DE102020210771A1

DE102020210771A1 - Facettenspiegel für eine projektionsbelichtungsanlage und projektionsbelichtungsanlage mit entsprechendem facettenspiegel sowie verfahren zum betrieb derselben

Info

Publication number: DE102020210771A1
Application number: DE102020210771.8A
Authority: DE
Inventors: Joachim Hartjes; Marwene Nefzi; Martin Mahlmann
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2021-08-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Facettenspiegel für eine Projektionsbelichtungsanlage sowie eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem Facettenspiegel mit mehreren Spiegelfacetten (21), wobei jede Spiegelfacette (21) einen Spiegelkörper (33) mit einer Spiegelfläche (34) aufweist und der Facettenspiegel mindestens einen Aktuator (26) umfasst, wobei durch Betätigung des Aktuators mindestens eine Spiegelfacette (21) verformt werden kann, und wobei der Aktuator (26) mindestens eine magnetorheologische Substanz oder eine Formgedächtnislegierung oder ein Bimetall umfasst, sodass die Spiegelfacette (21) durch Temperaturänderung oder Druckänderung oder Änderung eines Magnetfelds verformbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Facettenspiegels oder einer Projektionsbelichtungsanlage.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Facettenspiegel für eine Projektionsbelichtungsanlage sowie eine entsprechende Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Facettenspiegel mehreren Spiegelfacetten umfasst und jede Spiegelfacette einen Spiegelkörper mit einer Spiegelfläche aufweist und der Facettenspiegel mindestens einen Aktuator umfasst, wobei durch Betätigung des Aktuators mindestens eine Spiegelfacette verformt werden kann. Außerdem betrifft die Erfindung Verfahren zum Betrieb des Facettenspiegels bzw. der Projektionsbelichtungsanlage.
STAND DER TECHNIK
Zur Herstellung mikro - und nanostrukturierter Bauteile in der Elektrotechnik und der Mikrosystemtechnik werden mikrolithographische Verfahren eingesetzt, bei denen die mikro - und nanostrukturierten Bauteile durch verkleinerte Abbildung von entsprechenden Strukturen auf ein Substrat erzeugt werden. Um Strukturen mit immer kleineren Dimensionen abbilden und somit herstellen zu können, werden Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie eingesetzt, die mit Licht bzw. elektromagnetischer Strahlung mit immer kleineren Wellenlängen arbeiten. Beispielsweise wird bei derartigen Projektionsbelichtungsanlagen Arbeitslicht mit einer Wellenlänge im Bereich von 5 nm bis 30 nm eingesetzt, sodass es sich um Licht im extrem ultravioletten (EUV) Wellenlängenbereich handelt.
Bei derartigen Projektionsbelichtungsanlagen können, insbesondere im Beleuchtungssystem, Facettenspiegel zum Einsatz kommen, wie sie beispielsweise in der DE 10 219 514 A1 , DE 10 2013 206 981 A1 , DE 10 2017 221 420 A1 oder DE 10 2008 049 586 A1 beschrieben sind.
Derartige Facettenspiegel können Spiegelfacetten aufweisen, deren optisch wirksame Fläche, also die Spiegelfläche, eine Krümmung aufweist, um das reflektierte Licht zu fokussieren. Die Krümmungsradien können hierbei in einem Bereich von einigen Zentimetern bis zu einigen Metern liegen.
Der Krümmungsradius derartiger Spiegelfacetten muss exakt eingestellt werden, damit die entsprechenden Abbildungseigenschaften erzeugt werden. Folglich ist die Herstellung gekrümmter Spiegelfacetten sehr aufwändig, um die exakte Form der Spiegelfacetten zu erzielen.
Zudem kann die gewünschte Form von Spiegelelementen und insbesondere auch von Spiegelfacetten durch äußere Einflüsse verändert werden, wie beispielsweise durch die Erwärmung aufgrund der auftreffenden Strahlung des Arbeitslichts der Projektionsbelichtungsanlage. Entsprechend ist es bereits bekannt, derartigen Formänderungen von Spiegelelementen durch eine entgegen gerichtete Verformung entgegen zu wirken.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Facettenspiegel für eine Projektionsbelichtungsanlage sowie eine entsprechende Projektionsbelichtungsanlage und Verfahren zum Betrieb derselben bereitzustellen, bei welchen die Spiegelfacetten des Facettenspiegel in der Weise veränderbar sind, dass die Krümmung der Spiegelfläche einer Spiegelfacette verändert und möglichst exakt eingestellt werden kann. Gleichzeitig soll eine entsprechender Facettenspiegel einfach aufgebaut und einfach betreibbar sein und unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen, insbesondere Temperatureinflüssen, die durch das Arbeitslicht der Projektionsbelichtungsanlage verursacht werden können.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Facettenspiegel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 15 sowie Verfahren zum Betrieb derselben mit den Merkmalen des Anspruchs 17. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe schlägt die Erfindung vor, einen Facettenspiegel so zu gestalten, dass dieser mindestens einen Aktuator umfasst, mit dessen Hilfe mindestens eine Spiegelfacette verformt werden kann, um so die Krümmung der Spiegelfläche der Spiegelfacette in gewünschter Weise einstellen zu können. Hierbei wirkt der Aktuator zur Verformung der Spiegelfacette bzw. der Spiegelfläche durch Ausübung einer Kraft bzw. durch Bewegung auf einen Spiegelkörper der Spiegelfacette mit der Spiegelfläche ein, sodass der Spiegelkörper mit der Spiegelfläche verformt wird. Dies lässt sich in besonders guter Weise mit Aktuatoren verwirklichen, die zur Generierung einer Kraft bzw. einer Bewegung mindestens eine Formgedächtnislegierung oder ein Bimetall einsetzen, die über eine Temperatur oder Druckänderung betätigbar sind. Darüber hinaus ist es in vorteilhafte Weise möglich, Aktuatoren auf magnetorheologischer Basis einzusetzen, die also mindestens eine magnetorheologische Substanz aufweisen, wobei entsprechend der Aktuator durch Änderung eines Magnetfelds betätigt werden kann. Mit derartigen Aktuatoren lassen sich die gewünschten Formänderungen von entsprechenden Spiegelfacetten eines Facettenspiegels für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie exakt und zuverlässig einstellen. Sofern die Betätigung des Aktuators mit einer Formgedächtnislegierung auf Basis einer Druckänderung oder bei magnetischen Formgedächtnislegierungen durch Änderung eines Magnetfelds oder die Betätigung eines Aktuators auf Basis einer magnetorheologischen Substanz ebenfalls durch Änderung eines Magnetfelds durchgeführt wird, kann die Betätigung des Aktuators und somit die Verformung der Spiegelfläche bzw. des Spiegelkörpers ohne Temperaturänderung bewirkt werden. Damit besteht auch nicht die Problematik, dass durch Erwärmung der Spiegelfläche bzw. des Spiegelkörpers durch externe Einflüsse, wie das auftreffende Arbeitslicht, die Spiegelfläche undefiniert verformt wird, wie dies bei der Ausbildung des Spiegelgrundkörpers aus einer Formgedächtnislegierung oder einem Bimetall, wie im Stand der Technik, zu befürchten ist, wenn sich der Spiegelgrundkörper durch die Bestrahlung erwärmt. Wird für den Aktuator eine Formgedächtnislegierung eingesetzt, die durch Temperaturänderung die Betätigung des Aktuators bewirkt, so kann ein unerwünschter Temperatureinfluss ebenfalls vermieden werden, da der Aktuator separat und getrennt von dem Spiegelkörper mit der Spiegelfläche ausgebildet werden kann, sodass der Temperatureinfluss auf und von dem Spiegelkörper gering gehalten werden kann.
Als Formgedächtnislegierungen können Werkstoffe bzw. Legierungen auf Basis von NiTi NiTi (Nickel-Titan, Nitinol) und NiTiCu (Nickel-Titan-Kupfer) eingesetzt werden. Weitere kupferbasierte Werkstoffe stellen CuZn (Kupfer-Zink), CuZnAl (Kupfer-Zink-Aluminium) und CuAlNi (Kupfer-Aluminium-Nickel) oder CuAu Legierungen dar. Darüber hinaus können unter anderem FeNiAl (Eisen-Nickel-Aluminium), FeMnSi (Eisen-Mangan-Silizium) und ZnAuCu (Zink-Gold-Kupfer). -Kupfer) - Legierungen zum Einsatz kommen.
Wird ein magnetorheologischer Aktuator verwendet, so kann die magnetorheologische Flüssigkeit in mindestens einer, vorzugsweise mehreren Kammern angeordnet werden oder / und durch mindestens einen Kanal, vorzugsweise mehrere Kanäle fließen. Die Kammer kann insbesondere als ein Metallbalg ausgebildet sein.
Zur Betätigung des Aktuators auf Basis einer Formgedächtnislegierung oder mit einer magnetorheologisch Substanz kann mindestens ein betätigbarer Magnet, insbesondere mindestens ein Elektromagnet vorgesehen sein. Anstelle von Elektromagneten, können beweglich angeordnete Magnete zur Betätigung des Aktuators verwendet werden.
Zur Einstellung einer gewünschten Temperatur zur Betätigung eines Aktuators, beispielsweise eines Aktuators mit einer Formgedächtnislegierung oder einem Bimetall, kann mindestens ein Temperierelement vorgesehen sein, welches die entsprechende Formgedächtnislegierung oder ein Bimetall erwärmen und / oder kühlen kann. Entsprechend kann das Temperierelement durch ein Widerstandsheizelement, ein Strahlungsheizelement, ein Infrarotheizelement oder ein Peltierelement gebildet sein oder mindestens eines davon umfassen.
Der Aktuator kann mindestens ein Betätigungselement aufweisen, das bei Betätigung des Aktuators bewegt wird und insbesondere eine lineare translatorische Bewegung ausführt, um eine definierte Verformung der Spiegelfläche des Spiegelkörpers einer Spiegelfacette durchführen zu können. Entsprechend kann das Betätigungselement mit der Spiegelfacette zusammenwirken, um diese zu verformen. Das Betätigungselement kann in einem einfachen Fall eine einfache Kontaktfläche sein, mit der der Aktuator an der zu verformenden Spiegelfacette anliegt. Alternativ kann das Betätigungselement auch als ein Verbindungselement zur Spiegelfacette ausgebildet sein, beispielsweise als ein Verbindungsgelenk oder dergleichen.
Der Aktuator kann aus mehreren Aktuatorelementen gebildet sein, wobei jedes Aktuatorelement eine magnetorheologische Substanz oder eine Formgedächtnislegierung oder ein Bimetall umfassen kann. Eine Vielzahl von Aktuatorelementen können in einem Stapel oder in einer Reihe hintereinander angeordnet sein, sodass bei Betätigung des Aktuators die Aktuatorwirkung der einzelnen Aktuatorelemente verstärkt oder addiert wird.
Der Aktuator kann insbesondere als ein vom Spiegelkörper separates Bauteil ausgebildet sein, das insbesondere lösbar mit dem Spiegelkörper verbunden sein kann, sodass eine gegenseitige Beeinflussung von Aktuator und Spiegelkörper bzw. Spiegelfläche über Wärmeleitung minimiert werden kann. Insbesondere kann die Verbindung von Aktuator zu Spiegelkörper punktuell ausgeführt sein bzw. mit einem Verbindungsbereich, der nur einen Bruchteil der Spiegelfläche bzw. der Fläche des Spiegelkörpers der Spiegelfacette ausmacht, beispielsweise weniger als 5 % oder weniger als 1 % der Spiegelfläche für alle oder einen einzelnen Aktuator Darüber hinaus kann der Aktuator von dem Spiegelkörper thermisch isoliert sein, indem ein thermischer Isolator zwischen dem Aktuator und dem Spiegel Körper angeordnet ist.
Zur Verformung des Spieglkörpers kann der mindestens eine Aktuator beanstandet von einem Festlager des Spiegelkörpers angeordnet sein, um durch die Bewegung eines Betätigungselements oder der Kontaktfläche und das entsprechende Einwirken auf die Spiegelfacette ein Drehmoment in den Spiegelkörper einbringen zu können.
Die Spiegelfacette kann kippbar gelagert sein, wobei der mindestens eine Aktuator so angeordnet sein kann, dass er mit der Spiegelfacette bewegt bzw. verkippt wird.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in

1 einen Meridionalschnitt einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV - Projektionslithografie,
2 das Zusammenwirken eines Feldfacettenspiegels und eines Pupillenfacettenspiegels in einer Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1,
3 eine Darstellung gemäß 2 mit der Verdeutlichung der Wirkungsweise eines verstellbaren Krümmungsradius für die Spiegelfläche einer Spiegelfacette,
4 eine Darstellung gemäß den 2 und 3 mit einer weiteren Darstellung der Wirkungsweise eines einstellbaren Krümmungsradius für eine Spiegelfacette,
5 eine weitere Darstellung der Wirkungsweise des Krümmungsradius einer Spiegelfacette,
6 eine Darstellung einer Spiegelfacette gemäß der Erfindung und in
7 eine weitere Darstellung einer erfindungsgemäßen Spiegelfacette.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele ersichtlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 wird von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz - Koordinatensystem eingezeichnet. Die x - Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y - Richtung verläuft horizontal und die z - Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y - Richtung. Die z - Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y - Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV - Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV - Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) - Quelle oder um eine DPP (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma) - Quelle. Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie - Elektronen - Laser (Free - Electron - Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Spiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Spiegelfacetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Spiegelfacetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Spiegelfacetten 21 können insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur ausgebildet sein. Die ersten Spiegelfacetten 21 können insbesondere als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 ein zweiter Facettenspiegel 22 nachgeordnet. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Spiegelfacetten 23. Die zweiten Spiegelfacetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten 23 bezeichnet.
Die zweiten Spiegelfacetten 23 können beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein. Die zweiten Spiegelfacetten 23 können ebenfalls insbesondere konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen bzw. Spiegelflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Spiegelfacetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Spiegelfacetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind.
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich somit um eine doppelt obskurierte Optik.
Die 2 zeigt das Zusammenwirken zwischen einem Feldfacettenspiegel 20 und einem Pupillenfacettenspiegel 22 in größerem Detail. Der Feldfacettenspiegel 20 weist mehrere Feldfacetten 21 auf, die jeweils Licht 24 in einem Lichtstrahl 25 auf die Pupillenfacetten 23 des Pupillenfacettenspiegels 22 reflektieren. Dabei sind die Spiegelfacetten 21 des Feldfacettenspiegels 20 im Bereich ihrer Spiegelfläche so gekrümmt, dass das reflektierte Licht 25 auf die jeweilige Pupillenfacette 23 fokussiert wird.
In 3 ist wiederum das Zusammenwirken eines Feldfacettenspiegels 20 mit einem Pupillenfacettenspiegel 22 gezeigt, wobei identische Komponenten und Bestandteile mit denselben Bezugszeichen versehen sind, sodass sie nicht separat beschrieben werden müssen. Die 3 zeigt die Auswirkung, wenn der Krümmungsradius einer Spiegelfacette 21 des Feldfacettenspiegels 20 verändert wird. In 3 ist die Situation dargestellt, dass der Krümmungsradius vergrößert wird, sodass der reflektierte Strahl 25 nicht mehr auf die Pupillenfacette 23 fokussiert ist, sondern einen größeren Strahldurchmesser am Ort der Pupillenfacette 23 aufweist, sodass Licht neben die entsprechende Pupillenfacette 23 treffen kann. Dieses Licht geht für den weiteren Strahlengang verloren und kann zudem unerwünschtes Streulicht erzeugen. Entsprechend kann somit die Situation gegeben sein, dass durch eine Spiegelfacette 21, die an ihrer Spiegelfläche eine Krümmung aufweist, die nicht der erwünschten Krümmung entspricht, eine Verschlechterung der Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage bewirkt wird. Folglich wird nach der vorliegenden Erfindung durch einen oder mehrere Aktuatoren eine Veränderung der Krümmung der entsprechenden Spiegelfläche einer Spiegelfacette erzeugt, sodass die gewünschte Reflexion des Lichts an der Spiegelfläche der Spiegelfacette 21 erreicht wird. Somit kann durch die Verformung einer Spiegelfacette 21 eine Korrektur erreicht werden.
Einen anderen Anwendungsfall verdeutlichen die 4 und 5, wobei hier zudem die mechanische Aktuatoren 26 zur Verformung der Spiegelfacetten 21 des Feldfacettenspiegels 20 gezeigt sind. Die 4 zeigt wiederum die Reflexion des Lichts 24 durch eine Spiegelfacette 21 des Feldfacettenspiegels 20, sodass der reflektierte Strahl 25 auf eine bestimmte Pupillenfacette 23 des Pupillenfacettenspiegels 22 trifft. Im Vergleich hierzu ist die Situation der 5 dahingehend verändert, dass der Feldfacettenspiegel 20 das reflektierte Licht 25 auf eine andere Pupillenfacette 23 lenkt, sodass der Reflexionswinkel bei gleich einfallendem Licht 24 gegenüber der Situation in 4 unterschiedlich ist. Durch die unterschiedlichen Reflexionswinkel ist jedoch der Krümmungsradius der reflektierenden Feldfacette 21 für eine Fokussierung des reflektierten Lichts 25 auf die Pupillenfacette 23 nicht in jeder Winkelstellung optimal eingestellt, sodass gemäß der Erfindung eine Anpassung der Krümmung der Spiegelfläche der Spiegelfacette 21 des Feldfacettenspiegels 20 mittels der Aktuatoren 26 an den veränderten Reflexionswinkel vorgenommen werden kann. Da der Reflexionswinkel im Wesentlichen durch eine Verkippung der Spiegelfacette 21 im Facettenspiegel 20 gegeben ist, kann somit die Krümmung der Spiegelfläche der Spiegelfacette 21 in Abhängigkeit von dem Kippwinkel bzw. allgemein der Ausrichtung oder Orientierung des reflektierenden Facettenspiegels eingestellt werden.
Die 6 zeigt in einer größeren Darstellung die Details einer Spiegelfacette 21 eines erfindungsgemäßen Facettenspiegels. Die Spiegelfacette 21 der 6 weist einen Grundkörper 30 auf, der über ein Kippgelenk 31 verkippbar in einem Facettenspiegel angeordnet ist. Das Kippgelenk 31 kann so ausgebildet sein, dass der Grundkörper 30 der Spiegelfacette 21 nur um eine Drehachse oder um zwei senkrecht zueinander angeordneten Drehachsen verkippbar ist, also beispielsweise um eine Drehachse parallel zur Bildebene und eine Drehachse senkrecht zur Bildebene. An dem Grundkörper 30 ist ein Festlager 32 vorgesehen, über das ein Spiegelkörper 33 fest an dem Grundkörper 30 angeordnet ist. Der Spiegelkörper 33 weist eine gekrümmte Spiegelfläche 34 auf, wie vorher bereits beschrieben worden ist.
An dem Grundkörper 30 sind ferner mehrere Aktuatoren 26 angeordnet, die durch eine Form- bzw. Dimensionsänderung eine Verformung des Spielkörpers 33 bewirken können, sodass sich ein gestrichelt dargestellter verformter Spiegelkörper 33' ergibt. In dem Ausführungsbeispiel der 6 sind insgesamt vier Aktuatoren 26 dargestellt, wobei jedoch senkrecht zur Bildebene und / oder in der Bildebene weitere Aktuatoren vorgesehen sein können, die jedoch für eine bessere Übersichtlichkeit weggelassen worden sind.
Die Aktuatoren 26 sind mit einem Ende an dem Grundkörper 30 befestigt, während das gegenüberliegende Ende mit einer Kontaktfläche an der Rückseite des Spiegelkörpers 33 anliegt. Die Aktuatoren 26 können erfindungsgemäß durch Aktuatoren verwirklicht sein, die Formgedächtnislegierungen, Bimetalle oder magnetorheologische Substanzen aufweisen, um eine Betätigung des Aktuators zu ermöglichen. Entsprechend können die Aktuatoren 26 unterschiedlich betätigt werden, wobei eine Spiegelfacette 21 mehrere gleiche Aktuatoren 26 oder unterschiedliche Aktuatoren 26 aufweisen kann.
Sind die Aktuatoren 26 beispielsweise mit Bimetallen oder Formgedächtnislegierungen aufgebaut, so kann eine Betätigung der Aktuatoren 26 durch eine entsprechende Temperatureinstellung erfolgen. Bei Formgedächtnislegierungen wird beispielsweise durch einen Temperaturwechsel über eine bestimmte Grenztemperatur hinweg das Gefüge derart verändert, dass der Aktuator eine veränderte Form annimmt. Je nachdem in welchem Temperaturbereich das Material sich befindet, kann zwischen unterschiedlichen Formen hin und her geschaltet werden oder die Form kontinuierlich verändert werden. Wird beispielsweise die Grenztemperatur überschritten, so kann sich der Aktuator 26 entlang seiner Längsrichtung ausdehnen und gegen den Spiegelkörper 33 drücken. Wird das Material wiederum unter die Grenztemperatur gebracht, so nimmt die Formgedächtnislegierung ihre ursprüngliche Form mit einer geringeren Längserstreckung an, sodass die Krafteinwirkung auf den Spiegelkörper 33 entfällt und der Spiegelkörper 33 elastisch in seine ursprüngliche Form zurückkehrt und / oder durch Rückstellfedern 35, die zwischen dem Spiegelkörper 33 und dem Grundkörper 30 angeordnet sind, zurückgeholt wird. Entsprechend ist in einem Bereich eines Aktuators 26 zur Verdeutlichung eine Temperiereinrichtung 37 dargestellt, die beispielsweise durch elektrische Widerstandsheizung eine Erwärmung des Aktuator 26 bewirken kann. Die Temperiereinrichtung 37 kann auch ein Peltierelement aufweisen, um eine Temperaturabsenkung zu bewirken. Die Temperiereinrichtung 37 ist lediglich beispielhaft an einem Aktuator 26 gezeigt, kann aber selbstverständlich an allen Aktuatoren 26 vorgesehen werden.
Wie sich ebenfalls aus der 6 ergibt, kann ein einzelner Aktuator 26 aus einer Vielzahl von Aktuatorelementen 27 zusammengesetzt sein, die so aufeinandergestapelt oder in Reihe angeordnet sind, dass sich die Aktuatorwirkung der einzelnen Aktuatorelemente 27 verstärkt bzw. addiert. So können beispielsweise die einzelnen Aktuatorelemente 27 wiederum aus Formgedächtnislegierungen oder Bimetallen aufgebaut sein, sodass es durch Temperaturänderungen zu Veränderungen der Dimensionen des Aktuators 26 kommt, aufgrund der eine Verformung des Spiegelkörpers 33, an dem der Aktuator 26 anliegt, bewirkt werden kann.
In der 6 ist der auf der linken Seite ein Aktuator 26 gezeigt, der eine magnetorheologische Flüssigkeit aufweist, wobei um den Aktuator 26 eine Spule 28 angeordnet ist, die mit einer Spannungs - bzw. Stromquelle 29 verbunden ist, sodass bei Stromdurchfluss durch die Spule 28 ein Magnetfeld erzeugt wird. Das durch den Elektromagneten erzeugte Magnetfeld bewirkt, dass die magnetorheologische Flüssigkeit ihre Viskosität ändert und die entsprechenden magnetischen Partikel sich in der Flüssigkeit ordnen, sodass wiederum eine Dimensionsänderung des Aktuators 26 bzw. von mehreren Aktuatorelementen 27, die zusammen den Aktuator 26 bilden, bewirkt werden kann. Durch die Dimensionsänderung des Aktuators 26 wird wiederum eine Verformung des Spiegelkörpers 33 ermöglicht, um so die Krümmung der Spiegelfläche 34 anpassen zu können.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 6 sind die Aktuatoren 26 nicht mit dem Spiegelkörper 33 verbunden, sondern liegen lediglich jeweils mit einer Kontaktfläche an der Rückseite des Spiegelkörpers 33 an. Allerdings ist es auch vorstellbar, dass ein Aktuator 26 ein Betätigungselement bzw. ein Verbindungselement aufweist, mit dem der Aktuator 26 mit dem Spiegelkörper 33 verbunden ist. Beispielsweise ist eine Gelenkverbindungen oder dergleichen vorstellbar.
Wie sich weiterhin aus der 6 ergibt, ist der Kontaktbereich bzw. Verbindungsbereich zwischen dem einzelnen Aktuator 26 und dem Spiegelkörper 33 lokal begrenzt, sodass im Wesentlichen ein punktueller Kontakt bzw. eine punktuelle Verbindung vorliegt, die auf einen engen Bereich begrenzt ist, der lediglich einen Bruchteil der Fläche des Spiegelkörpers 33 bzw. der Spiegelfläche 34 ausmacht. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass es durch die Strahlung, die als Arbeitslicht auf die Spiegelfläche 34 auftrifft, zu einer Erwärmung des Aktuators 26 führt, was insbesondere bei einer Betätigung des Aktuators über die Temperatureinstellung zu unerwünschten Ergebnissen führen könnte. Darüber hinaus kann zwischen dem Spiegelkörper 33 und dem Aktuator 26 mindestens ein thermischer Isolator (nicht gezeigt) vorgesehen sein, der eine Wärmeabfuhr vom Spiegelkörper 33 über den Aktuator 26 verhindert. Stattdessen können Wärmeableiteinrichtungen vorgesehen sein, die eine zu starke Erwärmung des Spiegelkörpers 33 und der Aktuatoren 26 verhindern können. Zusätzlich wird durch die Verwendung von magnetorheologischen Aktuatoren die Empfindlichkeit für den Temperatureinfluss weitgehend ausgeschlossen.
Die 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Spiegelfacette 21 für einen erfindungsgemäßen Facettenspiegel. Der Grundaufbau der Spiegelfacette 21 mit dem Grundkörper 30, dem Kippgelenk 31, dem Festlager 32 sowie dem Spiegelkörper 32 ist identisch mit der vorangegangenen Ausführungsform und bedarf deshalb keiner weiteren Erläuterung.
Bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Aktuatoren 26 dargestellt, die als magnetorheologisch Aktuatoren ausgebildet sind, wobei auch hier eine andere Anzahl von Aktuatoren 26 vorgesehen sein kann. Entsprechend des magnetorheologischen Wirkprinzips der Aktuatoren 26 der Spiegelfacette 21 der 7 ist für den auf der linken Seite der 7 dargestellten Aktuator 26 wiederum ein Elektromagnet mit einer Spule 28 und einer Spannungs - bzw. Stromquelle 29 zur Bereitstellung eines Magnetfelds dargestellt, wobei auf die entsprechende Darstellung für den auf der rechten Seite dargestellten Aktuator 26 zur besseren Übersichtlichkeit verzichtete worden ist.
Die Aktuatoren 26 der Ausführungsform der 7 weisen einen Metallbalg 36 auf, in dem eine magnetorheologisch Flüssigkeit angeordnet ist, mit deren Hilfe der entsprechende Aktuator 26 über das von der Spule 28 erzeugte Magnetfeld betätigt wird. Durch die Änderung des Magnetfelds kann die Viskosität der magnetorheologisch Flüssigkeit und entsprechend auch die Dimension des Aktuators 26 verändert werden, wie dies durch die gestrichelte Darstellung für den Aktuator 26 in der rechten Bildhälfte 7 dargestellt ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 7 kann auf die Rückstellfedern 35 verzichtet werden, da der gefaltete Metallbalg 36, der das Gehäuse des Aktuators 26 darstellt, selbst als ein Federelement wirkt.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Spiegelfacetten 21 der 6 und 7 kann die Krümmung der Spiegelfläche 34 des Spiegelkörpers 33 durch Betätigung der Aktuatoren 26 verändert werden, indem durch Dimensionsänderungen der Aktuatoren 26 eine Verformung des Spiegelkörpers 33 und damit eine Änderung der Krümmung der Spiegelfläche 34 bewirkt wird. Die Betätigung der Aktuatoren 26 erfolgt über eine Heizung oder Kühlung des einzelnen Aktuators 26 oder über eine Veränderung eines Magnetfelds. Die Steuerung und / oder Regelung der Aktuatorbetätigung und somit der Verformung der Spiegelfläche 34 des Spiegelkörpers 33 kann durch eine Steuerungs - und / oder Regelungseinrichtung, die hier nicht näher dargestellt ist, erfolgen, wobei entsprechende Sensoren zur Überwachung der Krümmung der Spiegelfläche 34 oder der Betätigung der Aktuatoren 26 vorgesehen sein können.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Insbesondere schließt die vorliegende Offenbarung sämtliche Kombinationen der in den verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigten Einzelmerkmale mit ein, sodass einzelne Merkmale, die nur in Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, auch bei anderen Ausführungsbeispielen oder nicht explizit dargestellten Kombinationen von Einzelmerkmalen eingesetzt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Proj ektionsbelichtungsanlage
2: Beleuchtungssystem
3: Strahlungsquelle bzw. EUV - Strahlungsquelle
4: Beleuchtungsoptik
5: Objektfeld
6: Objektebene
7: Retikel
8: Retikelhalter
9: Retikelverlagerungsantrieb
10: Projektionsoptik
11: Bildfeld
12: Bildebene
13: Wafer
14: Waferhalter
15: Waferverlagerungsantrieb
16: EUV - Strahlung
17: Kollektor
18: Zwischenfokusebene
19: Umlenkspiegel
20: erster Facettenspiegel bzw. Feldfacettenspiegel
21: erste Spiegelfacetten oder Feldfacetten
22: zweiter Facettenspiegel bzw. Pupillenfacettenspiegel
23: zweite Spiegelfacetten oder Pupillenfacetten
24: Licht
25: Lichtstrahl
26: Aktuator
27: Aktuatorelement
28: Spule
29: Spannungsquelle
30: Grundkörper
31: Kippgelenk
32: Festlager
33: Spiegelkörper
33': verformter Spiegelkörper
34: Spiegelfläche
35: Rückstellfeder
36: Metallbalg
37: Temperiereinrichtung
M1 bis M6: Spiegel

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 10219514 A1 [0003]
DE 102013206981 A1 [0003]
DE 102017221420 A1 [0003]
DE 102008049586 A1 [0003]
US 2006/0132747 A1 [0030]
EP 1614008 B1 [0030]
US 6573978 [0030]

Claims

Facettenspiegel für eine Projektionsbelichtungsanlage mit mehreren Spiegelfacetten (21), wobei jede Spiegelfacette (21) einen Spiegelkörper (33) mit einer Spiegelfläche (34) aufweist und der Facettenspiegel mindestens einen Aktuator (26) umfasst, wobei durch Betätigung des Aktuators mindestens eine Spiegelfacette (21) verformt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (26) mindestens eine magnetorheologische Substanz oder eine Formgedächtnislegierung oder ein Bimetall umfasst, sodass die Spiegelfacette (21) durch Temperaturänderung oder Druckänderung oder Änderung eines Magnetfelds verformbar ist.
Facettenspiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetorheologische Substanz eine magnetorheologische Flüssigkeit ist, die in mindestens einer Kammer angeordnet ist und / oder mindestens einen Kanal durchfließt.
Facettenspiegel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer ein Metallbalg (36) ist.
Facettenspiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (26) mindestens einen betätigbaren Magneten, insbesondere mindestens einen Elektromagneten (28,29) umfasst.
Facettenspiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (26) mindestens ein Temperierelement (37) umfasst.
Facettenspiegel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierelement (37) durch mindestens eine Komponente gebildet ist oder diese umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die Widerstandsheizelemente, Strahlungsheizelemente, Infrarotheizelemente und Peltierelemente umfasst.
Facettenspiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (26) mindestens ein Betätigungselement aufweist, das bei Betätigung des Aktuators bewegt wird, insbesondere eine lineare translatorische Bewegung ausführt, und mit der Spiegelfacette zusammenwirkt, um diese zu verformen.
Facettenspiegel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement eine Kontaktfläche oder ein Verbindungselement zur Spiegelfacette ist.
Facettenspiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (26) aus mehreren Aktuatorelementen (27) gebildet ist, wobei jedes Aktuatorelement (27) eine magnetorheologische Substanz oder eine Formgedächtnislegierung oder ein Bimetall umfasst und wobei insbesondere mehrere Aktuatorelemente (27) in einem Stapel oder in einer Reihe hintereinander angeordnet sind, und zwar insbesondere so, dass sich bei Betätigung des Aktuators die Aktuatorwirkung verstärkt oder addiert.
Facettenspiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spiegelfacette (21) mindestens einen Aktuator (26) aufweist, mit dem der Spiegelkörper (33) der Spiegelfacette (21) verformbar ist.
Facettenspiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (26) als von dem Spiegelkörper (33) separates Bauteil ausgebildet ist, der insbesondere lösbar mit dem Spiegelkörper (33) verbunden ist, vorzugsweise punktuell oder mit einem Verbindungsbereich, der weniger als 5% oder weniger als 1% der Spiegelfläche der Spiegelfacette ausmacht, oder über eine Gelenkverbindung.
Facettenspiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (26) von dem Spiegelkörper (33) thermisch isoliert ist.
Facettenspiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Aktuator (26) beabstandet von einem Festlager (32) des Spiegelkörpers (33) an einem Grundkörper (30) der Spiegelfacette (21) angeordnet ist.
Facettenspiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelfacette (21) beweglich, insbesondere kippbar gelagert ist, wobei insbesondere der mindestens eine Aktuator (26) so angeordnet ist, dass er mit bewegt oder verkippt wird.
Projektionsbelichtungsanlage mit mindestens einem Facettenspiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Facettenspiegel ein Feldfacettenspiegel (20) und/oder ein Pupillenfacettenspiegel (22) ist.
Verfahren zum Betrieb eines Facettenspiegels, insbesondere eines Facettenspiegels nach einem der Ansprüche 1 bis 14, oder einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem Facettenspiegel, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei der Facettenspiegel mehrere Spiegelfacetten (21) aufweist, wobei jede Spiegelfacette einen Spiegelkörper (33) mit einer Spiegelfläche (34) umfasst und der Facettenspiegel mindestens einen Aktuator (26) umfasst, wobei durch Betätigung des Aktuators mindestens eine Spiegelfacette (21) verformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (26) mindestens eine magnetorheologische Substanz oder eine Formgedächtnislegierung oder ein Bimetall umfasst und die Spiegelfacette (21) durch Temperaturänderung oder Druckänderung oder Änderung eines Magnetfelds verformt wird.