DE102020210769A1

DE102020210769A1 - Optisches Element, optische Anordnung und Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements

Info

Publication number: DE102020210769A1
Application number: DE102020210769.6A
Authority: DE
Inventors: Marwene Nefzi; Stefan Hembacher; Jens Kugler; Irina Schrezenmeier
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2022-03-03
Also published as: WO2022043110A1; US20230185080A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches Element (21), umfassend: ein Substrat (30), sowie eine an dem Substrat (30) gebildete optische Oberfläche (32). In das Substrat (30) ist mindestens eine, bevorzugt eine Mehrzahl von fluiddicht abgeschlossenen Kammern (33) eingebettet, in die ein rheologisches Fluid (34) eingebracht ist, um die optische Oberfläche (32) zu verformen. Die Erfindung betrifft auch eine optische Anordnung, insbesondere ein EUV-Lithographiesystem, umfassend: mindestens ein optisches Element (21) wie weiter oben beschrieben, sowie eine Felderzeugungseinrichtung (17b) zur Erzeugung eines bevorzugt zeitlich veränderlichen elektro-magnetischen Felds, insbesondere eines Magnetfelds (38), welches die mindestens eine Kammer (33) durchsetzt, in die das rheologische Fluid (34) eingebracht ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements (31), das wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein optisches Element, umfassend: ein Substrat, sowie eine an dem Substrat gebildete optische Oberfläche. Die Erfindung betrifft auch eine optische Anordnung, insbesondere eine EUV-Lithographieanlage, die mindestens ein solches optisches Element aufweist, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements.
Es ist bekannt, zur Minimierung von Wellenfrontfehlern von optischen Elementen deren optische Oberfläche(n) aktiv zu verformen. Zu diesem Zweck können Aktuatoren z.B. in Form von Piezoaktuatoren verwendet werden, die berührend an dem Substrat angebracht werden. Die Fügetechniken zur Verbindung derartiger Aktuatoren mit dem Substrat, insbesondere die Klebetechnik, sind jedoch problematisch: Insbesondere bei der Verwendung von Klebstoffen tritt ggf. eine Schrumpfung des Klebervolumens ein, die zu einer ungewollten Deformation des Substrats führt. Die durch die Veränderung des Klebervolumens (Volumenschrumpfung) und die thermische Ausdehnung von Klebstoffen hervorgerufenen Wellenfrontdeformationen lassen sich typischerweise nur schwer korrigieren. Es ist daher günstig, für die Wellenfrontkorrektur Aktuator(en) zu verwenden, die nicht mit dem Substrat verbunden werden müssen.
Aus der DE 10 2012 207 003 A1 ist ein optisches Element bekannt geworden, umfassend: ein Substrat, eine reflektive Beschichtung, sowie mindestens eine aktive Schicht, die ein magnetostriktives Material aufweist. Eine optische Anordnung, beispielsweise eine EUV-Lithographieanlage, weist mindestens ein derartiges optisches Element sowie eine Felderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines insbesondere ortsabhängigen Magnetfeldes in der mindestens einen Schicht auf. Die Felderzeugungseinrichtung kann zu diesem Zweck mehrere Elektromagnete aufweisen, die von dem optischen Element beabstandet sind.
In der DE 10 2015 223 980 A1 ist eine optische Baugruppe beschrieben, die eine optische Komponente und eine Komponentenhalterung aufweist. Zwischen der optischen Komponente und der Komponentenhalterung ist eine Schwingungsdämpfungseinrichtung angeordnet, die einen Magneten und eine magnetorheologische Dämpfungskomponente aufweist, auf die der Magnet zur Einstellung der Dämpfung der Dämpfungskomponente wirkt. Die magnetorheologische Dämpfungskomponente kann als magnetorheologisches Fluid ausgeführt sein, das in einem Fluidbehälter untergebracht ist, über den sich die optische Komponente an der Komponentenhalterung abstützt.
Aus der US 2019/0339625 A1 eine optische Anordnung, insbesondere ein Lithographiesystem, bekannt geworden, welches eine erste Komponente, z.B. einen Tragrahmen, sowie eine relativ zu der ersten Komponente bewegliche zweite Komponente, z.B. einen Spiegel, aufweist. In einen Zwischenraum zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente, der sich ggf. in eine Ausnehmung in der zweiten Komponente erstreckt, kann eine magnetorheologische oder elektrorheologische Flüssigkeit eingebracht werden, um eine Dämpfung der Bewegung der zweiten Komponente zu bewirken.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches Element, eine optische Anordnung sowie ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements bereitzustellen, bei denen die optische Oberfläche des optischen Elements verformt werden kann, ohne dass zu diesem Zweck ein Aktuator mit dem Substrat verbunden werden muss.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch ein optisches Element der eingangs genannten Art, bei dem in das Substrat mindestens eine, bevorzugt eine Mehrzahl von fluiddicht abgeschlossenen Kammern eingebettet ist, in die ein rheologisches Fluid eingebracht ist, um die optische Oberfläche zu verformen.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zur Verformung der optischen Oberfläche ein rheologisches Fluid (typischerweise eine Flüssigkeit) in das Substrat des optischen Elements einzubetten. Unter einem rheologischen Fluid wird im Sinne dieser Anmeldung ein Fluid verstanden, dessen Fließverhalten durch die Einwirkung eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes reversibel und in der Regel schnell gesteuert bzw. verändert werden kann. Bei der - kontaktlosen - Einwirkung eines äußeren Feldes überträgt das rheologische Fluid, genauer gesagt die beispielsweise magneto-rheologischen Partikel innerhalb des Fluids, Druck-Kräfte auf das Substrat. Hierbei entstehen Scherkräfte auf das Substrat, welches den Träger der optischen Oberfläche bildet, die sich infolge der Kraftwirkung in einer gewünschten Weise verformt.
Die Richtung der Scherkräfte innerhalb des Substrats hängt von der Feldrichtung der Feldlinien innerhalb des rheologischen Fluids ab. Verlaufen die Feldlinien im Wesentlichen parallel zur optischen Oberfläche, wirken auch die Druck- bzw. Scherkräfte im Wesentlichen parallel zur optischen Oberfläche auf das Substrat. Verlaufen die Feldlinien in dem rheologischen Fluid im Wesentlichen senkrecht zur optischen Oberfläche des optischen Elements, verlaufen auch die Druck- bzw. Scherkräfte im Wesentlichen senkrecht zur optischen Oberfläche, d.h. im Wesentlichen in Normalenrichtung der optischen Oberfläche. Die Erzeugung eines senkrecht zur optischen Oberfläche ausgerichteten Magnetfeldes mit Hilfe einer Spulenanordnung ist in der Regel jedoch problematisch.
Bei einer Ausführungsform ist das rheologische Fluid ein magneto-rheologisches Fluid oder ein elektro-rheologisches Fluid.
Unter einem magneto-rheologischen Fluid wird wie allgemein üblich eine Suspension von magnetisch polarisierbaren Partikeln (z.B. in Form von Carbonyleisenpulver) verstanden, die in einer Trägerflüssigkeit fein verteilt bzw. suspendiert sind. Die polarisierbaren Partikel eines magneto-rheologischen Fluids werden beim Anlegen eines externen magnetischen Feldes so angeordnet bzw. ausgerichtet, dass interne Kräfte in dem Substrat entstehen. Das magneto-rheologische Fluid verfestigt sich beim Anlegen eines externen Magnetfeldes in der Regel und ist daher besonders gut geeignet, eine Kraft auf das Substrat zu übertragen.
Alternativ zur Verwendung von magneto-rheologischen Fluiden bzw. Flüssigkeiten, deren Eigenschaften sich beim Anlegen eines externen Magnetfeldes verändern, kann es sich bei dem rheologischen Fluid auch um ein elektro-rheologisches Fluid handeln, beispielsweise um in Silikonöl dispergierte Polyurethanpartikel, deren Viskoelastizität bzw. deren Viskosität sich beim Anlegen eines externen elektrischen Feldes verändert. Um ein elektro-rheologisches Fluid zu aktivieren, sind ggf. Kabel mit einer geringen Steifigkeit erforderlich.
In der nachfolgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass es sich bei dem rheologischen Fluid um ein magneto-rheologisches Fluid handelt, es versteht sich aber, dass das nachfolgend in Zusammenhang mit dem magneto-rheologischen Fluid Gesagte analog auch für elektro-rheologische Fluide, etc. gilt.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Substrat einen ersten Teilkörper auf, der entlang einer Verbindungsfläche mit einem zweiten Teilkörper verbunden ist, an dem die optische Oberfläche gebildet ist, wobei die mindestens eine fluiddicht abgeschlossene Kammer an die Verbindungsfläche angrenzt. Um die Probleme, die bei der Verbindung von zwei Komponenten mit Hilfe eines Fügemittels, z.B. mit Hilfe eines Klebstoffs, auftreten, zu vermeiden, ist es günstig, wenn die Verbindung der beiden Teilkörper ohne ein Fügemittel erfolgt. Die bevorzugte Art der Verbindung der beiden Teilkörper stellt daher das Bonden ohne ein Fügemittel dar, wie weiter unten näher ausgeführt wird.
Die in das Substrat eingebettete Kammer kann vollständig in dem ersten Teilkörper oder in dem zweiten Teilkörper gebildet sein. In diesem Fall kann die Verbindungsfläche eine obere oder eine untere Kammerwand bilden. Es ist aber grundsätzlich auch möglich, dass die Kammer sich teilweise in den ersten Teilkörper und teilweise in den zweiten Teilkörper erstreckt. In diesem Fall grenzt die Kammer seitlich an die Verbindungsfläche an bzw. diese schneidet die Verbindungsfläche.
Bei einer Weiterbildung bildet die mindestens eine Kammer eine Vertiefung zumindest in dem ersten Teilkörper, wobei die Vertiefung an die Verbindungsfläche angrenzt. Die Vertiefung in dem ersten Teilkörper wird beim Verbinden der beiden Teilkörper entlang der Verbindungsfläche von der Oberfläche des zweiten Teilkörpers abgedeckt. Der zweite Teilkörper kann in der Art eines Deckels auf den ersten Teilkörper aufgelegt und mit diesem verbunden werden, wobei die Kammer in das Substrat eingebettet wird. Im Bereich einer jeweiligen Vertiefung bzw. Kammer entsteht keine Verbindung zwischen dem ersten Teilkörper und dem zweiten Teilkörper. Die Verbindung zwischen den beiden Teilkörpern wird durch die Verbindungsfläche bzw. durch diejenigen Abschnitte der Verbindungsfläche erzeugt, die nicht zu der bzw. zu den Kammern gehören. Die Vertiefung(en) wird/werden vor dem Verbinden typischerweise durch mechanisches Bearbeiten in den ersten Teilkörper und/oder in den zweiten Teilkörper eingebracht, z.B. eingeschliffen oder eingefräst.
Bei einer weiteren Weiterbildung bildet die Verbindungsfläche eine plane Oberfläche oder eine gekrümmte Oberfläche, die an einer der optischen Oberfläche abgewandten Seite des zweiten Teilkörpers verläuft. Es hat sich als günstig erwiesen, wenn der zweite Teilkörper, an dem die optische Oberfläche gebildet ist, keine Ausnehmungen oder Vorsprünge aufweist, dies ist aber nicht zwingend erforderlich: Ggf. kann auch mindestens eine Vertiefung in dem zweiten Teilkörper vorhanden sein, wenn eine entsprechende Kammer sich in den zweiten Teilkörper erstreckt. Bei dem zweiten Teilkörper handelt es sich bevorzugt um ein im Wesentlichen plattenförmiges Bauteil, an dessen einer Seite die optische Oberfläche gebildet ist und dessen andere Seite bzw. Oberfläche die Verbindungsfläche bildet. Der zweite Teilkörper kann insbesondere eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweisen, dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Für die Verbindung der beiden Teilkörper ist es günstig, wenn die Verbindungsfläche plan ist, d.h. keine Krümmung aufweist, da dies die Verbindung der beiden Teilkörper z.B. durch eine Bonding-Verbindung (s.u.) erleichtert.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die optische Oberfläche bevorzugt konvex vorgeformt und ist unter Einwirkung eines Feldes auf das rheologische Fluid in einen neutralen, beispielsweise planen Ausgangszustand verformbar, von dem aus eine bidirektionale Deformation der optischen Oberfläche erfolgt. Durch die Einwirkung eines Feldes, beispielsweise in Form eines magnetischen Feldes, auf das rheologische Fluid können in der Regel nur Scherkräfte in eine Richtung (d.h. nur Druckkräfte) auf das Substrat ausgeübt werden. Entsprechend kann die Aktuierung der optischen Oberfläche nur in einer Richtung erfolgen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird bei der Herstellung des optischen Elements die optische Oberfläche so einpoliert, dass diese vorgeformt ist und ein unverformte, beispielsweise plane optische Oberfläche erst gebildet wird, wenn ein Feld mit einer vorgegebenen Feldstärke auf die rheologische Flüssigkeit wirkt. Da die unverformte Geometrie der optischen Oberfläche erst erzeugt wird, wenn ein Feld mit einer von Null abweichenden Feldstärke auf die rheologische Flüssigkeit einwirkt, kann durch eine Reduzierung oder eine Erhöhung der Feldstärke ausgehend von dem unverformten Zustand eine Verformung der optischen Oberfläche in beide Richtungen (bidirektionale Verformung) erfolgen.
Bei der weiter oben beschriebenen Ausführungsform weicht die Geometrie der optischen Oberfläche in der Regel von der Geometrie der planen oder ggf. gekrümmten Oberfläche ab, welche die Verbindungsfläche bildet. Mit anderen Worten weist der zweite Teilkörper keine im Wesentlichen konstante Dicke auf, die Dicke des zweiten Teilkörpers variiert vielmehr ortsabhängig, um die Vor-Verformung der optischen Oberfläche zu erzeugen.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Substrat mindestens einen fluiddicht verschlossenen Kanal auf, der die mindestens eine fluiddicht verschlossene Kammer mit einer außerhalb der optischen Oberfläche angeordneten Oberfläche des Substrats verbindet. Das Befüllen der Kammer mit dem rheologischen Fluid erfolgt in der Regel erst nachdem die Kammer in das Substrat eingebettet wurde, d.h. erst nach dem Verbinden der beiden Teilkörper des Substrats. Zu diesem Zweck dient in der Regel jeweils ein Kanal, der mit einer Kammer verbunden ist. Der Kanal weist im Vergleich zur Kammer einen vergleichsweise geringen Querschnitt auf und dient lediglich der Zuführung des rheologischen Fluids. Nach der Zuführung wird der Kanal, bei dem es sich beispielsweise um eine Bohrung oder dergleichen handeln kann, fluiddicht verschlossen. Typischerweise wird der Kanal zu diesem Zweck mit einem Material aufgefüllt, welches das fluiddichte Verschließen in der Art eines Stopfens ermöglicht, um Leckagen zu vermeiden. Bei dem Material kann es sich beispielsweise um Gummi, insbesondere um FFKM (Perfluorkautschuk oder Perfluorelastomer) handeln.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das optische Element eine reflektierende Beschichtung, insbesondere zur Reflexion von EUV-Strahlung, die auf das Substrat aufgebracht ist, wobei die optische Oberfläche an der reflektierenden Beschichtung gebildet ist. In diesem Fall handelt es sich bei dem optischen Element um ein reflektierendes optisches Element, beispielsweise in Form eines Spiegels. Die optische Oberfläche bildet in diesem Fall die der Umgebung zugewandte Oberfläche der reflektierenden Beschichtung. Die reflektierende Beschichtung kann zur Reflexion von EUV-Strahlung bei einer Betriebswellenlänge im EUV-Wellenlängenbereich zwischen ca. 5 nm und ca. 30 nm ausgebildet sein. Die reflektierende Beschichtung kann zu diesem Zweck eine Mehrzahl von alternierenden Schichten aus einem hoch brechenden und einem niedrig brechenden Material, z.B. in Form von Mo/Si, aufweisen. Die reflektierende Beschichtung kann aber auch zur Reflexion von Strahlung in einem anderen Wellenlängenbereich, z.B. im VUV-Wellenlängenbereich, ausgebildet sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Substrat an seiner der optischen Oberfläche abgewandten Oberfläche mindestens eine sich in den Bereich der Kammer erstreckende Ausnehmung zum Eingriff einer auf das rheologische Fluid einwirkenden Felderzeugungseinrichtung auf. Wie weiter oben beschrieben wurde ist es nicht erforderlich bzw. vorteilhaft, wenn Komponenten der Felderzeugungseinrichtung mit dem Substrat verbunden werden. Allerdings ist es günstig, wenn die Rückseite des Substrats bzw. des ersten Teilkörpers so gestaltet wird, dass eine verbesserte magnetische Feldführung möglich wird. Zu diesem Zweck ist es günstig, wenn mindestens eine sich in den Bereich der Kammer erstreckende Ausnehmung, z.B. in Form einer Bohrung, in dem ersten Teilkörper des Substrats gebildet ist. In diese Ausnehmung können Stäbe, vorteilhaft ausgebildete Magnete oder andere Komponenten der Felderzeugungseinrichtung, z.B. Spulen, eingreifen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine optische Anordnung, insbesondere ein EUV-Lithographiesystem, umfassend: mindestens ein optisches Element, das wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist, sowie eine Felderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines bevorzugt zeitlich veränderlichen elektro-magnetischen Felds, insbesondere eines Magnetfelds oder eines elektrischen Felds, welches die mindestens eine Kammer durchsetzt, in die das rheologische Fluid eingebracht ist. Die Felderzeugungseinrichtung kann einen oder mehrere Elektromagnete oder Permanentmagnete aufweisen, um eine Kammer mit einem magneto-rehologischen Fluid zu durchsetzen. Die Felderzeugungseinrichtung kann auch zwei oder mehr Elektroden aufweisen, deren Potential ggf. mit Hilfe einer Spannungsquelle einstellbar ist, um eine Kammer mit einem elektro-rheologischen Fluid zu durchsetzen.
Bei der optischen Anordnung kann es sich um ein EUV-Lithographiesystem oder um eine optische Anordnung handeln, die für einen anderen als den EUV-Wellenlängenbereich ausgelegt ist. Bei dem EUV-Lithographiesystem kann es sich um eine EUV-Lithographieanlage zur Belichtung eines Wafers oder um eine andere optische Anordnung handeln, die EUV-Strahlung verwendet, beispielsweise um ein EUV-Inspektionssystem, z.B. zur Inspektion von in der EUV-Lithographie verwendeten Masken, Wafern oder dergleichen.
Bei einer Ausführungsform weist die Felderzeugungseinrichtung zur Erzeugung des Magnetfelds mindestens eine Spule, bevorzugt eine Mehrzahl von Spulen, bzw. von Elektromagneten, auf. Typischer Weise ist jeder Kammer mindestens eine Spule zugeordnet. Die Felderzeugungseinrichtung ist ausgebildet, die Stromstärke durch die jeweilige Spule und somit die Feldstärke des Magnetfeldes in der jeweiligen Kammer individuell einzustellen. Abhängig von der magnetischen Feldstärke ändert sich die Spannung in dem magneto-rheologischen Fluid und somit die Kraft auf die optische Oberfläche. Auf diese Weise kann die Druckkraft, die von dem jeweiligen in diesem Fall magneto-rheologischen Fluid auf das Substrat ausgeübt wird, individuell eingestellt werden, so dass eine lokal unterschiedliche Verformung der optischen Oberfläche des optischen Elements eingestellt werden kann. Es ist aber auch möglich, dass die Felderzeugungseinrichtung ausgebildet ist, ein konstantes elektro-magnetisches Feld, beispielsweise ein konstantes Magnetfeld, zu erzeugen, das im Betrieb der optischen Anordnung nicht verändert werden kann. Zu diesem Zweck kann die Felderzeugungseinrichtung einen oder mehrere Permanentmagnete aufweisen.
Bei einer Ausführungsform weist die mindestens eine Spule einen bevorzugt hufeisenförmigen Kern auf, der sich in die mindestens eine Ausnehmung in dem Substrat erstreckt. Um die Kräfte, die auf das Substrat ausgeübt werden, bei gleichbleibendem Strom durch die Spulen zu erhöhen, hat es sich als günstig erwiesen, wenn die magnetischen Feldlinien sehr nah an der Kammer mit der rheologischen Flüssigkeit eingeprägt werden. Um dies zu erreichen, kann beispielsweise ein hufeisenförmiger bzw. C-förmiger Kern in Form eines Eisenkerns verwendet werden, der sich in zwei Ausnehmungen erstreckt, die an gegenüberliegenden Seiten einer jeweiligen Kammer gebildet sind. Es versteht sich, dass die Einprägung der magnetischen Feldlinien in der Nähe einer jeweiligen Kammer auch auf andere Weise erfolgen kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Felderzeugungseinrichtung eine Mehrzahl von Permanentmagneten auf, die in einer Halbach-Anordnung angeordnet ist, wobei die Halbach-Anordnung in die mindestens eine sich in den Bereich der Kammer erstreckende Ausnehmung in dem Substrat eingreift und bevorzugt die Kammer hufeisenförmig (bzw. C-förmig) umschließt.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Permanentmagneten in einer Halbach-Anordnung um eine jeweilige Kammer angeordnet. Eine Halbach-Anordnung von Permanentmagneten ermöglicht es, magnetische Streufelder zu minimieren, indem der magnetische Fluss auf derjenigen Seite der Halbach-Anordnung konzentriert wird, an der das optische Element bzw. die Kammer angeordnet ist. Bei der Halbach-Anordnung (Halbach-Array) werden mehrere Magnete bzw. die jeweilige Magnetisierungsrichtung jeweils um 90° in Richtung der Längsachse des Arrays gegeneinander gekippt, wodurch der magnetische Fluss auf einer Seite des Arrays abnimmt und auf der gegenüberliegenden Seite des Arrays zunimmt.
Um zusätzlich die der Kammer abgewandten magnetischen Felder zu unterdrücken, kann zwischen der der Kammer abgewandten Seite der Permanentmagnete und dem Substrat eine Abschirmung (Shielding) angebracht werden, welche z.B. aus einem Mu-Metall bestehen kann, um die magnetischen Feldlinien nach außen und zu eventuellen benachbarten Kammern abzuschirmen und damit Störeinflüsse zu vermeiden. Die Geometrie der Abschirmung kann an die Geometrie der Halbach-Anordnung angepasst sein und ebenfalls hufeisen- bzw. C-förmig ausgebildet sein.
Die oben beschriebene Ausführungsform kann als passiv deformierbare Optik ausgebildet sein, bei der eine zeitliche Veränderung des Magnetfeldes nicht möglich ist, ohne die Permanentmagnete bzw. die Halbach-Anordnung auszutauschen. Dennoch ist eine individualisierte Anpassung der Permanentmagnete für eine jeweilige LithographieAnlage bzw. für eine jeweilige optische Anordnung möglich. Diese Individualisierung der Permanentmagnete bzw. der Halbach-Anordnung ist auch zu einem Zeitpunkt nach Auslieferung der Anlage möglich.
Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform bildet die Halbach-Anordnung den (Eisen-)Kern mindestens einer Spule. Diese Ausführungsform beinhaltet eine Kombination aus Permanentmagneten und mindestens einer Spule mit Eisenkern. Dabei ist das magnetische Feld durch die Permanentmagnete vordefiniert und kann durch die mindestens eine Spule mit Eisenkern, durch Anpassung des Stromflusses durch die Spule, zeitlich variabel verändert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die optische Anordnung eine Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung der Felderzeugungseinrichtung zur Einstellung der insbesondere ortsabhängigen sowie ggf. zeitabhängigen Verformung der optischen Oberfläche auf. Die Steuerungseinrichtung kann dazu dienen, die nachfolgenden und weitere Probleme zu lösen, die beim Betrieb des optischen Elements in einer optischen Anordnung, speziell einer EUV-Lithograhpieanlage, auftreten:

Die Steuerungseinrichtung kann zur aktiven oder semi-aktiven Einstellung der Verformung der optischen Oberfläche im oder vor dem Betrieb der optischen Anordnung dienen, um Wellenfrontfehler der optischen Anordnung zu minimieren. Die semi-aktive Einstellung der Verformung erfolgt hierbei in definierten Zeitabständen zur Korrektur von Wellenfrontfehlern, die durch Maschinenfehler der optischen Anordnung entstehen. Die semi-aktive Einstellung der Verformung kann beispielsweise in Belichtungspausen erfolgen. Die aktive Steuerung bzw. Einstellung erfolgt während des Betriebs, z.B. während der Belichtung des Wafers bzw. innerhalb der Belichtungszeit (in der Regel kontinuierlich), um ein dynamisches Verhalten der Maschine bzw. der optischen Anordnung zu korrigieren, und/oder um - im Falle einer Lithographieanlage - Wafer-Topologie-Fehler auszugleichen. Insbesondere kann in diesem Fall auch eine Feed-Forward-Regelung anhand einer Messung der Wafer-Topologie-Fehler erfolgen.

Speziell kann die Einstellung der Verformung der optischen Oberfläche dazu genutzt werden, um eine vorgegebene 3-Welligkeit zu erzeugen, die Wellenfrontfehler minimiert, die aufgrund von Gravitationsvariationen zwischen dem Herstellort und dem Ort des Endkunden der optischen Anordnung entstehen. Eine 3-Welligkeit an der optischen Oberfläche entsteht bei einer 3-Punkt-Lagerung des optischen Elements. Die Verformung zur Herstellung der gewünschten 3-Welligkeit erfolgt nicht zwingend dynamisch, vielmehr kann die Erzeugung eines statischen Feldes mit Hilfe der Felderzeugungseinrichtung ausreichend sein.
Die Steuerungseinrichtung kann auch dazu dienen, um eine aktive oder semi-aktive Einstellung einer Passe (Oberflächenform) in Form einer so genannten „Nicht in Einbaulage“(NEBL)-Differenzpasse zu erzeugen. Die NEBL-Differenzpasse kann erforderlich sein, weil die Passe von optischen Elementen in einer von der Betriebslage verschiedenen Lage vermessen wird und diese optischen Elemente in dieser Lage final poliert/beschichtet werden. Die Abweichung bzw. die NEBL-Differenzpasse kann im Einbauzustand des optischen Elements in der optischen Anordnung korrigiert werden, sofern die Größe der Abweichung bekannt ist. Um die NEBL-Differenzpasse im Einbauzustand zu bestimmen, können z.B. die Wellenfront bzw. die Wellenfrontfehler der optischen Anordnung vermessen werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements, umfassend: Einbringen eines rheologischen Fluids in die mindestens eine Kammer, die in das Substrat eingebettet ist, bevorzugt über mindestens einen Kanal, über den die Kammer mit einer Oberfläche des Substrats verbunden ist, sowie fluiddichtes Verschließen der mindestens einen Kammer, in die das rheologische Fluid eingebracht ist, bevorzugt durch Abdichten des Kanals. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es zur Vermeidung von Leckagen günstig, die mindestens eine Kammer fluiddicht zu verschließen. Dies kann auf einfache Weise dadurch erfolgen, dass ein Kanal, beispielsweise in Form einer Bohrung, über den der Kammer das rheologische Fluid zugeführt wird, nach dem Zuführen des Fluids flüssigkeitsdicht abgedichtet wird.
Bei einer Variante werden zum Einbetten der Kammer in das Substrat der erste Teilkörper des Substrats und der zweite Teilkörper des Substrats entlang der Verbindungsfläche miteinander verbunden. Bei dem Material des Substrats kann es sich um Glas oder um eine Glaskeramik handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Material des Substrats um ein so genanntes Nullausdehnungs-Material handeln, welches einen sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, z.B. um titandotiertes Quarzglas (beispielsweise um ULE®) oder um eine Glaskeramik (beispielsweise um Zerodur®).
Bei einer weiteren Variante erfolgt das Verbinden des ersten Teilkörpers und des zweiten Teilkörpers entlang der Verbindungsfläche durch Fusion-Bonding, durch silikatisches Bonden oder durch direktes Bonden. Beim Verbinden durch Fusion-Bonding werden die beiden Teilkörper typischerweise auf eine Temperatur von mehr als ca. 800°C erhitzt, so dass die beiden Teilkörper bzw. deren jeweiligen Oberflächen entlang der Verbindungsfläche angeschmolzen werden und sich die beiden Teilkörper entlang der Verbindungsfläche ohne die Verwendung eines Fügemittels miteinander verbinden. Beim silikatischen Bonden weisen die beiden Teilkörper Silizium als Bestandteil (genauer: SiO₂) auf und deren Oberflächen werden mit einer alkalischen Flüssigkeit vorübergehend angelöst. Durch eine Wärmebehandlung wird die Feuchtigkeit wieder entfernt und eine stoffschlüssige Verbindung entsteht. Beim direkten Bonden werden die Oberflächen über einen Plasma-Prozess aktiviert und hydrophilisiert, danach werden die Oberflächen kontaktiert und über eine Wärmebehandlung (z.B. 120°C-200°C) unter Druck im Vakuum verbunden. Es versteht sich, dass die beiden Teilkörper auch durch andere Arten von Bonding-Verfahren miteinander verbunden werden können, wobei auf die Verwendung eines Fügemittels in der Regel verzichtet wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

1a eine schematische Darstellung einer EUV-Lithographieanlage mit einem Beleuchtungssystem und einem Projektionsobjektiv,
1b eine schematische Darstellung einer DUV-Lithographieanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv,
2a-d schematische Schnittdarstellungen eines optischen Elements in Form eines EUV-Spiegels mit einem Substrat, in das Kammern eingebettet sind, die mit einem magneto-rheologischen Fluid gefüllt sind,
3a-d schematische Darstellungen einer Felderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes, das die Kammern des optischen Elements von 2a-d durchsetzt, um dessen optische Oberfläche zu verformen.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
In 1a ist schematisch eine optische Anordnung in Form einer EUV-Lithographieanlage 40 gezeigt. Diese weist eine EUV-Lichtquelle 1 zur Erzeugung von EUV-Strahlung auf, die in einem EUV-Wellenlängenbereich unter 50 nm, insbesondere zwischen ca. 5 nm und ca. 15 nm, eine hohe Energiedichte aufweist. Die EUV-Lichtquelle 1 kann beispielsweise in Form eine Plasma-Lichtquelle zur Erzeugung eines laserinduzierten Plasmas oder als Synchrotron-Strahlungsquelle ausgebildet sein. Insbesondere im ersteren Fall kann wie in 1a gezeigt ein Kollektor-Spiegel 2 verwendet werden, um die EUV-Strahlung der EUV-Lichtquelle 1 zu einem Beleuchtungsstrahl 3 zu bündeln und auf diese Weise die Energiedichte weiter zu erhöhen. Der Beleuchtungsstrahl 3 dient zur Beleuchtung eines strukturierten Objekts M mittels eines Beleuchtungssystems 10, welches im vorliegenden Beispiel vier reflektierende optische Elemente 13 bis 16 aufweist.
Bei dem strukturierten Objekt M kann es sich beispielsweise um eine reflektive Maske handeln, die reflektierende und nicht reflektierende oder zumindest weniger stark reflektierende Bereiche zur Erzeugung mindestens einer Struktur an dem Objekt M aufweist. Alternativ kann es sich bei dem strukturierten Objekt M um eine Mehrzahl von Mikrospiegeln handeln, welche in einer ein- oder mehrdimensionalen Anordnung angeordnet sind und welche gegebenenfalls um mindestens eine Achse bewegbar sind, um den Einfallswinkel der EUV-Strahlung 3 auf den jeweiligen Spiegel einzustellen.
Das strukturierte Objekt M reflektiert einen Teil des Beleuchtungsstrahls 3 und formt einen Projektionsstrahl 4, der die Information über die Struktur des strukturierten Objekts M trägt und der in ein Projektionsobjektiv 20 eingestrahlt wird, welches eine Abbildung des strukturierten Objekts M bzw. eines jeweiligen Teilbereichs davon auf einem Substrat W erzeugt. Das Substrat W, beispielsweise ein Wafer, weist ein Halbleitermaterial, z.B. Silizium, auf und ist auf einer Halterung angeordnet, welche auch als Wafer-Stage WS bezeichnet wird.
Im vorliegenden Beispiel weist das Projektionsobjektiv 20 vier reflektive optische Elemente 21 bis 24 (Spiegel) auf, um ein Bild der an dem strukturierten Objekt M vorhandenen Struktur auf dem Wafer W zu erzeugen. Typischer Weise liegt die Zahl der Spiegel in einem Projektionsobjektiv 20 zwischen vier und acht, gegebenenfalls können aber auch nur zwei Spiegel verwendet werden.
Um eine hohe Abbildungsqualität bei der Abbildung eines jeweiligen Objektpunktes OP des strukturierten Objekts M auf einen jeweiligen Bildpunkt IP auf dem Wafer W zu erreichen sind höchste Anforderungen an die Oberflächenform der reflektiven optischen Elemente (Spiegel) 21 bis 24 zu stellen und auch die Position bzw. die Ausrichtung der optischen Elemente 21 bis 24 zueinander bzw. relativ zum Objekt M und zum Substrat W erfordert eine Präzision im Nanometer-Bereich.
Um Abbildungsfehlern innerhalb des Projektionsobjektivs 20 durch beispielsweise eine falsche Ausrichtung der optischen Elemente 21 bis 24, durch Fabrikationsfehler und/oder durch temperaturbedingte Deformationen während des Betriebs zu begegnen, kann mittels einer ersten Felderzeugungseinrichtung 17a, die typischerweise mehrere Elektromagnete bzw. Spulen 5 zur Erzeugung eines ortsabhängig veränderlichen Magnetfelds umfasst, der unerwünschten Deformation der optischen Elemente 21 bis 24 entgegen gewirkt werden. In 1a ist die erste Felderzeugungseinrichtung 17a lediglich im Bereich des optischen Elements 21 des Projektionsobjektivs 20 dargestellt, grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, für mehrere oder auch für alle optischen Elemente 21 bis 24 eine jeweilige Felderzeugungseinrichtung vorzusehen. In 1a ist eine zweite Felderzeugungseinrichtung 17b mit Spulen 5 auch an den optischen Elementen 13 bis 16 des Beleuchtungssystems 10 angeordnet, sodass Korrekturen auch in dem Beleuchtungssystem 10 vorgenommen werden können.
1b zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Projektionsbelichtungsanlage 100, welche eine Strahlformungs- und Beleuchtungseinrichtung 102 und ein Projektionsobjektiv 104 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 370 nm. Die DUV- Projektionsbelichtungsanlage 100 weist eine DUV-Lichtquelle 106 auf. Als DUV-Lichtquelle 106 kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108 im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert.
Die in 1b dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungseinrichtung 102 leitet die DUV-Strahlung 108 auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Strahlformungs- und Beleuchtungseinrichtung 102 und des Projektionsobjektivs 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionsobjektives 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
Das Projektionsobjektiv 104 weist mehrere Linsen 128, 140 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128, 140 und/oder Spiegel 130 des Projektionsobjektivs 104 symmetrisch zur optischen Achse 126 des Projektionsobjektivs 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen und Spiegel der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen und/oder Spiegel vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 140 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 fotolithographische Auflösung auf.
Mit Hilfe von nicht bildlich dargestellten Felderzeugungseinrichtungen, die analog zu den weiter oben in Zusammenhang mit 1a gezeigten Felderzeugungseinrichtungen 17a,b ausgebildet sind, können auch bei der in 1b gezeigten DUV-Lithographieanlage 100 unerwünschte Deformationen der Linsen 128, 140 und/oder der Spiegel 130 des Projektionsobjektivs 104 korrigiert werden. Entsprechendes gilt für die optischen Elemente der Strahlformungs- und Beleuchtungseinrichtung 102.
2a-d zeigen den Aufbau des ersten optischen Elements 21 des Projektionssystems 20 der EUV-Lithographieanlage 40 von 1a in einer schematischen Darstellung. Das optische Element 21 umfasst ein Substrat 30 aus einem Material mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, z.B. Zerodur®, ULE® oder Clearceram® sowie eine die EUV-Strahlung reflektierende Beschichtung 31.
Die reflektierende Beschichtung 31 weist eine nicht bildlich dargestellte Anzahl von Schichtpaaren mit alternierenden Schichten aus einem hoch brechenden Schichtmaterial und einem niedrig brechenden Schichtmaterial auf. Durch den typischerweise periodischen Aufbau der reflektiven Beschichtung 31 (d.h. mit Schichtpaaren identischer Dicke) ist es möglich, kurzwellige EUV-Strahlung mit einer Wellenlänge im nm-Bereich (z.B. bei 13,5 nm) zu reflektieren. In diesem Fall handelt es sich bei den Schichten aus dem hoch brechenden Material um Silizium und bei den Schichten aus dem niedrig brechenden Material um Molybdän. Andere Materialkombinationen wie z.B. Molybdän und Beryllium, Ruthenium und Beryllium oder Lanthan und B₄C sind ebenfalls möglich.
Soll das reflektive optische Element 21 nicht in der in 1a gezeigten EUV-Lithographieanlage 40 sondern mit Abbildungslicht bei Wellenlängen von mehr als 150 nm z.B. in der in 1b gezeigten DUV-Lithographieanlage 100 betrieben werden, weist die reflektierende Beschichtung 31 in der Regel ebenfalls eine Mehrzahl von Einzelschichten auf, die abwechselnd aus Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes bestehen. Ggf. kann in diesem Fall aber auch auf eine mehrlagige Beschichtung verzichtet werden, d.h. die reflektive Beschichtung kann nur aus einer einzigen Schicht (z.B. aus Aluminium) gebildet sein.
An der der Umgebung zugewandten Oberseite der reflektierenden Beschichtung 31 ist eine optische Oberfläche 32 gebildet, die von der EUV-Strahlung 3 getroffen wird. Um die optischen Eigenschaften des optischen Elements 21 zu verändern, genauer gesagt um Wellenfrontfehler zu korrigieren, die bei der Abbildung mit dem Projektionsobjektiv 20 entstehen, ist in das Substrat 30 eine Mehrzahl von fluiddicht abgeschlossenen Kammern 33 eingebettet, in die ein magneto-rheologisches Fluid 34 eingebracht ist, um die optische Oberfläche 32 zu verformen, wie weiter unten beschrieben wird.
Wie in 2a-d zu erkennen ist, ist die jeweilige Kammer 33 vollständig mit dem magneto-rheologischen Fluid 34 gefüllt. Die Anzahl von fünf Kammern 33 in 2a-c ist beispielhaft gewählt, d.h. in das Substrat 30 kann auch eine größere oder ggf. eine geringere Anzahl von Kammern 33 eingebracht sein. Die Anordnung der Kammern 33 in dem Substrat 30 kann regelmäßig sein, d.h. es kann eine zweidimensionale RasterAnordnung von Kammern 33 in dem Substrat 30 gebildet sein. Grundsätzlich ist aber auch eine unregelmäßige Anordnung der Kammern 33 in dem Substrat 30 möglich. Der seitliche Abstand der Kammern 33 und die Breite der Kammern 33 werden in Abhängigkeit von der Ortsauflösung festgelegt, mit der die optische Oberfläche 32 verformt werden soll. In Abhängigkeit von der jeweils lokal erforderlichen Ortsauflösung kann die Breite der Kammern 33 bzw. deren Größe über das Substrat 30 variieren. Die Höhe der Kammern 33 bestimmt die Fläche, mit der das magneto-rheologische Fluid 34 auf das Substrat wirkt und bestimmt somit die Kraft, die von der magneto-rheologischen Flüssigkeit auf das Substrat 30 übertragen wird.
Das Substrat 30 weist einen ersten Teilkörper 30a und einen zweiten Teilkörper 30b auf, die entlang einer gemeinsamen Verbindungsfläche 35 miteinander verbunden sind. Eine jeweilige Kammer 33 bildet eine in den in 2a-c gezeigten Beispielen quaderförmige Vertiefung in dem ersten Teilkörper 30a. Bei dem in 2d gezeigten Beispiel ist in beiden Teilkörpern 30a, 30b jeweils eine quaderförmige Vertiefung gebildet, die zusammen die Kammer 33 bilden. Die Vertiefungen werden durch eine mechanische Bearbeitung, z.B. durch Fräsen oder Schleifen, im Material des ersten Teilkörpers 30a bzw. der beiden Teilkörper 30a, 30b gebildet. Der mit den Vertiefungen versehene erste Teilkörper 30a sowie der ggf. ebenfalls mit Vertiefungen versehene zweite Teilkörper 30b werden zur Bildung des Substrats 30 entlang einer Verbindungsfläche 35 miteinander verbunden, die außerhalb der Kammern 33 verläuft. Die Verbindung der beiden Teilkörper 30a, 30b entlang der Verbindungsfläche 35 erfolgt durch einen Bonding-Prozess ohne die Verwendung eines Fügemittels. Bei dem Bonding-Prozess kann es sich beispielsweise um Fusion-Bonding, um silikatisches Bonden oder um direktes Bonden handeln.
Vor oder nach dem Verbinden der beiden Teilkörper 30a, 30b werden in den ersten Teilkörper 30a Bohrungen 36 eingebracht, welche eine jeweilige Kammer 33 mit einer Oberfläche 37 des ersten Teilkörpers 30a verbinden, welche die der optischen Oberfläche 32 abgewandte Rückseite des Substrats 30 bildet. Durch die Bohrungen bzw. Kanäle 36 wird das magneto-rheologische Fluid 34 in die Kammer 35 eingebracht bzw. eingefüllt. Die Kanäle 36 werden nach dem Einfüllen des magneto-rheologischen Fluids 34 fluiddicht abgedichtet, beispielsweise indem diese mit Gummi, beispielsweise mit FFKM, gefüllt werden, um die Kanäle 36 in der Art eines Stopfens zu verschließen.
Die drei in 2a-d dargestellten optischen Elemente 21 sind jeweils bei unverformter optischer Oberfläche 32 dargestellt, d.h. ohne dass mit Hilfe der Felderzeugungseinrichtung 17b ein magnetisches Feld erzeugt wird. Die optischen Elemente 21 unterscheiden sich in der Geometrie bzw. in der Oberflächenform der optischen Oberfläche 32 voneinander: Das in 2a gezeigte optische Element 21 weist eine plane optische Oberfläche 32 auf und die Verbindungsfläche 35 ist ebenfalls plan. Das in 2b gezeigte optische Element 21 weist eine konkav gekrümmte unverformte Oberfläche 32 auf und die Verbindungsfläche 35 ist ebenfalls gekrümmt. Bei den in 2a,b gezeigten optischen Elementen 21 ist die Dicke des zweiten, plattenförmigen Teilkörpers 30b des Substrats 30 daher im Wesentlichen konstant. Der erste Teilkörper 30a hat ebenfalls eine konstante, aber größere Dicke als der zweite Teilkörper 30b, an dem die optische Oberfläche 32 gebildet ist.
Bei dem in 2c dargestellten optischen Element 21 ist die Verbindungsfläche 35 wie bei dem in 2a gezeigten optischen Element 21 plan, aber die optische Oberfläche 32 ist konvex gekrümmt, so dass die Dicke des zweiten Teilkörpers 30b ortsabhängig variiert. Die optische Oberfläche 32 des optischen Elements 21 von 2c ist vorgeformt, d.h. diese weist eine von einer planen Geometrie abweichende Krümmung auf. Die vorgeformte optische Oberfläche 32 von 2c kann mit Hilfe der Felderzeugungseinrichtung 17b in einen unverformten, planen Zustand verformt werden. Die Vorformung der optischen Oberfläche 32 ist günstig, da sich mit Hilfe des magneto-rheologischen Fluids 34 nur Druck- bzw. Scherkräfte in das Substrat 30 einbringen lassen, um die optische Oberfläche 32 zu deformieren. Die Vorformung ermöglicht es, die optische Oberfläche 32 durch das Anlegen eines Magnetfeldes 38 (vgl. 3a) in einen neutralen, z.B. planen Ausgangszustand überzuführen, von dem ausgehend die Verformung der optischen Oberfläche 32 sowohl in positiver als auch in negativer Richtung erfolgen kann, d.h. die optische Oberfläche 32 kann lokal konkav oder konvex deformiert werden, indem die Feldstärke des Magnetfeldes 38 erhöht oder reduziert wird.
Bei dem in 2d gezeigten optischen Element 21 weist die optische Oberfläche 32 ebenfalls eine konvexe Krümmung auf. Anders als in 2c beschrieben wurde, ist die gekrümmte Oberfläche 32 des optischen Elements 21 von 2d nicht vorgeformt, um mit Hilfe der Felderzeugungseinrichtung 17b in einen neutralen, z.B. planen Zustand übergeführt zu werden. Bei der gekrümmten Oberfläche 32 des optischen Elements 21 von 2d handelt es sich vielmehr um eine Freiformfläche, die einen Ausgangszustand für eine unidirektionale Deformation der optischen Oberfläche 32 bildet. Wie das in 2c gezeigte optische Element 21 weist auch das in 2d gezeigte optische Element 21 einen zweiten Teilkörper 30b mit einer nicht konstanten Dicke auf.
3a zeigt die Felderzeugungseinrichtung 17b, die zur Erzeugung des Magnetfeldes 38 ausgebildet ist, in einer Detaildarstellung. Die Spulen 5 weisen jeweils einen Eisenkern 39 auf und bilden einen Elektromagneten. Der Strom durch eine jeweilige Spule 5 und somit die Feldstärke des Magnetfeldes 38, welches eine jeweilige Kammer 33 durchsetzt, kann individuell, d.h. für jede Spule 5 einzeln, mit Hilfe einer Steuerungseinrichtung 40 eingestellt werden. Wie in 3a durch Doppelpfeile 41 dargestellt ist, führt das Durchsetzen des magneto-rheologischen Fluids 34 mit dem Magnetfeld 38 zu einer Scherspannung auf das Substrat 30, die dazu führt, dass sich der über der jeweiligen Kammer 33 liegende Abschnitt der optischen Oberfläche 32 verformt, wobei der Grad der Verformung von der Feldstärke des Magnetfeldes 38 in der jeweiligen Kammer 33 abhängig ist.
Die Verformung der optischen Oberfläche 32 mit Hilfe der Felderzeugungseinrichtung 17b kann beispielsweise semi-aktiv in vorgegebenen Zeitabständen erfolgen, um ein neues, konstantes Magnetfeld einzustellen und auf diese Weise Wellenfrontfehler zu minimieren, die durch Maschinenfehler entstehen, z.B. um eine Passe der optischen Oberfäche 32 einzustellen. Bei der semi-aktiven Verformung kann die Steuerungseinrichtung 40 bei der jeweiligen Anpassung einen zeitlich veränderlichen Strom an die jeweilige Spule 5 anlegen, um ein zeitlich veränderliches Magnetfeld 38 zu erzeugen. Die semi-aktive Einstellung der Verformung kann beispielsweise in Belichtungspausen erfolgen.
Es kann auch eine aktive, insbesondere kontinuierliche Steuerung bzw. Einstellung der Verformung während der Belichtung des Wafers W (innerhalb der Belichtungszeit) erfolgen, um ein dynamisches Verhalten der EUV-Lithographieanlage 40 zu korrigieren, beispielsweise um Wafer-Topologie-Fehler auszugleichen. Insbesondere kann in diesem Fall auch eine Feed-Forward-Regelung anhand einer Messung der Wafer-Topologie-Fehler erfolgen.
Es ist aber auch eine passive, zeitlich konstante Verformung der optischen Oberfläche 32 möglich, wobei von der Felderzeugungseinrichtung 17b ein zeitlich konstanter Strom erzeugt wird. Eine passive Verformung ist auch möglich, wenn die Felderzeugungseinrichtung 17b nicht zur Einstellung der Stärke des Magnetfeldes 38 ausgebildet ist, z.B. wenn diese nur Permanentmagnete aufweist.
Die Effizienz der Erzeugung des Magnetfeldes 38 kann erhöht werden, wenn die magnetischen Feldlinien sehr nah an der jeweiligen Kammer 33 mit der rheologischen Flüssigkeit 34 eingeprägt werden. Zu diesem Zweck ist bei der in 3b gezeigten Felderzeugungseinrichtung 17b ein hufeisenförmiger Eisenkern 39 vorgesehen, der sich in zwei Ausnehmungen 41 erstreckt, die sich ausgehend von der Rückseite 37 des Substrats 30 in den Bereich der Kammer 33, genauer gesagt auf gegenüberliegende Seiten der jeweiligen Kammer 33, erstrecken. Mit Hilfe des hufeisenförmigen Eisenkerns 39 wird ein Magnetfeld mit Feldlinien 42 erzeugt, die im Wesentlichen parallel zur X-Richtung eines XYZ-Koordinatensystems verlaufen, wobei die X-Richtung senkrecht zur Dickenrichtung Z des Substrats 30 ausgerichtet ist. Es versteht sich, dass die Einprägung der magnetischen Feldlinien in der Nähe einer jeweiligen Kammer 33 auch auf andere Weise als durch einen hufeisenförmigen Eisenkern 39 erfolgen kann.
Ein solches Beispiel ist in 3c dargestellt: Um magnetische Streufelder zu minimieren, weist die Felderzeugungseinrichtung 17b eine Mehrzahl von Permanentmagneten 43 auf, die in einer Halbach-Anordnung 44 angeordnet sind. Wie der in 3b dargestellte Eisenkern 39 ist auch die Halbach-Anordnung 44 der Permanentmagnete 43 hufeisenförmig (bzw. C-förmig) ausgebildet und greift in zwei Ausnehmungen 41 ein, die sich ausgehend von der Rückseite 37 des Substrats 30 in den Bereich der Kammer 33, genauer gesagt auf gegenüberliegende Seiten der jeweiligen Kammer 33, erstrecken. Bei der Halbach-Anordnung 44 sind die einzelnen Permanentmagnete 43 bezüglich ihrer Magnetisierungsrichtung um 90° zueinander gedreht, wodurch eine verbesserte Führung der Feldlinien 41 innerhalb der Kammer 33 realisiert wird.
Zwischen der der Kammer 33 abgewandten Seite der Permanentmagnete 43 und dem Substrat 30 ist eine Abschirmung 45 (Shielding) angebracht, die im gezeigten Beispiel aus einem Mu-Metall gebildet ist und die sich in die beiden Ausnehmungen 41 erstreckt. Die Abschirmung 45 dient dazu, die Feldlinien 41 nach außen sowie zu ggf. benachbarten Kammern 33 in dem Substrat 30 abzuschirmen, um damit Störeinflüsse zu vermeiden. Die Abschirmung 45 ist an die Geometrie der Halbach-Anordnung 44 angepasst und im gezeigten Beispiel ebenfalls hufeisenförmig bzw. C-förmig ausgebildet.
Bei der in 3c gezeigten Halbach-Anordnung 44 bildet das optische Element 21 einen passiv deformierbaren Spiegel, d.h. durch die Felderzeugungseinrichtung 17b wird ein konstantes, fest vorgegebenes Magnetfeld erzeugt. Nach einer Vermessung der optischen Anordnung, beispielsweise des EUV-Lithographiesystems 40, im Feld (bzw. beim Endkunden) kann die geforderte Oberflächenpasse des optischen Elements 21 mit einem individuellen Satz an Permanentmagneten 43 pro Kammer 33 eingestellt werden, um die Systemperformance zu verbessern. Es versteht sich, dass eine solche rein passive Verformung auch durchgeführt werden kann, wenn die Permanentmagnete 43 nicht in einer Halbach-Anordnung 44 angeordnet sind.
Bei dem in 3d gezeigten Beispiel ist die Halbach-Anordnung 44 mit den Permanentmagneten 43 mit einer Spule 5 mit Eisenkern kombiniert bzw. die Halbach-Anordnung 44 bildet den Eisenkern der Spule 5. Eine Kombination aus mehreren Spulen 5 mit der Halbach-Anordnung 44 ist ebenfalls möglich. Bei der Realisierung der Felderzeugungseinrichtung 17b auf die in 3d gezeigte Weise definieren die Permanentmagnete 44 das Magnetfeld vor und durch die mindestens eine Spule 5 mit Eisenkern kann das Magnetfeld 38 durch Anpassung des Stromflusses durch die Spule 5 zeitlich variabel verändert werden. Auch bei dem in 3d gezeigten Beispiel ist eine Abschirmung 45 aus einem Mu-Metall vorhanden, um die magnetischen Feldlinien 41 nach außen abzuschirmen.
Obgleich die obigen Beispiele in Zusammenhang mit einem magneto-rheologischen Fluid 34 beschrieben wurden, können auch andere rheologische Fluide, beispielsweise elektro-rheologische Fluide, in die jeweiligen Kammern 33 eingebracht werden, um durch die Einwirkung eines elektrischen Feldes die optische Oberfläche 32 zu verformen. In diesem Fall ist die Felderzeugungseinrichtung 17b zur Erzeugung eines zeitlich konstanten oder zeitlich veränderlichen elektrischen Feldes ausgebildet. Die Felderzeugungseinrichtung 17b kann zu diesem Zweck Elektroden aufweisen, z.B. in Form von zwei Kondensatorplatten, die in jeweils eine Aussparung 41 eingreifen und zwischen denen die Kammer 33 angeordnet ist. An Stelle der planen bzw. (sphärisch) konkav bzw. konvex gekrümmten Oberfläche 32 können selbstverständlich auch (zunächst unverformte) asphärische Oberflächen oder Freiform-Oberflächen 32 auf die weiter oben beschriebene Weise verformt werden, um Wellenfrontfehler zu korrigieren. Es versteht sich, dass auch die optischen Oberflächen 32 von optischen Elementen, die nicht zur Reflexion von EUV-Strahlung ausgebildet sind, auf die weiter oben beschriebene Weise verformt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012207003 A1 [0003]
DE 102015223980 A1 [0004]
US 2019/0339625 A1 [0005]

Claims

Optisches Element (21), umfassend: ein Substrat (30), sowie eine an dem Substrat (30) gebildete optische Oberfläche (32), dadurch gekennzeichnet, dass in das Substrat (30) mindestens eine, bevorzugt eine Mehrzahl von fluiddicht abgeschlossenen Kammern (33) eingebettet ist, in die ein rheologisches Fluid (34) eingebracht ist, um die optische Oberfläche (32) zu verformen.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem das rheologische Fluid ein magnetorheologisches Fluid (34) oder ein elektro-rheologisches Fluid ist.
Optisches Element nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Substrat (30) einen ersten Teilkörper (30a) aufweist, der entlang einer Verbindungsfläche (35) mit einem zweiten Teilkörper (30b) verbunden ist, an dem die optische Oberfläche (32) gebildet ist, wobei die mindestens eine fluiddicht abgeschlossene Kammer (33) an die Verbindungsfläche (35) angrenzt.
Optisches Element nach Anspruch 3, bei dem die mindestens eine Kammer (33) eine Vertiefung zumindest in dem ersten Teilkörper (30a) bildet, die an die Verbindungsfläche (35) angrenzt.
Optisches Element nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Verbindungsfläche (35) eine plane Oberfläche oder eine gekrümmte Oberfläche bildet, die an einer der optischen Oberfläche (32) abgewandten Seite des zweiten Teilkörpers (30b) verläuft.
Optisches Element nach Anspruch 5, bei dem die optische Oberfläche (32) bevorzugt konvex vorgeformt ist und unter Einwirkung eines Feldes, insbesondere eines Magnetfeldes (38), auf das rheologische Fluid (34) in einen neutralen Ausgangszustand überführbar ist, von dem aus eine bidirektionale Verformung der optischen Oberfläche (32) erfolgt.
Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat (30) mindestens einen fluiddicht verschlossenen Kanal (36) aufweist, der die mindestens eine fluiddicht verschlossene Kammer (33) mit einer außerhalb der optischen Oberfläche (32) angeordneten Oberfläche (37) des Substrats (30) verbindet.
Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: eine reflektierende Beschichtung (31), insbesondere zur Reflexion von EUV-Strahlung (3), die auf das Substrat (30) aufgebracht ist, wobei die optische Oberfläche (32) an der reflektierenden Beschichtung (31) gebildet ist.
Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat (30) an seiner der optischen Oberfläche (32) abgewandten Oberfläche (37) mindestens eine sich in den Bereich der Kammer (33) erstreckende Ausnehmung (41) zum Eingriff einer auf das rheologische Fluid (34) einwirkenden Felderzeugungseinrichtung (17b) aufweist.
Optische Anordnung, insbesondere EUV-Lithographiesystem (40), umfassend: mindestens ein optisches Element (13 bis 16, 21 bis 24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, sowie eine Felderzeugungseinrichtung (17a,b) zur Erzeugung eines bevorzugt zeitlich veränderlichen elektro-magnetischen Felds, insbesondere eines Magnetfelds (38), welches die mindestens eine Kammer (33) durchsetzt, in die das rheologische Fluid (34) eingebracht ist.
Optische Anordnung nach Anspruch 10, bei welcher die Felderzeugungseinrichtung (17a,b) zur Erzeugung des Magnetfelds (38) mindestens eine, bevorzugt eine Mehrzahl von Spulen (5) aufweist.
Optische Anordnung nach Anspruch 11, bei welcher die mindestens eine Spule (5) einen bevorzugt hufeisenförmigen Kern (39, 43) aufweist, der in die mindestens eine sich in den Bereich der Kammer (33) erstreckende Ausnehmung (41) in dem Substrat (30) eingreift.
Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei welcher die Felderzeugungseinrichtung (17a,b) eine Mehrzahl von Permanentmagneten (43) aufweist, die in einer Halbach-Anordnung (43) angeordnet ist, wobei die Halbach-Anordnung (44) in die mindestens eine sich in den Bereich der Kammer (33) erstreckende Ausnehmung (41) in dem Substrat (30) eingreift und bevorzugt die Kammer (33) hufeisenförmig umschließt.
Optische Anordnung nach Anspruch 13, bei welcher die Halbach-Anordnung (44) den Kern mindestens einer Spule (5) bildet.
Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, weiter umfassend: eine Steuerungseinrichtung (40) zur Ansteuerung der Felderzeugungseinrichtung (17a,b) zur Einstellung der insbesondere ortsabhängigen Verformung der optischen Oberfläche (31).
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend: Einbringen eines rheologischen Fluids (34) in die mindestens eine Kammer (33), die in das Substrat (30) eingebettet ist, bevorzugt über mindestens einen Kanal (36), über den die Kammer (33) mit einer Oberfläche (37) des Substrats (30) verbunden ist, sowie Fluiddichtes Verschließen der mindestens einen Kammer (33), in die das rheologische Fluid (34) eingebracht ist, bevorzugt durch Abdichten des Kanals (36).
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem zum Einbetten der Kammer (33) in das Substrat (30) der erste Teilkörper (30a) des Substrats (30) und der zweite Teilkörper (30b) des Substrats (30) entlang der Verbindungsfläche (35) miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Verbinden des ersten Teilkörpers (30a) und des zweiten Teilkörpers (30b) entlang der Verbindungsfläche (35) durch Fusion-Bonding, durch silikatisches Bonden oder durch direktes Bonden erfolgt.