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Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System, eine Lithographieanlage mit einem derartigen optischen System und ein Verfahren zum Positionieren und/oder Orientieren eines bewegbaren Elements in einem derartigen optischen System.
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Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm verwenden. Bei solchen EUV-Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellenlänge reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.
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Die Spiegel können zum Beispiel an einem Tragrahmen (Engl.: force frame) befestigt und wenigstens teilweise manipulierbar ausgestaltet sein, um eine Bewegung eines jeweiligen Spiegels in bis zu sechs Freiheitsgraden und damit eine hochgenaue Positionierung der Spiegel zueinander, insbesondere im pm-Bereich, zu ermöglichen. Somit können etwa im Betrieb der Lithographieanlage auftretende Änderungen der optischen Eigenschaften, z. B. infolge von thermischen Einflüssen, kompensiert werden.
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Zur Positionierung und/oder Orientierung des Spiegels können Funktionsflächen am Spiegel vorgesehen werden. Die Funktionsflächen dienen als Referenzpunkte, deren Positionen beispielsweise anhand von Sensoren erfasst werden, um daraus auf die Position des Spiegels zu schließen. Um die genaue Position des Spiegels bestimmen zu können, ist es wünschenswert, dass eine Relativposition der Funktionsfläche zum Spiegel immer gleich bleibt. Dabei ist auch wichtig, dass sich die Funktionsfläche nicht verformt.
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Wird ein die Funktionsfläche tragendes Funktionselement durch einen Fügeprozess mit dem optischen Element verbunden, kann es durch Fügespannungen (zum Beispiel Klebstoffspannungen) zu unerwünschten Deformationen der Funktionsfläche kommen. Solche Deformationen treten besonders bei Alterung der Fügeverbindung auf.
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Um solche Deformationen zu reduzieren, schlägt die
US 2006/0192328 A1 vor, das Funktionselement über Beinchen mit dem optischen Element zu verbinden, um eine Kontaktfläche zu reduzieren. Ferner werden im optischen Element und/oder im Funktionselement im Verbindungsbereich Rillen oder dergleichen vorgesehen, die Deformationen weiter reduzieren.
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In einigen Fällen ist diese Deformationsentkopplung jedoch nicht ausreichend.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes optisches System sowie eine verbesserte Lithographieanlage bereitzustellen.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein optisches System für eine Lithographieanlage vorgeschlagen. Das optische System umfasst:
- ein bewegbares Element, welches als optisches Element oder als Referenzstruktur ausgebildet ist; und
- ein Funktionselement mit einem ersten und einem zweiten Abschnitt, wobei der erste Abschnitt mit einem Fügemittel entlang einer Befestigungsebene an dem bewegbaren Element befestigt ist und der zweite Abschnitt eine Funktionsfläche umfasst; wobei
- das Funktionselement eine Entkopplungseinrichtung zur Deformationsentkopplung des ersten Abschnitts von dem zweiten Abschnitt aufweist, wobei die Entkopplungseinrichtung durch eine Einschnürung des Funktionselements gebildet ist.
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Die Entkopplungseinrichtung dient dazu, Deformationen im ersten Abschnitt von Deformationen im zweiten Abschnitt zu entkoppeln. Spannungen des Fügemittels (zum Beispiel Klebstoffspannungen), die bei Alterung des Fügemittels auftreten, führen lediglich zu einer Deformation des ersten Abschnitts, während der zweite Abschnitt nicht (oder zumindest deutlich weniger als ohne die Entkopplungseinrichtung) verformt wird. Dadurch wird eine Deformation der Funktionsfläche des zweiten Abschnitts verhindert. Die Funktionsfläche kann auch bei Alterung oder umgebungsbedingten Änderungen (zum Beispiel Feuchtigkeitsänderung) des Fügemittels weiterhin als Referenzfläche zur genauen Positionierung und/oder Orientierung des bewegbaren Elements verwendet werden.
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Die Entkopplungseinrichtung ist insbesondere zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt vorgesehen. Die Entkopplungseinrichtung grenzt vorzugsweise nicht an der Befestigungsebene an, sondern ist beabstandet davon vorgesehen.
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Unter einer Einschnürung versteht sich insbesondere eine lokale Querschnittsreduzierung des Funktionselements. Diese Querschnittsreduzierung kann durch eine Ausnehmung an zumindest einer Seite des Funktionselements gebildet sein. Sie kann aber auch umlaufend ausgebildet sein. Die Einschnürung wird zum Beispiel durch Herausfräsen erzielt.
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Die Entkopplungseinrichtung kann in einem Kraftpfad zwischen der Befestigungsebene und der Funktionsfläche angeordnet sein. Der Begriff „Kraftpfad“ bezeichnet insbesondere den Pfad oder Weg, entlang dem sich der Kraftfluss der Fügespannungen erstrecken würde, wenn keine Entkopplungseinrichtung vorgesehen wäre. Der Kraftpfad kann sich in gerade Linie zwischen der Befestigungsebene und der Funktionsfläche erstrecken. Insbesondere schneidet die Entkopplungseinrichtung bzw. die Einschnürung alle oder einen Teil aller möglichen Kraftpfade in gerader Linie zwischen der Befestigungsebene und der Funktionsfläche.
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Das bewegbare Element ist ein optisches Element, wie beispielsweise ein Spiegel oder eine Linse, oder eine Referenzstruktur (Engl.: sensor frame), die zur Positionierung von Sensoren und/oder optischen Elementen verwendet wird. Die Position und/oder Orientierung des bewegbaren Elements kann durch Erfassen der Position und/oder Orientierung der Funktionsfläche bestimmt und geändert werden.
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Als Fügeprozess für die Verbindung des bewegbaren Elements und des Funktionselements kommt insbesondere eine Klebverbindung oder eine Lötverbindung in Frage. Sowohl Klebverbindungen als auch Lötverbindungen verändern sich altersbedingt. Grundsätzlich sind auch Kraftschlussverbindungen (zum Beispiel Schrauben) denkbar, jedoch müssen die Materialien des Funktionselements und des bewegbaren Elements entsprechend angepasst werden.
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Die Befestigungsebene ist insbesondere eine Ebene, die sich entlang einer Fügestelle zwischen dem ersten Abschnitt und dem bewegbaren Element erstreckt. Die Befestigungsebene kann eine ebene Fläche sein oder eine beliebige Form der Fügestelle annehmen. Im Bereich der Befestigungsebene ist eine möglichst hohe Steifigkeit vorzusehen.
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Die Deformationsentkopplung des ersten Abschnitts von dem zweiten Abschnitt verhindert insbesondere Deformationen des zweiten Abschnitts im Pikometerbereich. Dadurch wird eine Positionierung mit einer Genauigkeit im Pikometerbereich ermöglicht.
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Das Funktionselement ist zum Beispiel aus Glaskeramik gebildet und wird zum Bilden der Funktionsfläche (spiegelnd) bearbeitet. Dabei ist die Funktionsfläche insbesondere ein Teil des Funktionselements, das aufgearbeitet und poliert wird, um einen Spiegel zu bilden. Die Funktionsfläche kann alternativ oder zusätzlich durch eine Beschichtung des Funktionselements gebildet sein. Alternative Materialien für das Funktionselement sind Materialien, die keinen oder einen möglichst niedrigen thermalen Ausdehnungskoeffizienten haben.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Einschnürung des Funktionselements eine Querschnittsreduzierung des Funktionselements gegenüber einem ersten Querschnitt des ersten Abschnitts und gegenüber einem zweiten Querschnitt des zweiten Abschnitts.
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Unter dem Begriff „Querschnitt“ ist vorliegend insbesondere die Fläche einer Schnittfläche des Funktionselements gemeint. Insbesondere ist der Querschnitt des Funktionselements im Bereich der Einschnürung am kleinsten. Die Einschnürung bildet sozusagen einen Steifigkeitssprung im Funktionselement.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt die Querschnittsreduzierung mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 30%, besonders vorzugsweise mindestens 50%, des ersten und/oder des zweiten Querschnitts.
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Die Querschnittsreduzierung beträgt insbesondere mindestens 20%, mindestens 40% oder mindestens 60% des ersten und/oder des zweiten Querschnitts. Die Querschnittsreduzierung sollte mindestens 10% betragen, um eine Deformationsentkopplung des ersten Abschnitts von dem zweiten Abschnitt zu erzielen. Je höher die Querschnittsreduzierung, desto höher ist die erzielte Deformationsentkopplung.
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Insbesondere beträgt die Querschnittsreduzierung mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 30%, besonders vorzugsweise mindestens 50%, des kleineren angrenzenden Querschnitts aus dem ersten und dem zweiten Querschnitt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt die Querschnittsreduzierung höchstens 70% des ersten und/oder des zweiten Querschnitts.
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Bei einer Querschnittsreduzierung über 70%, insbesondere über 80%, besteht die Gefahr, dass Schwingungen des freistehenden zweiten Abschnitts auftreten. Querschnittsreduzierungen unter 70% oder 80% sind stabil genug und bieten eine ausreichende Reststeifigkeit. Die maximale Querschnittsreduzierung ist insbesondere vom Gewicht des zweiten Abschnitts und der Funktionsfläche abhängig.
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Insbesondere beträgt die Querschnittsreduzierung höchstens 70% (oder 80%) des kleineren angrenzenden Querschnitts aus dem ersten und dem zweiten Querschnitt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Einschnürung zumindest eine Aussparung, die senkrecht zur Funktionsfläche zurückversetzt ist.
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Die Aussparung kann in Form einer Rille gebildet sein. Die senkrecht zur Funktionsfläche zurückversetzte Aussparung führt zu Reduzierung des Querschnitts des Funktionselements senkrecht zur Funktionsfläche. Insbesondere ist die Aussparung auf derselben Seite des Funktionselements wie die Funktionsfläche vorgesehen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Einschnürung zwei Aussparungen auf, die auf gegenüberliegenden Seiten des Funktionselements fluchtend angeordnet sind.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird ein weiteres optisches System für eine Lithographieanlage vorgeschlagen. Das optische System umfasst:
- ein bewegbares Element, welches als optisches Element oder als Referenzstruktur ausgebildet ist; und
- ein Funktionselement mit einem ersten und einem zweiten Abschnitt, wobei der erste Abschnitt mit einem Fügemittel entlang einer Befestigungsebene an dem bewegbaren Element befestigt ist und der zweite Abschnitt eine Funktionsfläche umfasst; wobei
- der erste Abschnitt aus einem ersten Material und der zweite Abschnitt aus einem unterschiedlichen zweiten Material gebildet ist.
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Die Verwendung von zwei unterschiedlichen Materialien für das Funktionselement dient dazu, Deformationen im ersten Abschnitt von Deformationen im zweiten Abschnitt zu entkoppeln. Spannungen des Fügemittels (zum Beispiel Klebstoffspannungen), die insbesondere bei Alterung des Fügemittels auftreten, führen lediglich zu einer Deformation des ersten Abschnitts, während der zweite Abschnitt nicht (oder zumindest deutlich weniger als bei Verwendung derselben Materialien) verformt wird. Dadurch wird eine Deformation der Funktionsfläche des zweiten Abschnitts verhindert. Die Funktionsfläche kann auch bei Alterung oder umgebungsbedingten Änderungen (zum Beispiel Feuchtigkeitsänderung) des Fügemittels weiterhin als Referenzfläche zur genauen Positionierung und/oder Orientierung des bewegbaren Elements verwendet werden.
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Das erste Material ist beispielsweise Invar (FeNi36), während das zweite Material beispielsweise Cordierit ist.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Funktionselement der zweiten Ausführungsform eine Entkopplungseinrichtung zur Deformationsentkopplung des ersten Abschnitts von dem zweiten Abschnitt auf, wobei die Entkopplungseinrichtung durch eine Einschnürung des Funktionselements gebildet ist.
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Es ist denkbar, die Entkopplungslösungen des ersten Aspekts (Entkopplungseinrichtung) und des zweiten Aspekts (Verwendung von zwei Materialien) miteinander zu kombinieren. Hierbei sind einzelne Ausführungsformen und beschriebene Eigenschaften der zwei Aspekte beliebig miteinander kombinierbar. Durch das Kombinieren der zwei Entkopplungslösungen wird die Deformationsentkopplung des ersten Abschnitts von dem zweiten Abschnitt verbessert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt durch eine Lötverbindung miteinander verbunden.
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Allgemein sind auch andere Verbindungen zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt möglich. Wichtig ist jedoch, dass die Verbindung zwischen den zwei Abschnitten deutlich weniger Verformungen hervorruft als die Verbindung zwischen dem bewegbaren Element und dem Funktionselement.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der erste und der zweite Abschnitt einstückig ausgebildet.
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Einstückig bedeutet, dass der erste und zweite Abschnitt in einem Teil urgeformt, insbesondere gegossen, werden.
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Die einstückige Ausbildung vereinfacht nicht nur die Herstellung, sondern verhindert auch, dass zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt eine Fügeverbindung benötigt wird, die zu weiteren Deformationen führen könnte.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erste Material eine niedrigere Steifigkeit als das zweite Material auf.
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Da Invar deutlich weicher als Cordierit ist, eignet sich die Verwendung von Invar als erstes Material und von Cordierit als zweites Material. Vorzugsweise haben beide verwendeten Materialien einen linearen Ausdehnungskoeffizienten α, der bei 20°C geringer als 10*10-6 K-1, vorzugsweise geringer als 6*10-6 K-1, ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der erste Abschnitt durch Kleben an dem bewegbaren Element befestigt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Funktionsfläche geeignet, zur Positionierung und/oder Orientierung des bewegbaren Elements erfasst zu werden, insbesondere interferometrisch abgetastet zu werden.
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Die Funktionsfläche dient als Referenzfläche, dessen Position und/oder Orientierung beispielsweise anhand von Sensoren oder anhand eines Interferometers ausgewertet wird. Aus den erhaltenen Positionseigenschaften kann die Position und/oder Orientierung des bewegbaren Elements bestimmt werden. Die Funktionsfläche wird insbesondere verwendet, um das bewegbare Element zu positionieren und/oder zu orientieren.
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Die Funktionsfläche ist insbesondere als Spiegelfläche ausgebildet. Die Funktionsfläche ist vorzugsweise eine ebene Fläche.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Lithographieanlage mit einem optischen System gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt oder gemäß einer Ausführungsform des ersten oder zweiten Aspekts vorgeschlagen.
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Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Verfahren zum Positionieren und/oder Orientieren eines bewegbaren Elements mit einem optischen System gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt oder gemäß einer Ausführungsform des ersten oder zweiten Aspekts vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst:
- a) Erfassen von Positionseigenschaften der Funktionsfläche, insbesondere durch interferometrisches Abtasten; und
- b) Positionieren und/oder Orientieren des bewegbaren Elements in Abhängigkeit von den erfassten Positionseigenschaften.
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„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Die für die optischen Systeme beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Lithographieanlage und für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend und umgekehrt.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
- 1A zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer EUV-Lithographieanlage;
- 1B zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer DUV-Lithographieanlage;
- 2 zeigt eine Ansicht eines optischen Systems gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 3 zeigt eine Ansicht eines optischen Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 4 zeigt eine Ansicht eines optischen Systems gemäß einer dritten Ausführungsform;
- 5 zeigt eine Ansicht eines optischen Systems gemäß einer vierten Ausführungsform;
- 6 zeigt eine Ansicht eines optischen Systems gemäß einer fünften Ausführungsform;
- 7 zeigt eine Ansicht eines optischen Systems gemäß einer sechsten Ausführungsform; und
- 8 zeigt eine Ansicht eines optischen Systems gemäß einer siebten Ausführungsform.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
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1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind jeweils in einem nicht gezeigten Vakuum-Gehäuse vorgesehen, wobei jedes Vakuum-Gehäuse mit Hilfe einer nicht dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren beziehungsweise Einstellen von optischen Elementen vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.
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Die EUV-Lithographieanlage 100A weist eine EUV-Lichtquelle 106A auf. Als EUV-Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle (oder ein Synchrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV-Bereich (extrem ultravioletter Bereich), also beispielsweise im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm, aussendet. Im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A gebündelt und die gewünschte Betriebswellenlänge aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV-Lichtquelle 106A erzeugte EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind.
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Das in 1A dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf eine Photomaske (Engl.: reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spiegels 122 auf die Photomaske 120 gelenkt werden. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
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Das Projektionssystem 104 (auch als Projektionsobjektiv bezeichnet) weist sechs Spiegel M1 bis M6 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Spiegel M1 bis M6 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel M1 bis M6 der EUV-Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel M1 bis M6 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel M1 bis M6 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
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1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 können - wie bereits mit Bezug zu 1A beschrieben - in einem Vakuumgehäuse angeordnet und/oder von einem Maschinenraum mit entsprechenden Antriebsvorrichtungen umgeben sein.
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Die DUV-Lithographieanlage 100B weist eine DUV-Lichtquelle 106B auf. Als DUV-Lichtquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert.
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Das in 1B dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
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Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128 und/oder Spiegel 130 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen 128 und Spiegel 130 der DUV-Lithographieanlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 128 und/oder Spiegel 130 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel 130 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
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Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 128 und dem Wafer 124 kann durch ein flüssiges Medium 132 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium 132 kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Das Medium 132 kann auch als Immersionsflüssigkeit bezeichnet werden.
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Die 2 zeigt eine Ansicht eines optischen Systems 200 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das optische System 200 umfasst ein bewegbares Element 201 sowie ein Funktionselement 202, welches beispielsweise eine im Querschnitt längliche Form hat.
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Das bewegbare Element 201 ist hier ein optisches Element, und zwar ein Spiegel 110, 112, 114, 116, 118, 130 oder M1 - M6 der zuvor beschriebenen Lithographieanlage 100A, 100B. In weiteren Ausführungsformen kann es sich bei dem optischen Element 201 alternativ um eine Linse 128 oder ein sonstiges bewegbares Element der Lithographieanlage 100A, 100B handeln.
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Das Funktionselement 202 ist entlang einer (beispielsweise planen) Befestigungsebene 204 mit dem optischen Element 201 verbunden. Hierzu wird ein Klebstoff als Fügemittel verwendet. Der Bereich des Funktionselements 202, der an der Befestigungsebene 204 angrenzt, wird als erster Abschnitt 202a bezeichnet. An einem freien Ende des Funktionselements 202, welches von der Befestigungsebene 204 entfernt vorliegt, weist das Funktionselement 202 einen zweiten Abschnitt 202b auf.
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Der zweite Abschnitt 202b umfasst eine Funktionsfläche 203, die hier als Spiegelfläche ausgebildet ist. Die Funktionsfläche 203 dient als Referenzfläche zur Positionierung und Orientierung des Spiegels 201. Hierzu werden interferometrisch die Position und Orientierung der Funktionsfläche 203 erfasst, und aus der erfassten Information wird die Position und Orientierung des Spiegels 201 geschlossen. Die Position und Orientierung des Spiegels 201 kann entsprechend angepasst und überprüft werden.
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Die virtuelle Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 202a und dem zweiten Abschnitt 202b ist in der 2 sowie in den folgenden Figuren durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
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Im Laufe des Alterungsprozesses des Klebstoffes verändern sich Klebstoffspannungen und es kommt zu Verformungen (insbesondere Verzerrungen und Dehnungen) entlang des Kraftpfads 206, der in der 2 mit kleinen Pfeilen eingezeichnet ist. Um zu verhindern, dass die sich verändernden Klebstoffspannungen die Funktionsfläche 203 deformieren - was die Genauigkeit der Positionierung und Orientierung des optischen Elements 201 negativ beeinflussen würde - umfasst das Funktionselement 202 eine Entkopplungseinrichtung 207.
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Die Entkopplungseinrichtung 207 ist als eine Einschnürung 205 ausgebildet und unterbricht den Kraftpfad 206. Dadurch erfolgt eine Deformationsentkopplung des ersten Abschnitts 202a vom zweiten Abschnitt 202b. Die Deformationen, die die sich verändernden Klebstoffspannungen hervorrufen, werden nicht (oder deutlich weniger) an den zweiten Abschnitt 202b und an die Funktionsfläche 203 übertragen.
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In der Ausführungsform, die in der 2 dargestellt ist, ist die Einschnürung 205 als eine Aussparung in Form einer Rille ausgebildet. Die Aussparung 205 ist senkrecht zur Funktionsfläche 203 zurückversetzt. Die Einschnürung 205 ist nur an einer Seite des Funktionselements 202 vorgesehen, und zwar an derselben Seite wie die Funktionsfläche 203. Dadurch können Deformationen der Funktionsfläche 203 besonders gut verhindert werden.
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Die Aussparung 205 reduziert den Querschnitt des Funktionselements 202. Im Bereich der Aussparung 205 beträgt der Querschnitt Q3 des Funktionselements 202 nur 50% des Querschnitts Q1 des benachbarten ersten Abschnitts 202a und auch nur 50% des Querschnitts Q2 des benachbarten zweiten Abschnitts 202b.
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Die Aussparung 205 ist derart angeordnet, dass sie eine Linie 209, die sich zwischen einem Punkt des optischen Elements 201 entlang der Befestigungsebene 204 und einem Punkt der Funktionsfläche 203 schneidet.
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Die 3 zeigt eine Ansicht eines optischen Systems 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das optische System 200 der 3 entspricht größtenteils dem optischen System 200 der 2, wobei lediglich die Position der Aussparung 205 verändert ist. In der 3 ist die Aussparung 205 auf der der Funktionsfläche 203 entgegengesetzten Seite vorgesehen. Im Beispiel der 3 ist die Aussparung 205 auf derselben Seite wie das optische Element 201 vorgesehen. Die Maße der Querschnitte Q1, Q2 und Q3 sind dieselben wie bezüglich der 2 beschrieben.
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Die 4 zeigt eine Ansicht eines optischen Systems 200 gemäß einer dritten Ausführungsform. Das optische System 200 der 4 entspricht größtenteils dem optischen System 200 der 2, wobei die Entkopplungseinrichtung 207 jedoch eine zweite Aussparung 205 umfasst. In dem Ausführungsbeispiel der 4 ist eine weitere Aussparung 205 auf der der Funktionsfläche 203 entgegengesetzten Seite vorgesehen. Die zwei Aussparungen 205 sind fluchtend angeordnet.
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Durch die zwei Aussparungen 205 ist der Querschnitt Q3 im Bereich der Entkopplungseinrichtung 207 noch stärker reduziert. Der Querschnitt Q3 beträgt hier 40% der Querschnitte Q1 und Q2, wobei jede Aussparung 205 zu einer Querschnittsreduzierung von 30% beiträgt.
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Die 5 zeigt eine Ansicht eines optischen Systems 200 gemäß einer vierten Ausführungsform. Das optische System 200 der vierten Ausführungsform umfasst ein Funktionselement 202, welches im Wesentlichen eine „H-Form“ hat. Die Funktionsfläche 203 ist hier nicht an einem abstehenden, freien Ende des Funktionselements 202 vorgesehen, sondern oberhalb des optischen Elements 201.
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Die Deformationsentkopplung des ersten Abschnitts 202a vom zweiten Abschnitt 202b erfolgt in der 5 ähnlich wie in der 4: die Entkopplungseinrichtung 207 umfasst auch hier beidseitig Aussparungen 205. Diese sind jedoch parallel zur Funktionsfläche 203 und zur Befestigungsebene 204 zurückversetzt. Der Querschnitt Q3 beträgt hier 40% der Querschnitte Q1 und Q2, wobei jede Aussparung 205 zu einer Querschnittsreduzierung von 30% beiträgt.
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Die 6 zeigt eine Ansicht eines optischen Systems 200 gemäß einer fünften Ausführungsform. In der 6 ist das Funktionselement 202 asymmetrisch ausgebildet. Die Funktionsfläche 203 ist hier nicht an einem abstehenden, freien Ende des Funktionselements 202 vorgesehen, sondern oberhalb des optischen Elements 201. Die Entkopplungseinrichtung 207 ist hier dadurch gebildet, dass eine Aussparung 205 (in der 6 auf der rechten Seite) sowie eine nach innen ragende Kante 208 gebildet sind, die beide zu einer Querschnittreduzierung des Funktionselements 202 führen.
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Die 7 zeigt eine Ansicht eines optischen Systems 200 gemäß einer sechsten Ausführungsform. Das Funktionselement 202 hat im Wesentlichen die gleiche Form wie in den 2 bis 4. Es ist jedoch keine Einschnürung 205 vorgesehen.
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Zur Deformationsentkopplung des ersten Abschnitts 202a vom zweiten Abschnitt 202b ist das Funktionselement 202 der 7 aus zwei unterschiedlichen Materialien ausgebildet. Der erste Abschnitt 202a ist aus einem ersten Material gebildet, während der zweite Abschnitt 202b aus einem zweiten Material gebildet ist. Das Funktionselement 202 ist dabei einstückig ausgebildet, um eine Fügestelle zwischen den zwei Abschnitten 202a, 202b zu verhindern. Der erste und der zweite Abschnitt 202a, 202b sind nicht in einem zusätzlichen Fügeverfahren (Verschweißen oder dergleichen) aneinander befestigt. Die zwei Abschnitte 202a, 202b sind beispielsweise an einem Stück gegossen. Alternativ werden die zwei Abschnitte 202a, 202b in einem Auftragsverfahren (Engl. Additive manufacturing) hergestellt und miteinander verbunden.
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Das erste Material ist weniger steif als das zweite Material. Beispielsweise ist der erste Abschnitt 202a aus Invar und der zweite Abschnitt 202b aus Cordierit gebildet.
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Die 8 zeigt eine Ansicht eines optischen Systems 200 gemäß einer siebten Ausführungsform. Es handelt sich dabei um eine Kombination aus der ersten und der sechsten Ausführungsform: der erste und der zweite Abschnitt 202a, 202b sind aus unterschiedlichen Materialien und eine Einschnürung (Aussparung) 205 ist ferner vorgesehen. Dadurch wird eine noch stärkere Deformationsentkopplung erzielt.
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Die Verwendung von zwei unterschiedlichen Materialien, wie sie in Bezug auf die 7 beschrieben wurde, kann mit einer beliebigen Ausführungsform der 2 bis 6 kombiniert werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar. Die Aussparung 205 kann zum Beispiel umlaufend ausgebildet sein. Das optische Element 201 kann in allen beschriebenen Ausführungsformen auch durch eine Referenzstruktur ersetzt werden. In den beschriebenen Ausführungsformen sind die Querschnitte Q1 und Q2 gleich groß; es sind jedoch auch sich voneinander unterscheidende Querschnitte Q1 und Q2 denkbar. Auch kann die Tiefe der Aussparung 205 beliebig zwischen 10% und 80% variieren. In den 2 bis 8 ergibt sich die beschriebene Querschnittsreduzierung lediglich durch die Änderung (Reduzierung) einer Höhe oder Breite des Funktionselements 202. Die Querschnittsreduzierung kann jedoch auch durch eine Einschnürung in mehreren Dimensionen (zum Beispiel Höhe und Breite) des Funktionselements 202 erfolgen.
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Die Linie 209 ist nur in der 2 dargestellt. Grundsätzlich können die Aussparungen 205 der 3 bis 6 und 8 jedoch auch jeweils derart angeordnet sein, dass sie eine Linie 209, die sich zwischen einem Punkt des optischen Elements 201 entlang der Befestigungsebene 204 und einem Punkt der Funktionsfläche 203 erstreckt, schneiden. Es ist auch denkbar, dass die Aussparungen 205 der 2 bis 6 und 8 derart angeordnet sind, dass sie alle möglichen gerade Linien 209, die sich zwischen einem Punkt des optischen Elements 201 entlang der Befestigungsebene 204 und einem Punkt der Funktionsfläche 203 erstrecken, schneiden.
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Bezugszeichenliste
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- 100A
- EUV-Lithographieanlage
- 100B
- DUV-Lithographieanlage
- 102
- Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
- 104
- Projektionssystem
- 106A
- EUV-Lichtquelle
- 106B
- DUV-Lichtquelle
- 108A
- EUV-Strahlung
- 108B
- DUV-Strahlung
- 110
- Spiegel
- 112
- Spiegel
- 114
- Spiegel
- 116
- Spiegel
- 118
- Spiegel
- 120
- Photomaske
- 122
- Spiegel
- 124
- Wafer
- 126
- optische Achse
- 128
- Linse
- 130
- Spiegel
- 132
- Medium
- 200
- optisches System
- 201
- bewegbare Element
- 202
- Funktionselement
- 202a
- erster Abschnitt
- 202b
- zweiter Abschnitt
- 203
- Funktionsfläche
- 204
- Befestigungsebene
- 205
- Einschnürung
- 206
- Kraftpfad
- 207
- Entkopplungseinrichtung
- 208
- Kante
- 209
- Linie
- M1
- Spiegel
- M2
- Spiegel
- M3
- Spiegel
- M4
- Spiegel
- M5
- Spiegel
- M6
- Spiegel
- Q 1
- Querschnitt des ersten Abschnitts
- Q2
- Querschnitt des zweiten Abschnitts
- Q3
- Querschnitt der Einschnürung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2006/0192328 A1 [0007]
