DE102020201041B4

DE102020201041B4 - Optisches System für eine Lithographieanlage

Info

Publication number: DE102020201041B4
Application number: DE102020201041.2A
Authority: DE
Inventors: Wayne Jaenich; Roman Orlik; Tobias Krafczyk; Eugen Anselm
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2020-01-29
Filing date: 2020-01-29
Publication date: 2021-08-05
Anticipated expiration: 2040-01-30
Also published as: DE102020201041A1

Abstract

Optisches System (200) für eine Lithographieanlage (100A, 100B), aufweisend
ein optisches Element (202), und
zumindest einen Schwingungstilger (300A, 300B, 300C) für eine Lithographieanlage (100A, 100B), umfassend
ein Gehäuse (302),
eine um das Gehäuse (302) umlaufende Tilgermasse (332),
ein erstes elastisch verformbares Element (342, 368, 370), und
ein zweites elastisch verformbares Element (344, 372, 374),
wobei die Tilgermasse (332) in einer Hochrichtung (z) des Schwingungstilgers (300A, 300B, 300C) betrachtet zwischen dem ersten elastisch verformbaren Element (342, 368, 370) und dem zweiten elastisch verformbaren Element (344, 372, 374) angeordnet ist,
wobei das erste elastisch verformbare Element (342, 368, 370) und das zweite elastisch verformbare Element (344, 372, 374) unter einer entlang der Hochrichtung (z) wirkenden Vorspannung (F) stehen, und
wobei die Vorspannung (F) einstellbar ist, um eine Eigenfrequenz des Schwingungstilgers (300A, 300B, 300C) zu verändern,
dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Schwingungstilger (300A, 300B, 300C) rückseitig an dem optischen Element (202) vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System für eine Lithographieanlage mit einem verstimmbaren Tilger, der an der Rückseite eines optischen Elements montiert ist.
Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Bei solchen EUV-Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellenlänge reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.
Im Betrieb, beispielsweise im Belichtungsbetrieb, einer derartigen Lithographieanlage kann es erforderlich sein, Schwingungen der Optiken zu dämpfen. Zum Dämpfen dieser zuvor genannten Schwingungen können Schwingungstilger (Engl.: tuned mass damper, TMD) eingesetzt werden. Derartige Schwingungstilger können auf eine spezifische Eigenfrequenz und eine spezifische Dämpfung abgestimmt werden. Ein derartiger Schwingungstilger arbeitet üblicherweise nur in einer Raumrichtung. Es ist jedoch aufgrund unterschiedlicher eingesetzter Optiken mit unterschiedlichen Geometrien, Massen oder Eigenschaften wünschenswert, Schwingungen in mehreren Freiheitsgraden dämpfen zu können. Auch kann eine derartige Optik mehrere Eigenfrequenzen aufweisen, so dass auch der Schwingungstilger mehrere Eigenfrequenzen aufweisen sollte. Ferner ist es wünschenswert, die Eigenfrequenz eines derartigen Schwingungstilgers verändern zu können, um dasselbe Schwingungskonzept an mehreren, ähnlichen optischen Komponenten zur Tilgung einsetzen zu können.
Schwingungstilger sind auch bekannt aus der DE 692 01 238 T2 und der DE 12 49 018 A .
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein optisches System für eine Lithographieanlage mit einem verbesserten Schwingungstilger bereitzustellen.
Der Schwingungstilger umfasst ein Gehäuse, eine um das Gehäuse umlaufende Tilgermasse, ein erstes elastisch verformbares Element, und ein zweites elastisch verformbares Element. Dabei ist die Tilgermasse in einer Hochrichtung des Schwingungstilgers betrachtet zwischen dem ersten elastisch verformbaren Element und dem zweiten elastisch verformbaren Element angeordnet, wobei das erste elastisch verformbare Element und das zweite elastisch verformbare Element unter einer entlang der Hochrichtung wirkenden Vorspannung stehen, und wobei die Vorspannung einstellbar ist, um eine Eigenfrequenz des Schwingungstilgers zu verändern.
Dadurch, dass die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers mit Hilfe der Vorspannung veränderbar ist, ist es möglich, den Schwingungstilger an unterschiedliche optische Elemente der Lithographieanlage anzupassen. Somit kann ein verbesserter, adaptiv einstellbarer Schwingungstilger bereitgestellt werden.
Besonders bevorzugt ist der Schwingungstilger rotationssymmetrisch zu einer Mittel- oder Symmetrieachse aufgebaut. Das Gehäuse ist bevorzugt hohlzylinderförmig und umfasst eine zylinderförmige Außenfläche sowie eine zylinderförmige Innenfläche. Das Gehäuse kann Teil eines Adapterelements eines zu bedämpfenden optischen Elements sein. Das Gehäuse kann auch in oder an dem Adapterelement angeordnet sein. Die elastisch verformbaren Elemente lagern die Tilgermasse. Daher können die elastisch verformbaren Elemente auch als elastisch verformbare Lagerungselemente oder Lagerelemente bezeichnet werden.
Die Tilgermasse läuft vollständig um das Gehäuse um. Das heißt, die Tilgermasse ist ringförmig. Ferner ist die Tilgermasse bevorzugt rotationssymmetrisch zu der Symmetrieachse aufgebaut. Das Gehäuse ist somit bevorzugt zumindest abschnittsweise innerhalb der Tilgermasse angeordnet. Die Tilgermasse kann beispielweise ein Stahlring, insbesondere ein Edelstahlring, sein. Die Tilgermasse kann jedoch auch aus einem Werkstoff mit einer höheren Dichte gefertigt sein. Beispielsweise kann die Tilgermasse aus einer Wolfram-Nickel-Legierung gefertigt sein. Dies weist den Vorteil auf, dass die Tilgermasse im Vergleich zu einem Werkstoff mit geringerer Dichte kleinvolumiger konstruiert werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn für den Schwingungstilger nur ein begrenzter Bauraum zur Verfügung steht. Die Tilgermasse kann beispielweise einen trapezförmigen oder einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Die Querschnittsform ist jedoch beliebig.
Unter einer „elastischen Verformung“ ist vorliegend im Gegenteil zu einer plastischen Verformung eine reversible Verformung zu verstehen. Das heißt, die elastisch verformbaren Elemente können mit Hilfe eines Aufbringens einer Kraft, beispielsweise der Vorspannung, elastisch, insbesondere federelastisch, in einen verformten Zustand verformt werden. Insbesondere können die elastisch verformbaren Elemente mit Hilfe des Aufbringens der Vorspannung in einen federelastisch vorgespannten Zustand versetzt werden, der zu einer Veränderung der elastischen Steifigkeit führt, mit der die Tilgermasse gelagert ist. Sobald die Kraft nicht mehr auf die elastisch verformbaren Elemente wirkt, verbringen sich diese selbsttätig oder biegen sich diese selbstständig aus dem verformten Zustand zurück in einen unverformten Zustand oder zumindest näherungsweise zurück in den unverformten Zustand. Die elastisch verformbaren Elemente können beispielsweise als Elastomerringe oder als Federringe ausgebildet sein. In der Hochrichtung betrachtet sind das erste elastisch verformbare Element und das zweite elastisch verformbare Element voneinander beabstandet angeordnet. Dieser Abstand kann bei der Auslegung des Schwingungstilgers frei gewählt werden, um beispielsweise die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers voreinzustellen. Insbesondere kann damit zusätzlich das Frequenzverhältnis der Resonanzen des Schwingungstilgers manipuliert werden. Die Feinabstimmung erfolgt dann mit Hilfe der Vorspannung. Die elastisch verformbaren Elemente können federnde und/oder dämpfende Eigenschaften aufweisen.
Die Vorspannung wird bevorzugt mit Hilfe eines Vorspannwerkzeugs auf das erste elastisch verformbare Element und auf das zweite elastisch verformbare Element aufgebracht. Die Vorspannung wird nach dem Aufbringen derselben mit Hilfe eines Befestigungselements oder mehrerer Befestigungselemente gehalten. Die Befestigungselemente können beispielsweise Muttern sein, die auf das Gehäuse aufschraubbar sind. Darunter, dass die Vorspannung „einstellbar“ ist, kann vorliegend zu verstehen sein, dass die Vorspannung mit Hilfe des Vorspannwerkzeugs in einem vorgegebenen Rahmen veränderbar ist. Alternativ zu dem Vorspannwerkzeug kann die Vorspannung jedoch auch mit Hilfe des Befestigungselements oder der Befestigungselemente eingestellt werden.
Dem Schwingungstilger ist bevorzugt ein Koordinatensystem mit einer x-Richtung oder Breitenrichtung, einer y-Richtung oder Tiefenrichtung und einer z-Richtung oder wie zuvor erwähnten Hochrichtung zugeordnet. Die Richtungen sind senkrecht zueinander positioniert. Die Symmetrieachse stimmt mit der Hochrichtung überein oder ist parallel zu dieser angeordnet. Das zu dämpfende optische Element umfasst sechs Freiheitsgrade, nämlich drei translatorische Freiheitsgrade entlang der drei Raumrichtungen und drei rotatorische Freiheitsgrade jeweils um die drei Raumrichtungen.
Dadurch, dass die Tilgermasse zwischen dem ersten elastisch verformbaren Element und dem zweiten elastisch verformbaren Element angeordnet ist, ist diese schwimmend gelagert. Die Tilgermasse hat insbesondere keinen unmittelbaren Kontakt mit dem Gehäuse. Mittelbar ist die Tilgermasse über das erste elastische Element und das zweite elastische Element mit dem Gehäuse gekoppelt. Eine Ruhelage oder Ruheposition der Tilgermasse bezüglich der Hochrichtung ist somit nicht festgelegt, sondern ergibt sich dadurch, dass die Tilgermasse zwischen dem ersten elastisch verformbaren Element und dem zweiten verformbaren Element elastisch und damit beweglich gelagert ist.
Die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers kann neben einer Veränderung der Vorspannung auch mit Hilfe geometrischer Veränderungen, beispielsweise mit Hilfe einer Veränderung von Neigungswinkeln von an der Tilgermasse und an dem Gehäuse vorgesehenen Anlageflächen für die elastisch verformbaren Elemente oder des Abstands der elastisch verformbaren Elemente in der Hochrichtung voneinander, oder mit Hilfe von Materialveränderungen der elastisch verformbaren Elemente beeinflusst werden. Ebenso ist es möglich, die Frequenzverhältnisse von Moden des Schwingungstilgers mit Hilfe der genannten geometrischen Parameter zu manipulieren um dem individuellen Anwendungsfall, das heißt den Eigenfrequenzen der zu dämpfenden Struktur, Genüge zu tun.
Der Schwingungstilger ist geeignet, in mehreren Freiheitsgraden zu dämpfen. Bevorzugt ist der Schwingungstilger geeignet, in fünf Freiheitsgraden zu dämpfen. Der Schwingungstilger kann jedoch auch geeignet sein, in allen sechs Freiheitsgraden zu dämpfen. Der Schwingungstilger umfasst mehrere, beispielsweise fünf oder sechs, Moden oder Eigenmoden, um in den zuvor erwähnten fünf oder sechs Freiheitsgraden zu dämpfen. Es kann durch eine Anpassung der Vorspannung und/oder mit Hilfe geometrischer Änderungen definiert werden, welche Eigenmode bei welcher Frequenz auftritt. Die Reihenfolge der Eigenmoden kann verändert werden. Beispielsweise können die erste Eigenmode und die zweite Eigenmode jeweils eine Lateralmode entlang der Breitenrichtung und der Tiefenrichtung sein. Die dritte Eigenmode kann eine Hubmode entlang der Hochrichtung sein. Die vierte Eigenmode und die fünfte Eigenmode können jeweils eine Kippmode um die Breitenrichtung und um die Tiefenrichtung sein. Die sechste Eigenmode kann eine Kippmode oder Rotationsmode um die Hochrichtung sein. Die Reihenfolge der Eigenmoden kann beispielsweise durch geometrische Veränderungen und/oder die Vorspannung beeinflusst werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schwingungstilger ferner ein entlang der Hochrichtung an dem Gehäuse linear verschiebbares Anlageelement, wobei die Tilgermasse, das erste elastisch verformbare Element und das zweite elastisch verformbare Element zwischen dem Anlageelement und einem Anlageabschnitt des Gehäuses angeordnet und mit der Vorspannung beaufschlagt sind.
Das Anlageelement kann Teil des Gehäuses sein. Der Anlageabschnitt ist bevorzugt einteilig, insbesondere materialeinstückig, mit einem rohrförmigen Basisabschnitt des Gehäuses ausgebildet. „Einteilig“ heißt dabei, dass der Basisabschnitt und der Anlageabschnitt ein gemeinsames Bauteil bilden und nicht aus mehreren Einzelbauteilen zusammengesetzt sind. „Materialeinstückig“ heißt dabei, dass das Gehäuse durchgehend aus demselben Material gefertigt ist. Das Anlageelement ist bevorzugt ringförmig und umfasst eine zylinderförmige Innenfläche, die dazu geeignet ist, auf der zylinderförmigen Außenfläche des Gehäuses abzugleiten. Das Anlageelement kann im Querschnitt dreieckförmig sein. Das Anlageelement wird mit Hilfe eines wie zuvor erwähnten Befestigungselements, beispielsweise einer Mutter, unter der Vorspannung gehalten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen das Anlageelement und der Anlageabschnitt jeweils eine in einem Neigungswinkel zu der Hochrichtung geneigte Anlagefläche auf, wobei das erste elastisch verformbare Element und das zweite elastisch verformbare Element jeweils an einer der Anlageflächen anliegen.
Insbesondere weist auch die Tilgermasse in dem jeweiligen Neigungswinkel geneigte Anlageflächen auf. Die Anlageflächen der Tilgermasse sind den Anlageflächen des Gehäuses beziehungsweise des Anlageelements zugewandt. Die elastisch verformbaren Elemente sind jeweils zwischen den Anlageflächen der Tilgermasse und den Anlageflächen des Anlageabschnitts beziehungsweise des Anlageelements angeordnet. Die elastisch verformbaren Elemente können optional stoffschlüssig mit den Anlageflächen oder mit einem Teil der Anlageflächen verbunden sein. Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel und/oder der Verbindungspartner trennen lassen. Beispielsweise sind die elastisch verformbaren Elemente mit den Anlageflächen verklebt oder an diese anvulkanisiert. Allerdings können die elastisch verformbaren Elemente auch lediglich auf die Auflageflächen aufgelegt und somit nicht fest mit diesen verbunden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das erste elastisch verformbare Element und das zweite elastisch verformbare Element jeweils ringförmig.
„Ringförmig“ bedeutet dabei, dass die elastisch verformbaren Elemente jeweils eine umlaufende geschlossene Kontur aufweisen. Insbesondere sind die elastisch verformbaren Elemente jeweils rotationssymmetrisch zu der Mittelachse aufgebaut. Die elastisch verformbaren Elemente laufen um das Gehäuse um, so dass das Gehäuse zumindest abschnittsweise innerhalb der elastisch verformbaren Elemente aufgenommen ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen das erste elastisch verformbare Element und das zweite elastisch verformbare Element jeweils einen rechteckförmigen Querschnitt auf.
Durch die Verwendung eines rechteckförmigen Querschnitts kann im Vergleich zu einem runden Querschnitt erreicht werden, dass sich eine Kontaktfläche des jeweiligen elastisch verformbaren Elements mit der jeweiligen Anlagefläche bei einer Veränderung der Vorspannung linear ändert. Bei einem runden Querschnitt hingegen ergäbe sich eine nicht-lineare Veränderung der Kontaktfläche.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das erste elastisch verformbare Element und das zweite elastisch verformbare Element jeweils aus einem Elastomer gefertigte Elastomerringe.
Die Elastomerringe sind insbesondere rotationssymmetrisch zu der Symmetrieachse aufgebaut und laufen vollständig um das Gehäuse des Schwingungstilgers um. Als geeignete Elastomere können beispielsweise Kautschuk- oder Gummiwerkstoffe Anwendung finden. Insbesondere sollte das Elastomer ausgasarm sein. Als ausgasarme Elastomere kommen insbesondere fluorierte Elastomere wie Perfluorkautschuke (FFKM oder FFPM) oder Fluorkautschuke (FKM) zum Einsatz. Bevorzugt sind die beiden Elastomerringe aus demselben Elastomer gefertigt. Die Elastomerringe können jedoch auch aus unterschiedlichen Elastomeren gefertigt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das erste elastisch verformbare Element und das zweite elastisch verformbare Element jeweils aus einem Metall gefertigte Federringe.
Die Federringe können als Tellerfederelemente oder Blattfederelemente ausgebildet sein. Die Federringe sind bevorzugt rotationssymmetrisch zu der Symmetrieachse aufgebaut und laufen vollständig um das Gehäuse des Schwingungstilgers um. Bevorzugt ist in der Hochrichtung betrachtet beidseits der Tilgermasse jeweils ein Paar an Federringen vorgesehen. Das heißt, der Schwingungstilger weist in diesem Fall vier elastisch verformbare Elemente beziehungsweise vier Federringe auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schwingungstilger ferner zumindest einen Elastomerring der parallel zu dem ersten elastisch verformbaren Element und dem zweiten elastisch verformbaren Element geschaltet ist.
Der Elastomerring kann ein O-Ring sein. Der Elastomerring kann jedoch auch einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Unter der „Parallelschaltung“ des Elastomerrings und der elastisch verformbaren Elemente ist zu verstehen, dass der Elastomerring und die elastisch verformbaren Elemente parallel (also nebeneinander) positioniert sind. Wird dieses System umfassend den Elastomerring und die elastisch verformbaren Elemente mit einer Kraft beaufschlagt, verteilt sich diese über das gesamte System. Bei einer Reihenschaltung hingegen, beispielsweise bei einer Reihenschaltung von Federn, sind zwei oder mehrere Federn hintereinander (in einer Reihe) miteinander verbunden. Wird das Federsystem mit einer Kraft beaufschlagt, wirkt diese in allen Federn mit dem gleichen Betrag.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zumindest eine Elastomerring aus einem weicheren Material als das erste elastisch verformbare Element und das zweite elastisch verformbare Element gefertigt.
Beispielsweise weist der Elastomerring ein Kunststoffmaterial mit einer geringeren Shore-Härte auf als die beiden elastisch verformbaren Elemente. Der Elastomerring erhält so auch bei einer Beaufschlagung mit der Vorspannung die dämpfende Wirkung des Schwingungstilgers aufrecht. Der Elastomerring erhöht insbesondere das Dämpfungsvermögen des Schwingungstilgers. Der Elastomerring ist unabhängig von der primären Lagerung der Tilgermasse mit Hilfe der elastisch verformbaren Elemente. Der Elastomerring wirkt sich daher nicht negativ auf die Steifigkeit aus. Das heißt, der zusätzlich zu den elastischen Elementen parallel geschaltete Elastomerring hat keinen signifikant negativen Effekt auf die ausgelegte dynamische Steifigkeit der primären Lagerung der Tilgermasse in Form der elastisch verformbaren Elemente.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zumindest eine Elastomerring mehrschichtig aufgebaut und weist zumindest eine Metallschicht sowie zwei Elastomerschichten auf, zwischen denen die Metallschicht angeordnet ist.
Die Metallschicht kann ein Stahlring, insbesondere ein Edelstahlring, sein. Die Anzahl der Elastomerschichten und die Anzahl der Metallschichten ist beliebig. Beispielsweise können die Elastomerschichten an die Metallschicht angeklebt oder an diese anvulkanisiert sein. Aufgrund der zwischen den Elastomerschichten angeordneten Metallschicht werden die Elastomerschichten im Vergleich zu einem Elastomerring ohne eine derartige Metallschicht stärker auf Scherung beansprucht. Dies erhöht die Dämpfungswirkung des Elastomerrings. Mit steigender Anzahl an vergleichsweise steifen Metallschichten kann die Dämpfungswirkung erhöht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zumindest eine Elastomerring zwischen einer zylinderförmigen Außenfläche des Gehäuses und einer zylinderförmigen Innenfläche der Tilgermasse angeordnet.
Insbesondere ist der Elastomerring in einer Radialrichtung des Schwingungstilgers betrachtet zwischen dem Gehäuse und der Tilgermasse positioniert. Die Radialrichtung ist senkrecht zu der Symmetrieachse und von dieser weg orientiert. Die Außenfläche und die Innenfläche sind bevorzugt jeweils kreiszylinderförmig und rotationssymmetrisch zu der Symmetrieachse aufgebaut.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist an der Außenfläche des Gehäuses und an der Innenfläche der Tilgermasse jeweils eine Nut vorgesehen, in welcher der zumindest eine Elastomerring aufgenommen ist.
Vorzugsweise sind die Nuten jeweils als rechteckförmige Ringnuten ausgebildet. Die Nuten laufen bevorzugt jeweils vollständig um die Symmetrieachse um. Der Elastomerring weist bevorzugt einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Zum Montieren des Elastomerrings kann die Tilgermasse beispielsweise aus zwei halbzylinderförmigen Halbschalen aufgebaut sein, die miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschraubt, sind.
Ferner wird ein optisches System für eine Lithographieanlage vorgeschlagen. Das optische System umfasst ein optisches Element und zumindest einen wie zuvor erläuterten Schwingungstilger, wobei der zumindest eine Schwingungstilger rückseitig an dem optischen Element vorgesehen ist.
Das optische System kann beispielsweise ein Projektionssystem der Lithographieanlage sein. Das optische System kann mehrere optische Elemente, insbesondere Spiegel, aufweisen. Jedem optischen Element können mehrere Schwingungstilger zugeordnet sein. Beispielsweise sind jedem optischen Element drei Schwingungstilger zugeordnet. Das optische Element weist vorderseitig eine optisch wirksame Fläche, beispielsweise eine Spiegelfläche, sowie eine der optisch wirksamen Fläche abgewandte Rückseite auf. An der Rückseite ist der Schwingungstilger oder sind die Schwingungstilger vorgesehen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das optische System ferner zumindest einen Aktuator zum Justieren des optischen Elements, wobei der zumindest eine Aktuator an einem rückseitig an dem optischen Element vorgesehenen Adapterelement angreift, und wobei der zumindest eine Schwingungstilger in oder an dem Adapterelement angeordnet ist.
Der Schwingungstilger kann auch Teil des Adapterelements sein. Insbesondere sind mehrere, beispielsweise drei, Adapterelemente vorgesehen. Es können dementsprechend auch mehrere Aktuatoren vorgesehen sein. Mit Hilfe der Aktuatoren werden zum Justieren des optischen Elements Kräfte auf das optische Element ausgeübt. Die Aktuatoren können auch als Aktoren oder Stellelemente bezeichnet werden.
Unter einer „Position“ des optischen Elements beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche sind insbesondere dessen, beziehungsweise deren Koordinaten oder die Koordinaten eines an dem optischen Element vorgesehenen Messpunkts bezüglich einer x-Richtung, einer y-Richtung und einer z-Richtung zu verstehen. Unter einer „Orientierung“ des optischen Elements beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche ist insbesondere dessen, beziehungsweise deren Verkippung bezüglich der drei Richtungen zu verstehen. Das heißt, das optische Element beziehungsweise die optisch wirksame Fläche kann um die x-Richtung, die y-Richtung und/oder die z-Richtung verkippt werden. Hiermit ergeben sich sechs Freiheitsgrade für die Position und/oder Orientierung des optischen Elements beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche.
Eine „Lage“ des optischen Elements beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche umfasst sowohl dessen, beziehungsweise deren Position als auch dessen, beziehungsweise deren Orientierung. Unter „Justieren“ ist demgemäß zu verstehen, dass bevorzugt sowohl die Orientierung als auch die Position des optischen Elements geändert werden kann, um das optische Element beziehungsweise die optisch wirksame Fläche in einer Soll-Lage zu halten. Die Aktuatoren werden mit Hilfe einer Steuereinheit angesteuert, um das optische Element kontinuierlich zu justieren und so in der Soll-Lage zu halten.
Weiterhin wird eine Lithographieanlage mit zumindest einem derartigen Schwingungstilger und/oder einem derartigen optischen System vorgeschlagen.
Die Lithographieanlage kann eine EUV-Lithographieanlage oder eine DUV-Lithographieanlage sein. EUV steht für „Extreme Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. DUV steht für „Deep Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.
„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Die für den Schwingungstilger beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene optische System beziehungsweise für die vorgeschlagene Lithographie entsprechend und umgekehrt.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1A zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer EUV-Lithogra phieanlage;
1B zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer DUV-Lithographieanlage;
2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems für die Lithographieanlage gemäß 1A oder 1B;
3 zeigt eine schematische Aufsicht des optischen Systems gemäß 2;
4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Schwingungstilgers für das optische System gemäß 2;
5 zeigt eine schematische Aufsicht des Schwingungstilgers gemäß 4;
6 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht des Schwingungstilgers gemäß 4;
7 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht des Schwingungstilgers gemäß 4;
8 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht des Schwingungstilgers gemäß 4;
9 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Schwingungstilgers für das optische System gemäß 2;
10 zeigt eine stark schematisierte Ansicht des Schwingungstilgers gemäß 9;
11 zeigt eine weitere stark schematisierte Ansicht des Schwingungstilgers gemäß 9;
12 zeigt einen Vergleich von Übertragungsfunktionen des Schwingungstilgers gemäß 4 mit dem Schwingungstilger gemäß 9;
13 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Schwingungstilgers für das optische System gemäß 2; und
14 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Elastomerrings für den Schwingungstilger gemäß 13.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind. Verdeckte Bauteile sind in den Figuren mit gestrichelten Linien dargestellt.
1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind jeweils in einem nicht gezeigten Vakuum-Gehäuse vorgesehen, wobei jedes Vakuum-Gehäuse mit Hilfe einer nicht dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren beziehungsweise Einstellen von optischen Elementen vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.
Die EUV-Lithographieanlage 100A weist eine EUV-Lichtquelle 106A auf. Als EUV-Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle (oder ein Synchrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV-Bereich (extrem ultravioletter Bereich), also beispielsweise im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm, aussendet. Im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A gebündelt, und die gewünschte Betriebswellenlänge wird aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV-Lichtquelle 106A erzeugte EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind.
Das in 1A dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf eine Photomaske (Engl.: reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spiegels 122 auf die Photomaske 120 gelenkt werden. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 (auch als Projektionsobjektiv bezeichnet) weist sechs Spiegel M1 bis M6 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Spiegel M1 bis M6 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel M1 bis M6 der EUV-Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel M1 bis M6 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel M1 bis M6 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 können - wie bereits mit Bezug zu 1A beschrieben - von einem Maschinenraum mit entsprechenden Antriebsvorrichtungen umgeben sein.
Die DUV-Lithographieanlage 100B weist eine DUV-Lichtquelle 106B auf. Als DUV-Lichtquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert.
Das in 1B dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128 und/oder Spiegel 130 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen 128 und Spiegel 130 der DUV-Lithographieanlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 128 und/oder Spiegel 130 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel 130 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 128 und dem Wafer 124 kann durch ein flüssiges Medium 132 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium 132 kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Das Medium 132 kann auch als Immersionsflüssigkeit bezeichnet werden.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems 200. 3 zeigt eine schematische Aufsicht des optischen Systems 200. Nachfolgend wird auf die 2 und 3 gleichzeitig Bezug genommen.
Das optische System 200 ist Teil einer wie zuvor erläuterten EUV-Lithographieanlage 100A oder DUV-Lithographieanlage 100B. Das optische System 200 kann insbesondere ein wie zuvor erläutertes Projektionssystem 104 oder ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 oder Teil eines derartigen Projektionssystems 104 oder eines derartigen Strahlformungs- und Beleuchtungssystems 102 sein. Besonders bevorzugt ist das optische System 200 jedoch ein Projektionssystem 104. Daher kann das optische System 200 auch als Projektionssystem bezeichnet werden.
Das optische System 200 umfasst ein optisches Element 202. Das optische Element 202 kann beispielsweise einer der Spiegel 110, 112, 114, 116, 118, 130, M1 bis M6 und/oder eine der Linsen 128 sein. Das optische Element 202 kann eine optisch wirksame Fläche 204, beispielsweise eine Spiegelfläche, aufweisen. Das optische Element 202 weist der optisch wirksamen Fläche 204 abgewandt eine Rückseite 206 auf. Die Rückseite 206 ist optisch nicht wirksam. Das optische Element 202 kann in der Aufsicht gemäß der 3 dreieckförmig sein. Grundsätzlich kann die Geometrie des optischen Elements 202 jedoch beliebig gewählt werden.
Rückseitig an dem optischen Element 202 sind Adapterelemente 208 vorgesehen. Beispielsweise sind drei Adapterelemente 208 vorgesehen, die dreieckförmig angeordnet und an der oder auf der Rückseite 206 platziert sind. Die Adapterelemente 208 können zylinderförmig sein. Insbesondere können die Adapterelemente 208 jeweils rotationssymmetrisch zu einer Mittel- oder Symmetrieachse aufgebaut sein.
An den Adapterelementen 208 greifen Aktuatoren 210 an. Jedem Adapterelement 208 können, anders als in der 2 gezeigt, mehrere Aktuatoren 210 zugeordnet sein. Mit Hilfe der Aktuatoren 210 werden zum Justieren des optischen Elements 202 Kräfte auf das optische Element 202 ausgeübt. Die Aktuatoren 210 können auch als Aktoren oder Stellelemente bezeichnet werden. Die Aktuatoren 210 sind mit einer festen Welt 212 gekoppelt. Die feste Welt 212 kann beispielsweise ein Tragrahmen (Engl.: force frame) der Lithographieanlage 100A, 100B sein.
Das optische Element 202 beziehungsweise dessen optisch wirksame Fläche 204 weist bevorzugt sechs Freiheitsgrade, nämlich drei translatorische Freiheitsgrade jeweils entlang einer ersten Raumrichtung oder x-Richtung x, einer zweiten Raumrichtung oder y-Richtung y und einer dritten Raumrichtung oder z-Richtung z sowie drei rotatorische Freiheitsgrade jeweils um die x-Richtung x, die y-Richtung y und die z-Richtung z auf. Das heißt, eine Position sowie eine Orientierung des optischen Elements 202 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 204 kann mit Hilfe der sechs Freiheitsgrade bestimmt oder beschrieben werden. Es sind daher mehrere Aktuatoren 210 vorgesehen, um das optische Element 202 in allen sechs Freiheitsgraden zu bewegen.
Unter der „Position“ des optischen Elements 202 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 204 sind insbesondere dessen, beziehungsweise deren Koordinaten oder die Koordinaten eines an dem optischen Element 202 vorgesehenen Messpunkts bezüglich der x-Richtung x, der y-Richtung y und der z-Richtung z zu verstehen. Unter der „Orientierung“ des optischen Elements 202 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 204 ist insbesondere dessen, beziehungsweise deren Verkippung bezüglich der drei Raumrichtungen x, y, z zu verstehen. Das heißt, das optische Element 202 beziehungsweise die optisch wirksame Fläche 204 kann um die x-Richtung x, die y-Richtung y und/oder die z-Richtung z verkippt werden. Hiermit ergeben sich die sechs Freiheitsgrade für die Position und/oder Orientierung des optischen Elements 202 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 204.
Eine „Lage“ des optischen Elements 202 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 204 umfasst sowohl dessen, beziehungsweise deren Position als auch dessen, beziehungsweise deren Orientierung. Unter „Justieren“ ist demgemäß zu verstehen, dass bevorzugt sowohl die Orientierung als auch die Position des optischen Elements 202 geändert werden kann, um das optische Element 202 beziehungsweise die optisch wirksame Fläche 204 einer Soll-Lage zu halten. Die Aktuatoren 210 werden mit Hilfe einer Steuereinheit angesteuert, um das optische Element 202 kontinuierlich zu justieren und so in der Soll-Lage zu regeln.
Im Betrieb, beispielsweise im Belichtungsbetrieb, des optischen Systems 200 kann es erforderlich sein, Schwingungen des optischen Elements 202 zu dämpfen.
Zum Dämpfen dieser zuvor genannten Schwingungen können Schwingungstilger (Engl.: tuned mass damper, TMD) eingesetzt werden. Derartige Schwingungstilger können auf eine spezifische Eigenfrequenz und eine spezifische Dämpfung abgestimmt werden. Ein derartiger Schwingungstilger arbeitet üblicherweise in nur einer der Richtungen x, y, z. Es ist jedoch aufgrund unterschiedlicher eingesetzter optischer Elemente 202 mit unterschiedlichen Geometrien, Massen und/oder Eigenschaften wünschenswert, Schwingungen in mehreren Freiheitsgraden dämpfen zu können. Auch kann das optische Element 202 mehrere Eigenfrequenzen aufweisen, so dass auch der Schwingungstilger mehrere Eigenfrequenzen aufweisen sollte. Ferner ist es wünschenswert, die Eigenfrequenz eines derartigen Schwingungstilgers verändern zu können.
4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Schwingungstilgers 300A für ein wie zuvor erläutertes optisches System 200. Dabei ist in der 4 nur eine Hälfte des Schwingungstilgers 300A gezeigt. 5 zeigt eine schematische Aufsicht auf den Schwingungstilger 300A. Nachfolgend wird auf die 4 und 5 gleichzeitig Bezug genommen.
Bevorzugt ist an jedem Adapterelement 208 ein derartiger Schwingungstilger 300A vorgesehen. Die Schwingungstilger 300A können auch jeweils Teil des entsprechenden Adapterelements 208 sein. Insbesondere sind die Schwingungstilger 300A an oder in dem jeweiligen Adapterelement 208 angeordnet. Bevorzugt sind alle Schwingungstilger 300A identisch aufgebaut. Nachfolgend wird jedoch auf nur einen Schwingungstilger 300A Bezug genommen.
Dem Schwingungstilger 300A ist ein Koordinatensystem mit einer x-Richtung oder Breitenrichtung x, einer y-Richtung oder Tiefenrichtung y und einer z-Richtung oder Hochrichtung z zugeordnet. Die Richtungen x, y, z sind senkrecht zueinander positioniert. Das Koordinatensystem des Schwingungstilgers 300A kann mit dem zuvor erwähnten Koordinatensystem des optischen Systems 200 übereinstimmen.
Der Schwingungstilger 300A umfasst ein hohlzylinderförmiges Gehäuse 302, das rotationssymmetrisch zu einer Mittel- oder Symmetrieachse 304 des Schwingungstilgers 300A aufgebaut ist. Dem Schwingungstilger 300A ist ferner eine Radialrichtung R zugeordnet. Die Radialrichtung R ist senkrecht zu der Symmetrieachse 304 angeordnet und von dieser weg orientiert.
Das Gehäuse 302 umfasst einen rohrförmigen Basisabschnitt 306 mit einer zylinderförmigen Innenfläche 308 und einer zylinderförmigen Außenfläche 310. Aus dem Basisabschnitt 306 erstreckt sich ein um die Symmetrieachse 304 umlaufender Anlageabschnitt 312 heraus. Der Anlageabschnitt 312 ist einteilig, insbesondere materialeinstückig, mit dem Basisabschnitt 306 ausgebildet. „Einteilig“ heißt hierbei, dass der Anlageabschnitt 312 und der Basisabschnitt 306 ein gemeinsames Bauteil bilden und nicht aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt sind. „Materialeinstückig“ heißt vorliegend, dass der Anlageabschnitt 312 und der Basisabschnitt 306 durchgehend aus demselben Material gebildet sind. Beispielsweise ist das Gehäuse 302 aus einem Metall, insbesondere aus einer Stahllegierung, gefertigt.
Der Anlageabschnitt 312 weist eine von der Symmetrieachse 304 wegweisende Anlagefläche 314 auf, die in einem Neigungswinkel β1 zu der Symmetrieachse 304 geneigt ist. Der Neigungswinkel β1 kann beispielsweise 45° betragen. An der Außenfläche 310 ist ferner ein Außengewinde 316 vorgesehen. Das Gehäuse 302 weist ferner eine ringförmige Oberseite 318 und eine ringförmige Unterseite 320 auf.
Der Schwingungstilger 300A umfasst weiterhin ein Anlageelement 322, das ringförmig ist und das entlang der Symmetrieachse 304 auf der Außenfläche 310 linear verschiebbar ist. Das Anlageelement 322 ist dem Gehäuse 302 zugeordnet und kann somit demontierbarer Teil des Gehäuses 302 sein. Das Anlageelement 322 weist im Querschnitt eine dreieckförmige Geometrie auf. Das Anlageelement 322 weist eine von der Symmetrieachse 304 wegweisende Anlagefläche 324 auf, die in einem Neigungswinkel 62 zu der Symmetrieachse 304 geneigt ist. Die Neigungswinkel β1, β2 sind gleich groß. Die Anlageflächen 314, 324 sind gegensinnig geneigt und somit V-förmig angeordnet. Das Anlageelement 322 umfasst eine zylinderförmige Innenfläche 326, die an der Außenfläche 310 linear geführt ist.
Dem Schwingungstilger 300A ist ein ringförmiges Befestigungselement 328, insbesondere eine Mutter, zugeordnet. Das Befestigungselement 328 weist ein Innengewinde 330 auf, das in das Außengewinde 316 des Gehäuses 302 eingeschraubt ist. Das Anlageelement 322 ist zwischen dem Befestigungselement 328 und dem Anlageabschnitt 312 positioniert.
Zwischen den Anlageflächen 314, 324 ist eine Tilgermasse 332 angeordnet. Die Tilgermasse 332 ist ringförmig und rotationssymmetrisch zu der Symmetrieachse 304 aufgebaut. Beispielsweise ist die Tilgermasse 332 ein Stahlring. Die Tilgermasse 332 kann jedoch auch aus einem Werkstoff mit einer höheren Dichte gefertigt sein. Beispielsweise kann die Tilgermasse 332 aus einer Wolfram-Nickel-Legierung gefertigt sein. Dies weist den Vorteil auf, dass die Tilgermasse 332 im Vergleich zu einem Werkstoff mit geringerer Dichte kleinvolumiger konstruiert werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn für den Schwingungstilger 300A nur ein begrenzter Bauraum zur Verfügung steht. Die Tilgermasse 332 weist eine zylindrische Innenfläche 334, die der Außenfläche 310 zugewandt ist, und eine zylindrische Außenfläche 336 auf, die der Außenfläche 310 abgewandt ist. Die Tilgermasse 332 weist einen trapezförmigen Querschnitt auf.
Ferner umfasst die Tilgermasse 332 eine erste Anlagefläche 338, die der Anlagefläche 314 zugewandt ist, und eine zweite Anlagefläche 340, die der Anlagefläche 324 zugewandt ist. Die Anlageflächen 338, 340 sind gegensinnig geneigt. Die erste Anlagefläche 338 ist in dem Neigungswinkel β1 zu der Symmetrieachse 304 geneigt. Die zweite Anlagefläche 340 ist in dem Neigungswinkel 62 zu der Symmetrieachse 304 geneigt. Das heißt, die Anlageflächen 314, 338 und die Anlageflächen 324, 340 sind jeweils parallel zueinander positioniert.
Zwischen den Anlageflächen 314, 338 sowie den Anlageflächen 324, 340 ist jeweils ein ringförmiges elastisch verformbares Element 342, 344 angeordnet. Insbesondere sind ein erstes elastisch verformbares Element 342 und ein zweites elastisch verformbares Element 344 vorgesehen. Die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 sind vorzugsweise aus einem Elastomer gefertigt. Die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 sind Elastomerringe oder können als solche bezeichnet werden. Unter einer „elastischen“ oder „federelastischen“ Verformung ist im Gegensatz zu einer plastischen Verformung eine reversible Verformung zu verstehen.
Die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 sind identisch aufgebaut und weisen jeweils einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Beispielsweise sind die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 aus Gummi oder einem anderen geeigneten Elastomer gefertigt. Die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 können jeweils mit einer oder mit beiden der Anlageflächen 314, 324, 338, 340 stoffschlüssig verbunden sein. Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel und/oder der Verbindungspartner trennen lassen. Die stoffschlüssige Verbindung ist jedoch optional. Die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 können auch ohne eine feste Verbindung auf den Anlageflächen 314, 324, 338, 340 aufliegen.
Beispielsweise sind die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 mit einer der oder mit beiden der ihnen zugeordneten Anlageflächen 314, 324, 338, 340 verklebt oder an diese anvulkanisiert. An den Anlageflächen 314, 324, 338, 340 können um die Symmetrieachse 304 umlaufende Nuten (nicht gezeigt) vorgesehen sein, in denen die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 zumindest abschnittsweise aufgenommen sind. Die Tilgermasse 332 ist somit mit Hilfe der elastisch verformbaren Elemente 342, 344 schwimmend an dem Gehäuse 302 gelagert.
Zur Montage des Schwingungstilgers 300A wird zunächst das erste elastisch verformbare Element 342 an dem Gehäuse 302 montiert. Hierzu kann das erste elastisch verformbare Element 342 auf die Anlagefläche 314 aufgeklebt oder an diese anvulkanisiert werden. Das zweite elastisch verformbare Element 344 wird an das Anlageelement 322 montiert. Hierzu kann das zweite elastisch verformbare Element 344 auf die Anlagefläche 324 aufgeklebt oder an diese anvulkanisiert werden. Die Tilgermasse 332 wird dann zwischen den beiden elastisch verformbaren Elementen 342, 344 geklemmt. Hierzu wird mit Hilfe eines nicht gezeigten Vorspannwerkzeugs eine Vorspannung F auf das Anlageelement 322 aufgebracht. Die Vorspannung F kann so reproduzierbar aufgebracht werden.
Mit Hilfe des Befestigungselements 328 wird diese Vorspannung F aufrechterhalten, so dass die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 unter dieser Vorspannung F stehen. Dadurch, dass die Vorspannung F nicht direkt mit Hilfe des Befestigungselements 328 aufgebracht wird, kann verhindert werden, dass aufgrund eines Mitdrehens des Anlageelements 322 eine Scherbelastung auf die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 aufgebracht wird. Die Vorspannung F kann beispielsweise 1 bis 2 kN betragen. Wenn beispielsweise die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers 300A erhöht werden soll, wird die Vorspannung F erhöht. Alternativ kann die Vorspannung F auch direkt mit Hilfe des Befestigungselements 328 aufgebracht oder verändert werden.
Der Bereich der Eigenfrequenz des Schwingungstilgers 300A kann durch eine Variation der Neigungswinkel 61, 62, eines Abstands der elastisch verformbaren Elemente 342, 344 in der Hochrichtung z voneinander, einer Querschnittsgeometrie der elastisch verformbaren Elemente 342, 344 und/oder der Materialeigenschaften des für die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 verwendeten Materials voreingestellt werden. Die Feineinstellung erfolgt dann mit Hilfe der Vorspannung F. Dabei ist zu beachten, dass sich eine jeweilige Kontaktfläche zwischen den elastisch verformbaren Elementen 342, 344 und den Anlageflächen 314, 324, 338, 340 bei einer Veränderung der Vorspannung F nicht signifikant oder zumindest linear ändert. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 keinen runden, sondern einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen.
Bei der Verwendung standardisierter O-Ringe als elastisch verformbare Elemente 342, 344 würde sich die Kontaktfläche zwischen den elastisch verformbaren Elementen 342, 344 und den Anlageflächen 314, 324, 338, 340 bei einer Veränderung der Vorspannung F stark nichtlinear verändern, so dass ein Einstellen der Vorspannung F erschwert wäre. Durch die Verwendung eines rechteckförmigen Querschnitts für die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 lässt sich diese Problematik vermeiden. Ein weiterer Vorteil des rechteckförmigen Querschnitts der elastisch verformbaren Elemente 342, 344 ist darin zu sehen, dass eine alterungsbedingte Entspannung der elastisch verformbaren Elemente 342, 344 keinen Einfluss auf die Kontaktfläche hat.
Wie zuvor erwähnt, kann die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers 300A mit Hilfe geometrischer Veränderungen, beispielsweise mit Hilfe einer Veränderung der Neigungswinkel β1, β2, des Abstands der elastisch verformbaren Elemente 342, 344 voneinander oder Materialveränderungen beeinflusst werden. Es kann auch definiert werden, welche Eigenmode bei welcher Frequenz auftritt.
Beispielsweise können die erste Eigenmode und die zweite Eigenmode, wie in der 6 gezeigt, jeweils eine Lateralmode sein. Die Auslenkung der Tilgermasse 332 ist mit gestrichelten Linien dargestellt. Die dritte Eigenmode kann, wie in der 7 gezeigt, eine Hubmode sein. Die vierte Eigenmode und die fünfte Eigenmode können, wie in der 8 gezeigt, jeweils eine Kippmode sein. Für den Fall, dass die Kippmoden zuerst auftreten sollen, kann der Abstand zwischen den elastisch verformbaren Elementen 342, 344 verändert werden und/oder die Neigungswinkel β1, β2 können verändert werden. Die sechste Eigenmode kann eine Kippmode oder Rotationsmode um die Hochrichtung z sein. Mit dem Schwingungstilger 300A ist somit eine Schwingungsdämpfung in mehreren, beispielsweise in fünf oder sechs, Freiheitsgraden möglich.
Eine Erhöhung der Vorspannung F kann jedoch dazu führen, dass sich der Dämpfungsgrad des Schwingungstilgers 300A reduziert. Dies ist darin begründet, dass Reibungseffekte geringer werden, je stärker die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 mit der Vorspannung F beaufschlagt sind. Um zu verhindern, dass sich der Dämpfungsgrad reduziert, kann ein zusätzliches Elastomerbauteil vorgesehen werden, dass parallel zu den elastisch verformbaren Elementen 342, 344 geschaltet wird. Hierdurch kann die Dämpfung des optischen Elements 202 vergrößert werden, wobei eine Veränderung der Steifigkeit durch eine Veränderung der Vorspannung F möglich bleibt.
9 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Schwingungstilgers 300B. Der Schwingungstilger 300B unterscheidet sich von dem Schwingungstilger 300A dadurch, dass neben den elastisch verformbaren Elementen 342, 344 zwei Elastomerringe 346, 348 vorgesehen sind, die parallel zu den elastisch verformbaren Elementen 342, 344 geschaltet sind. Die Elastomerringe 346, 348 sind aus einem weicheren Material als die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 gefertigt. Die Funktion des Schwingungstilgers 300B entspricht im Wesentlichen der Funktion des Schwingungstilgers 300A.
10 zeigt eine stark schematisierte Ansicht des Schwingungstilgers 300B gemäß 9. In der 10 bezeichnet m die Masse der Tilgermasse 332. Die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 weisen viskoelastische Eigenschaften auf. Das elastische Materialverhalten wird mit Hilfe eines Federelements 350 mit einer Federkonstante k1 dargestellt. Das viskose Materialverhalten wird durch einen Dämpfungszylinder 352 mit einer Dämpfungskonstante d1 dargestellt.
Auch die Elastomerringe 346, 348 weisen viskoelastische Eigenschaften auf. Das elastische Materialverhalten wird mit Hilfe eines Federelements 354 mit einer Federkonstante k2 dargestellt. Das viskose Materialverhalten wird durch einen Dämpfungszylinder 356 mit einer Dämpfungskonstante d2 dargestellt. Dabei gilt: $k 2 < < k 1$
und $d 2 > d 1$
Das heißt, die Federkonstante k2 der Elastomerringe 346, 348 ist im Vergleich zu der Federkonstante k1 der elastisch verformbaren Elemente 342, 344 deutlich geringer, wobei die Dämpfungskonstante d2 der Elastomerringe 346, 348 deutlich größer als die Dämpfungskonstante d1 der elastisch verformbaren Elemente 342, 344 ist.
11 zeigt eine weitere stark schematisierte Ansicht des Schwingungstilgers 300B gemäß 9, wobei die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 und die Elastomerringe 346, 348 in einem einfachen Modell zum Nachweis der Leistungsfähigkeit des Schwingungstilgers 300B berücksichtigt werden. Wie zuvor erwähnt, weisen die sowohl die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 als auch die Elastomerringe 346, 348 viskoelastische Eigenschaften auf. Das elastische Materialverhalten wird mit Hilfe eines Federelements 358 mit einer Federkonstante k dargestellt. Das viskose Materialverhalten wird durch einen Dämpfungszylinder 360 mit einer Dämpfungskonstante d dargestellt. Dabei gilt: $k \sim k 1$
und $d > d 1$
In der 11 bezeichnet x(t) eine Weg-Zeit-Funktion der Masse m und u(t) eine Weg-Zeit-Funktion an einem Fußpunkt des Systems. Es wird hier auch von einer Fußpunkterregung gesprochen. Als Fußpunkt kann hier das optische Element 202 gesehen werden. Das heißt, das optische Element 202 wird angeregt. Es gilt die folgende Differentialgleichung (Thomas Kuttner: „Praxiswissen Schwingungsmesstechnik“, Springer, 2015): $m \ddot{x} + d (\dot{x} - \dot{u}) + k (x - u) = 0$
Für den Amplitudenfrequenzgang gilt (Thomas Kuttner: „Praxiswissen Schwingungsmesstechnik“, Springer, 2015): $\begin{matrix} H (η) = κ * α (η) mit \\ \frac{\hat{x}}{\hat{u}} = α 2 \end{matrix}$
Hierbei steht η für das Abstimmungsverhältnis, κ für den Vorfaktor und α für den Amplitudenanteil der Übertragungsfunktion. x̂ und û sind Amplituden. Für α2 gilt (Thomas Kuttner: „Praxiswissen Schwingungsmesstechnik“, Springer, 2015): $α 2 = \frac{\sqrt{1 + {(2 ϑ η)}^{2}}}{\sqrt{{(1 - η^{2})}^{2} + {(2 ϑ η)}^{2}}}$
Hierbei steht ϑ für den Dämpfungsgrad oder das Lehrsche Dämpfungsmaß.
12 zeigt schematisch die Übertragungsfunktion des Schwingungstilgers 300A (durchgezogene Linie) verglichen mit dem Schwingungstilger 300B (gestrichelte Linie). Beim Vergleich des Schwingungstilgers 300B mit dem Schwingungstilger 300A zeigt sich, dass nur der Dämpfungsfaktor größer wird. Die Steifigkeit bleibt gleich und somit auch die Eigenmoden. f_res steht für die resultierende Eigenfrequenz.
Somit kann durch die parallele Anordnung der Elastomerringe 346, 348, die aus einem weicheren Material gefertigt sind, als die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 erreicht werden, dass der Dämpfungsfaktor vergrößert wird, wobei die einstellbare Steifigkeit sich nicht ändert. Die elastisch verformbaren Elemente 342, 344 können aus einem Kunststoffmaterial oder aus einem Metall, beispielsweise in Form von Federn, gefertigt sein.
13 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Schwingungstilgers 300C. Der Schwingungstilger 300C weist einen ähnlichen Aufbau wie die Schwingungstilger 300A, 300B auf. Der Schwingungstilger 300C umfasst ein Gehäuse 302 das rotationssymmetrisch zu einer Mittel- oder Symmetrieachse 304 aufgebaut ist. Ein rohrförmiger Basisabschnitt 306 des Gehäuses 302 umfasst eine zylindrische Innenfläche 308 sowie eine zylindrische Außenfläche 310. An der Außenfläche 310 ist eine um die Symmetrieachse 304 umlaufende rechteckförmige Nut 362 vorgesehen. Die Nut 362 ist in der Hochrichtung z betrachtet vorzugsweise mittig an dem Basisabschnitt 306 vorgesehen. Das Gehäuse 302 weist eine ringförmige Oberseite 318 und eine ringförmige Unterseite 320 auf. An der Außenfläche 310 sind endseitig zwei Außengewinde 316, 364 vorgesehen.
Der Schwingungstilger 300C umfasst ferner eine wie zuvor erwähnte ringförmige Tilgermasse 332, in der das Gehäuse 302 aufgenommen ist. Die Tilgermasse 332 weist eine zylindrische Innenfläche 334 sowie eine zylindrische Außenfläche 336 auf. Ferner umfasst die Tilgermasse 332 endseitige Anlageflächen 338, 340, die jedoch nicht geneigt, sondern senkrecht zu der Symmetrieachse 304 orientiert sind. An der Innenfläche 334 ist eine um die Symmetrieachse 304 umlaufende rechteckförmige Nut 366 vorgesehen. Die Nuten 362, 366 sind einander gegenüberliegend angeordnet.
Die Tilgermasse 332 ist zwischen jeweils zwei elastisch verformbaren Elementen 368, 370, 372, 374 angeordnet. Beidseits der Tilgermasse 332 ist somit jeweils ein Paar an elastisch verformbaren Elementen 368, 370, 372, 374 vorgesehen. Die elastisch verformbaren Elemente 368, 370, 372, 374 sind Federringe oder können als solche bezeichnet werden. Die elastisch verformbaren Elemente 368, 370, 372, 374 können als um die Symmetrieachse 304 umlaufende Tellerfedern oder Blattfedern ausgebildet sein. Bevorzugt sind, wie zuvor erwähnt, beidseits der Tilgermasse 332 jeweils zwei elastisch verformbare Elemente 368, 370, 372, 374 angeordnet. Es kann jedoch auch jeweils nur ein elastisch verformbares Element 368, 370, 372, 374 vorgesehen sein.
Mit Hilfe von Befestigungselementen 328, 376, insbesondere Muttern, können die elastisch verformbaren Elemente 368, 370, 372, 374 mit einer Vorspannung F beaufschlagt werden. Zum Aufbringen der Vorspannung F kann das zuvor erwähnte Vorspannwerkzeig eingesetzt werden. Die Befestigungselemente 328, 376 liegen mit Anlageflächen 378, 380 an den elastisch verformbaren Elementen 368, 370, 372, 374 an. Die Befestigungselemente 328, 376 weisen Innengewinde 330, 382 auf, die auf die Außengewinde 316, 364 aufgeschraubt sind.
In den Nuten 362, 366 ist ein Elastomerring 384 mit einem rechteckförmigen Querschnitt aufgenommen. Der Elastomerring 384 ist parallel zu den elastisch verformbaren Elementen 368, 370, 372, 374 geschaltet. Der Elastomerring 384 kann mit dem Gehäuse 302 und/oder der Tilgermasse 332 verklebt und/oder an diese anvulkanisiert sein. Beispielsweise ist der Elastomerring 384 aus Gummi gefertigt.
Zur Montage des Schwingungstilgers 300C wird das Gehäuse 302 mit dem Elastomerring 384 und der Tilgermasse 332 vormontiert. Der Elastomerring 384 kann hierzu in den Nuten 362, 366 aufgenommen werden. Dabei kann die Tilgermasse 332 zweiteilig, beispielsweise in Form zweier Halbschalen, aufgebaut sein.
Dies vereinfacht die Montage. Anschließend wird die Vorspannung F auf die elastisch verformbaren Elemente 368, 370, 372, 374 aufgebracht. Hierzu kann das Vorspannwerkzeug eingesetzt werden. Mit Hilfe der Befestigungselemente 328, 376 wird die Vorspannung F aufrechterhalten.
Dadurch, dass der Elastomerring 384 zwischen dem Gehäuse 302 und der Tilgermasse 332 angeordnet ist, wird die Vorspannung F auf diesen nicht aufgebracht. Die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers 300C kann mit Hilfe einer Veränderung der Vorspannung F beeinflusst werden. Das Dämpfungsvermögen ändert sich bei einer Veränderung der Vorspannung F jedoch bevorzugt nur unwesentlich oder im Idealfall überhaupt nicht. Das Dämpfungsvermögen des Schwingungstilgers 300C ist abhängig von einem Querschnitt des Elastomerrings 384.
14 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Elastomerrings 384 für den Schwingungstilger 300C. Der Elastomerring 384 ist mehrschichtig aufgebaut. Der Elastomerring 384 kann zwei ringförmige Elastomerschichten 386, 388 aufweisen, zwischen denen eine ringförmige Metallschicht 390, insbesondere eine Stahlschicht, angeordnet ist. Die Metallschicht 390 kann beispielsweise ein Edelstahlring sein. Die Elastomerschichten 386, 388 sind stoffschlüssig mit der Metallschicht 390 verbunden. Beispielsweise sind die Elastomerschichten 386, 388 mit der Metallschicht 390 verklebt oder an diese anvulkanisiert.
Die Anzahl der Elastomerschichten 386, 388 und die Anzahl der Metallschichten 390 ist beliebig. Mit der Anzahl der Elastomerschichten 386, 388 und der Anzahl der Metallschichten 390 steigt das Dämpfungsvermögen. Aufgrund der zwischen den Elastomerschichten 386, 388 angeordneten Metallschicht 390 werden die Elastomerschichten 386, 388 im Vergleich zu einem Elastomerring ohne eine derartige Metallschicht 390 stärker auf Scherung beansprucht. Dies erhöht die Dämpfungswirkung des Elastomerrings 384. Mit steigender Anzahl an vergleichsweise steifen Metallschichten 390 kann somit die Dämpfungswirkung erhöht werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

100A: EUV-Lithographieanlage
100B: DUV-Lithographieanlage
102: Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
104: Projektionssystem
106A: EUV-Lichtquelle
106B: DUV-Lichtquelle
108A: EUV-Strahlung
108B: DUV-Strahlung
110: Spiegel
112: Spiegel
114: Spiegel
116: Spiegel
118: Spiegel
120: Photomaske
122: Spiegel
124: Wafer
126: optische Achse
128: Linse
130: Spiegel
132: Medium
200: optisches System
202: optisches Element
204: optisch wirksame Fläche
206: Rückseite
208: Adapterelement
210: Aktuator
212: feste Welt
300A: Schwingungstilger
300B: Schwingungstilger
300C: Schwingungstilger
302: Gehäuse
304: Symmetrieachse
306: Basisabschnitt
308: Innenfläche
310: Außenfläche
312: Anlageabschnitt
314: Anlagefläche
316: Außengewinde
318: Oberseite
320: Unterseite
322: Anlageelement
324: Anlagefläche
326: Innenfläche
328: Befestigungselement
330: Innengewinde
332: Tilgermasse
334: Innenfläche
336: Außenfläche
338: Anlagefläche
340: Anlagefläche
342: elastisch verformbares Element
344: elastisch verformbares Element
346: Elastomerring
348: Elastomerring
350: Federelement
352: Dämpfungszylinder
354: Federelement
356: Dämpfungszylinder
358: Federelement
360: Dämpfungszylinder
362: Nut
364: Außengewinde
366: Nut
368: elastisch verformbares Element
370: elastisch verformbares Element
372: elastisch verformbares Element
374: elastisch verformbares Element
376: Befestigungselement
378: Anlagefläche
380: Anlagefläche
382: Innengewinde
384: Elastomerring
386: Elastomerschicht
388: Elastomerschicht
390: Metallschicht
d: Dämpfungskonstante
d1: Dämpfungskonstante
d2: Dämpfungskonstante
F: Vorspannung
fres: Eigenfrequenz
k: Federkonstante
k1: Federkonstante
k2: Federkonstante
m: Masse
M1: Spiegel
M2: Spiegel
M3: Spiegel
M4: Spiegel
M5: Spiegel
M6: Spiegel
R: Radialrichtung
û: Amplitude
u(t): Weg-Zeit-Funktion
x: x-Richtung, Breitenrichtung
x̂: Amplitude
x(t): Weg-Zeit-Funktion
y: y-Richtung, Tiefenrichtung
z: z-Richtung, Hochrichtung
β1: Neigungswinkel
β2: Neigungswinkel

Claims

Optisches System (200) für eine Lithographieanlage (100A, 100B), aufweisend ein optisches Element (202), und zumindest einen Schwingungstilger (300A, 300B, 300C) für eine Lithographieanlage (100A, 100B), umfassend ein Gehäuse (302), eine um das Gehäuse (302) umlaufende Tilgermasse (332), ein erstes elastisch verformbares Element (342, 368, 370), und ein zweites elastisch verformbares Element (344, 372, 374), wobei die Tilgermasse (332) in einer Hochrichtung (z) des Schwingungstilgers (300A, 300B, 300C) betrachtet zwischen dem ersten elastisch verformbaren Element (342, 368, 370) und dem zweiten elastisch verformbaren Element (344, 372, 374) angeordnet ist, wobei das erste elastisch verformbare Element (342, 368, 370) und das zweite elastisch verformbare Element (344, 372, 374) unter einer entlang der Hochrichtung (z) wirkenden Vorspannung (F) stehen, und wobei die Vorspannung (F) einstellbar ist, um eine Eigenfrequenz des Schwingungstilgers (300A, 300B, 300C) zu verändern, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Schwingungstilger (300A, 300B, 300C) rückseitig an dem optischen Element (202) vorgesehen ist.
Optisches System nach Anspruch 1, ferner umfassend zumindest einen Aktuator (210) zum Justieren des optischen Elements (202), wobei der zumindest eine Aktuator (210) an einem rückseitig an dem optischen Element (202) vorgesehenen Adapterelement (208) angreift, und wobei der zumindest eine Schwingungstilger (300A, 300B, 300C) in oder an dem Adapterelement (208) angeordnet ist.