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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Minimierung von parasitären Bewegungen von Komponenten in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleitertechnik.
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Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie mit Halte- und Positioniereinrichtungen für optische Elemente sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Die zur Abbildung verwendeten optischen Elemente für die oben beschriebene Anwendung, bei denen es sich insbesondere um Spiegel handeln kann, müssen mit höchster Präzision positioniert werden, um eine ausreichende Abbildungsqualität gewährleisten zu können. Zum Positionieren der Spiegel können Piezoaktuatoren, Piezoschrittantriebe, Elektromotoren und Pneumatik verwendet werden.
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Aus der
US 5 986 827 A ist ein Aktuator bzw. eine Hub- und Kippvorrichtung für ein optisches Element bekannt. Der Aktuator weist drei identische Federeinheiten, eine Struktur, auf welcher die Federeinheiten gelagert sind, und drei Linearaktuatoren auf. Für den Hub- und Kippmechanismus ist ein Innenring, welcher das optische Element trägt, mit drei sogenannten Bipoden vorgesehen, welche je zwei V-förmig angeordnete Stäbe mit Federgelenken an ihren Enden umfassen. Diese sind an einem Ende miteinander verbunden und sollen hauptsächlich nur entlang ihrer Längsachse Kräfte übertragen. Das Ende eines jeden Bipoden, an dem die Stäbe zusammengeführt sind, ist jeweils an einem Hebel befestigt. Dieser ist drehbar in der Struktur oder in dem Gehäuse gelagert und kann mit Stellschrauben gegenüber dem Gehäuse fixiert werden. Durch Verkippen der jeweiligen Hebel mit den Stellschrauben kann der Innenring mitsamt dem optischen Element sowohl in der Höhe verstellt als auch verkippt werden.
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Nachteilig an dem Aktuator bzw. der Hub- und Kippvorrichtung der
US 5 986 827 A ist, dass die Bahnkurve der Bewegung des Anbindungspunktes des Innenringes in der Ebene durch die Fertigungstoleranzen der Hebel und die Montagetoleranzen der Stellschrauben stark variiert. Dies führt zu einem Positionsfehler des Manipulators, wenn dieser nicht in einem geschlossenen Regelkreis geregelt wird und/oder der Fehler über einen aufwendigen individuellen Korrekturwert für jeden Freiheitsgrad ermittelt und in der Ansteuerung oder einer Tabelle dokumentiert und beim Positionieren des optischen Elementes angewendet wird.
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Unter Manipulatoren werden vorliegend mechanische Baugruppen verstanden, welche Aktuatoren und Kinematiken enthalten. Unter Kinematiken sollen insbesondere mechanische Anordnungen zur Umsetzung oder Führung von Bewegungen verstanden werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik löst.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Minimierung von parasitären Bewegungen einer Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage, wobei die Komponente über eine an einem Anbindungspunkt angreifende Kinematik mit einem Aktuator verbunden ist und wobei ein Sensor die Bewegung der Kinematik erfasst, umfasst folgende Verfahrensschritte:
- - Montage des Aktuators und Sensors mit einem nominellen Spacer, der zwischen dem Aktuator und dem Sensor und deren Befestigungspunkten angeordnet ist.
- - Bestimmung der Abweichung der Ist-Bewegung des Anbindungspunktes gegenüber einer Soll-Bewegung.
- - Berechnung eines unter Berücksichtigung der im vorherigen Schritt bestimmten Abweichung angepassten Spacers für den Aktuator und/oder den Sensor.
- - Montage des Aktuators und/oder Sensors mit angepasstem Spacer.
- - Wiederholung des zweiten bis vierten Verfahrensschrittes, bis ein vorbestimmter Sollwert erreicht ist.
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Unter einem nominellen Spacer ist ein Spacer zu verstehen, bei dessen Auslegung keine Fertigungs- und Montagetoleranzen der Kinematik, des Anbindungspunktes, des Aktuators und/oder des Sensors berücksichtigt wurden.
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Insbesondere kann der Aktuator und/oder Sensor durch den angepassten Spacer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Aktuators oder der Messrichtung des Sensors verschoben werden. Durch diese Verschiebung des Aktuators können beispielsweise Schwankungen der Hebellänge, die durch Fertigungstoleranzen bewirkt werden, korrigiert werden. Auch der Aktuatorangriffspunkt kann durch ein Verschieben des Aktuators beeinflusst werden. Bei der Verschiebung des Sensors senkrecht zur Messrichtung ändert sich der Referenzpunkt am Hebel und verändert so die Erfassung der Bewegung durch den Sensor. Dadurch kann die Übertragungsfunktion zwischen dem erfassten Sensorwert und dem Anbindungspunkt der Komponente, die von der Steuerung oder Regelung des Aktuators verwendet wird, beeinflusst werden.
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Weiterhin kann der Aktuator und/oder Sensor durch den angepassten Spacer um den Angriffspunkt des Aktuators oder um den Referenzpunkt der Kinematik gedreht werden. Unter dem Referenzpunkt der Kinematik wird in diesem Zusammenhang der Punkt des Hebels verstanden, dessen Bewegung durch den Sensor erfasst wird. Eine Verdrehung des Aktuators kann die Ausrichtung des Aktuators zum Hebel, also beispielsweise der Winkel zwischen der Bewegungsrichtung des Aktuators und der Längsachse des Hebels, optimieren, was zu geringeren parasitären Kräften auf den Hebel und dadurch auch zu einer Verbesserung der Genauigkeit führt. Ein Verdrehen des Sensors kann ähnlich wie bei einer Verschiebung einerseits zu einem anderen Referenzpunkt und zu einer Veränderung der Bahnkurve der durch den Sensor erfassten Bewegung des Hebels führen. Darüber hinaus kann der Aktuator und/oder der Sensor auch durch einen Spacer in Bewegungsrichtung des Aktuators oder in Messrichtung des Sensors eingestellt werden, was den Vorteil hat, dass der Anteil des Verfahrweges des Aktuators und des Messbereiches des Sensors, der für den Ausgleich von Fertigungs- und Montagetoleranzen verwendet werden muss, auf ein Minimum reduziert werden kann.
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Eine erfindungsgemäße Komponente erfährt nach einem der weiter oben beschriebenen Verfahren minimierte parasitäre Bewegungen. Eine solche optimierte Komponente kann beispielsweise als Bipod ausgebildet sein.
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Eine erfindungsgemäße Projektionsoptik umfasst eine weiter oben beschriebene Komponente. Die Projektionsoptik kann beispielsweise für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleitertechnik ausgebildete sein.
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Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage umfasst eine weiter oben beschriebene Projektionsoptik. Die Projektionsbelichtungsanlage kann beispielsweise für eine Nutzlichtwellenlänge von kleiner 100nm, insbesondere kleiner 20nm und insbesondere 13,5nm ausgebildet sein.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
- 1 den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage in der die Erfindung verwirklicht sein kann,
- 2 eine Detailansicht der Kinematik,
- 3 ein Diagramm, und
- 4 ein Flussdiagramm zu einem erfindungsgemäßen Verfahren.
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1 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie, in welcher die Erfindung Anwendung finden kann. Ein Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage 1 weist neben einer Lichtquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6 auf. Eine durch die Lichtquelle 3 erzeugte EUV-Strahlung 14 als optische Nutzstrahlung wird mittels eines in der Lichtquelle 3 integrierten Kollektors derart ausgerichtet, dass sie im Bereich einer Zwischenfokusebene 15 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 2 trifft. Nach dem Feldfacettenspiegel 2 wird die EUV-Strahlung 14 von einem Pupillenfacettenspiegel 16 reflektiert. Unter Zuhilfenahme des Pupillenfacettenspiegels 16 und einer optischen Baugruppe 17 mit Spiegeln 18, 19 und 20 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 2 in das Objektfeld 5 abgebildet.
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Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7, das von einem schematisch dargestellten Retikelhalter 8 gehalten wird. Eine lediglich schematisch dargestellte Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in eine Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 13 gehalten wird. Die Lichtquelle 3 kann Nutzstrahlung insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 120 nm emittieren.
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Die Erfindung kann ebenso in einer DUV-Anlage verwendet werden, die nicht dargestellt ist. Eine DUV-Anlage ist prinzipiell wie die oben beschriebene EUV-Anlage 1 aufgebaut, wobei in einer DUV-Anlage Spiegel und Linsen als optische Elemente verwendet werden können und die Lichtquelle einer DUV-Anlage eine Nutzstrahlung in einem Wellenlängenbereich von 100 nm bis 300 nm emittiert.
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2 zeigt eine Detailansicht, in der eine Kinematik 23 mit Aktuatoren 33.1,33.2 und Sensoren 35.1,35.2 dargestellt sind. Die Kinematik 23 umfasst einen Grundkörper 24, der mit einem Tragrahmen 21 verbunden ist, und auf beiden Seiten des Grundköpers 24 je zwei Hebel 25.1,25.2, 26.1,26.2. Der erste, längere Hebel 25.1,25.2 ist über ein erstes Gelenk 29.1,29.2 mit dem Grundkörper 24 verbunden, wobei das erste Gelenk 29.1,29.2 monolithisch ausgebildet ist. Der erste Hebel 25.1,25.2 ist über ein zweites Gelenk 30.1,30.2 mit einem zweiten, kürzeren Hebel 26.1,26.2 verbunden, der wiederum über ein drittes Gelenk 31.1,31.2 mit einem Anbindungsblock 27 verbunden ist. Der Anbindungsblock 27 ist an einem Anbindungspunkt 28 mit der Komponente 22 verbunden. Der Aktuator 33.1,33.2 ist an einem Aktuatorangriffspunkt 34.1,34.2 mit dem ersten Hebel 25.1,25.2 verbunden. Zwischen dem Aktuator 33.1,33.2 und dem Befestigungspunkt 39.1,39.2 am Grundkörper 24 ist ein Spacer 32.1, 32.2 angeordnet, über den die genaue Position und Ausrichtung des Aktuators 33.1,33.2 zum ersten Hebel 25.1,25.2 eingestellt werden kann. Dazu wird der Aktuator 33.1,33.2 zunächst mit einem nominellen Spacer 32.1,32.2 am Grundkörper 24 montiert. Unter einem nominellen Spacer ist ein Spacer zu verstehen, der keine Fertigungs- und Montagetoleranzen der Kinematik 23, des Anbindungspunktes 28, des Aktuators 33.1,33.2 und/oder des Sensors 35.1,35.2 berücksichtigt. Danach wird auch der Sensor 35.1,35.2 mit einem nominellen Spacer 38.1,38.2 am Befestigungspunkt 40.1,40.2 am Grundköper 24 montiert, wobei der Sensor 35.1,35.2 gegenüber einem Referenzpunkt 36.1,36.2 der Kinematik 23 angeordnet ist. Unter dem Referenzpunkt 36.1,36.2 der Kinematik 23 wird in diesem Zusammenhang der Punkt des ersten Hebels 25.1,25.2 verstanden, dessen Bewegung durch den Sensor 35.1,35.2 erfasst wird. Nun wird die Bewegung des Anbindungspunktes 28 erfasst und gegenüber einem Sollwert verglichen. Aus der Abweichung zwischen der Bewegung des Anbindungspunktes 28 der Kinematik 23 mit der Soll-Bewegung kann ein Spacer 32.1,32.2 berechnet werden, der durch die Verschiebung und/oder Verdrehung des Aktuators 33.1,33.2 die Bewegung des Anbindungspunktes 28 korrigiert. Anstelle des Aktuators 33.1,33.2 kann auch der Sensor 35.1,35.2 durch einen angepassten Spacer 38.1,38.2 gegenüber dem Referenzpunkt 36.1,36.2 der Kinematik 23 verschoben oder verdreht werden. Es können auch die Spacer 32.1,32.2,38.1,38.2 von dem Aktuator 33.1,33.2 und dem Sensor 35.1,35.2 angepasst werden. Nach der Montage des oder der angepassten Spacer 32.1,32.2,38.1,38.2 wird die Bewegung des Anbindungspunktes 28 erneut erfasst und mit der Sollbewegung verglichen. Liegt die erfasste Bewegung innerhalb eines vorher bestimmten Bereiches, ist die Montage beendet. Ist die Abweichung zur Soll-Bewegung noch zu groß, wird der oder die Spacer 32.1,32.2,38.1,38.2 nochmals angepasst und der Aktuator 33.1,33.2 und/oder der Sensor 35.1,35.2 mit dem weiter angepassten Spacer 32.1,32.2,38.1,38.2 erneut montiert.
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3 zeigt ein Diagramm, in dem zwei Bewegungskurven 37.x eines Anbindungspunktes 28 dargestellt sind. Die durch eine durchgezogene Linie dargestellte Bewegungskurve 37.1 ist beispielhaft für eine nach der Montage des Aktuators 33.1,33.2 und Sensors 35.1,35.2 mit nominellen Spacern 32.1,32.2,38.1,38.2 erfasste Bewegungskurve 37.1. Die Bewegung des Anbindungspunktes 28 ist durch die Kreisbewegung des Hebels 25.1,25.2 um das Gelenk 29.1,29.2 nicht linear. Die Abweichung b der Bewegungskurve von einer linearen Bewegung auf Grund der Nichtlinearitäten ist wegen der sehr kleinen Bewegungen, die im Bereich von wenigen µm liegen, vernachlässigbar. Die Abweichung der mittleren Steigung der Bewegungskurve 37.1, die durch die Montagetoleranzen und/oder Fertigungstoleranzen von den Hebeln 25.1,25.2, 26.1,26.2 und dem Aktuator 33.1,33.2 verursacht werden, kann dagegen so groß sein, dass die Anforderungen an die Genauigkeit der Positionierung der Komponente 22 nicht mehr erreicht werden können. Die gestrichelte Linie in 3 zeigt eine durch die Anpassung der Spacer 32.1,32.2,38.1,38.2 korrigierte Bewegungskurve 37.2, deren mittlere Steigung um den Winkel α korrigiert ist und nun der Soll-Steigung von 45° entspricht. Die verbleibenden Abweichungen b' der Bewegungskurve von einer linearen Bewegung sind wiederum die durch die Kreisbewegung verursachten Nichtlinearitäten. Diese können nur in einem sehr begrenzten Spielraum durch das Verschieben oder Verdrehen des Aktuators 33.1,33.2 oder Sensors 35.1,35.2 weiter minimiert werden. Zweckmäßigerweise wird die Bewegungskurve 37.2 so optimiert, dass sich die gemittelte Steigung der Bewegungskurve 37.2 mit der Kreisbahn in dem Punkt schneidet, in dem der Anbindungsblock 27 in einer nicht ausgelenkten Stellung befindet.
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4 zeigt ein mögliches Verfahren zur Minimierung von parasitären Bewegungen einer Komponente 22 einer Projektionsbelichtungsanlage 1, wobei die Komponente 22 über eine an einem Anbindungspunkt 28 angreifende Kinematik 23 mit einem Aktuator 33.1,33.2 verbunden ist und wobei ein Sensor 35.1,35.2 die Bewegung der Kinematik 23 erfasst und wobei zwischen dem Aktuator 33.1,33.2 und dem Sensor 35.1,35.2 und deren Befestigungspunkten 39.1,39.2, 40.1,40.2 ein Spacer 32.1,32.2,38.1,38.2 angeordnet ist.
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In einem ersten Verfahrensschritt 41 werden der Aktuator 33.1,33.2 und Sensor 35.1,35.2 mit einem nominellen Spacer 32.1,32.2,38.1,38.2 montiert.
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In einem zweiten Verfahrensschritt 42 wird die Abweichung der Ist-Bewegung des Anbindungspunktes 27 gegenüber einer Soll-Bewegung bestimmt.
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In einem dritten Verfahrensschritt 43 wird unter Berücksichtigung der im vorherigen Schritt bestimmten Abweichung ein angepasster Spacer 32.1,32.2,38.1,38.2 für den Aktuator 33.1,33.2 und/oder den Sensor 35.1,35.2 bestimmt.
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In einem vierten Verfahrensschritt 44 wird der Aktuator 33.1,33.2 und/oder Sensor 35.1,35.2 mit einem angepassten Spacer 32.1,32.2,38.1,38.2 montiert.
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In einem fünften Verfahrensschritt 45 wird der zweite bis vierte Verfahrensschritt solange wiederholt, bis ein vorbestimmter Sollwert erreicht ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Projektionsbelichtungsanlage
- 2
- Feldfacettenspiegel
- 3
- Lichtquelle
- 4
- Beleuchtungsoptik
- 5
- Objektfeld
- 6
- Objektebene
- 7
- Retikel
- 8
- Retikelhalter
- 9
- Projektionsoptik
- 10
- Bildfeld
- 11
- Bildebene
- 12
- Wafer
- 13
- Waferhalter
- 14
- EUV-Strahlung
- 15
- Zwischenfeldfokusebene
- 16
- Pupillenfacettenspiegel
- 17
- Baugruppe
- 18
- Spiegel
- 19
- Spiegel
- 20
- Spiegel
- 21
- Tragrahmen
- 22
- Komponente
- 23
- Kinematik
- 24
- Grundköper
- 25.1,25.2
- langer Hebel
- 26.1,26.2
- kurzer Hebel
- 27
- Anbindungsblock
- 28
- Anbindungspunkt
- 29.1, 29.2
- Erstes Gelenk
- 30.1,30.2
- Zweites Gelenk
- 31.1,31.2
- Drittes Gelenk
- 32.1,32.2
- Spacer bei Aktuator
- 33.1,33.2
- Aktuator
- 34.1,34.2
- Aktuatorangriffspunkt
- 35.1,35.2
- Sensor
- 36.1,36.2
- Referenzpunkt Kinematik
- 37.1,37.2
- Bewegungskurve
- 38.1, 38.2
- Spacer bei Sensor
- 39.1,39.2
- Befestigungspunkt Aktuator
- 40.1,40.2
- Befestigungspunkt Sensor
- 41
- Verfahrensschritt 1
- 42
- Verfahrensschritt 2
- 43
- Verfahrensschritt 3
- 44
- Verfahrensschritt 4
- 45
- Verfahrensschritt 5
- α
- Korrekturwinkel Steigung
- b
- Nichtlinearitätsfehler
- b'
- Nichtlinearitätsfehler
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5986827 A [0003, 0004]
