist, in ein Bildfeld (8), in dem ein Substrat (11) anordenbar ist.
Optisches System - mit einer abbildenden Optik nach Anspruch 11, - mit einer Beleuchtungsoptik (6) zur Beleuchtung des Objektfeldes (4) mit Beleuchtungslicht (3) einer Lichtquelle (2).
Projektionsbelichtungsanlage mit einem optischen System nach Anspruch 12 und mit einer Lichtquelle (2) zur Erzeugung des Beleuchtungslichts (3).
Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten: - Bereitstellen eines Retikels (10) und eines Wafers (11), - Projizieren einer Struktur auf dem Retikel (10) auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers (11) mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, - Erzeugen einer Mikro- beziehungsweise Nanostruktur auf dem Wafer (11).
Strukturiertes Bauteil, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 14.