DE102020212831A1

DE102020212831A1 - Optisches system und lithographieanlage

Info

Publication number: DE102020212831A1
Application number: DE102020212831.6A
Authority: DE
Inventors: Philipp Gaida; Michael Erath
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2020-10-12
Publication date: 2021-05-27
Also published as: DE102019218280A1

Abstract

Ein optisches System (200) für eine Lithographieanlage (100A, 100B), aufweisend ein optisches Element (202), ein Gehäuse (214), ein zumindest abschnittsweise in dem Gehäuse (214) aufgenommenes und gegenüber dem Gehäuse (214) entlang einer Hochrichtung (z) linear verlagerbares Stellglied (218) zum Justieren des optischen Elements (202), einer Geradführung (300), die das Stellglied (218) mit dem Gehäuse (214) verbindet, wobei die Geradführung (300) in der Hochrichtung (z) biegeweich und in zwei von der Hochrichtung (z) abweichenden weiteren Raumrichtungen (x, y) biegesteif ist, so dass die Geradführung (300) das Stellglied (218) bei einem Verlagern desselben gegenüber dem Gehäuse (214) entlang der Hochrichtung (z) linear führt, und zumindest einem an der Geradführung (300) vorgesehenen Dämpfungselement (318, 320, 322, 332, 338, 344) zum Dämpfen der Geradführung (300).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System für eine Lithographieanlage und eine Lithographieanlage mit einem derartigen optischen System.
Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Bei solchen EUV-Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellenlänge reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.
Zum Justieren derartiger Optiken werden Aktuatoreinheiten eingesetzt, die eine Bewegung der jeweiligen Optik in mindestens einem translatorischen Freiheitsgrad ermöglichen. Eine Aktuatoreinheit umfasst mindestens einen Aktuator. Dabei soll jeder einzelne Aktuator als Teil der Aktuatoreinheit in eine unterschiedliche Raumrichtung wirken. Dabei können Anregungen, welche über ein Gehäuse der Aktuatoreinheit eingeleitet werden, zu einer Schwingungsantwort der Aktuatoreinheit führen. Diese Schwingungsantwort kann wiederrum bewirken, dass Störkräfte auf die Optik übertragen werden. Dies gilt es zu vermeiden. Hierzu können Dämpfungselemente eingesetzt werden.
Die WO 2012/110406 A1 zeigt eine Anordnung zur Halterung eines optischen Elements mit wenigstens einer Aktuatoreinheit, welche eine steuerbare Kraft auf das optische Element ausübt, wobei zwischen der Aktuatoreinheit und dem optischen Element eine mechanische Kopplung in Form eines Pins in solcher Weise ausgebildet ist, dass bezogen auf eine Antriebsachse der Aktuatoreinheit ein Verhältnis der Steifigkeit dieser mechanischen Kopplung in axialer Richtung zur Steifigkeit in lateraler Richtung wenigstens 100 beträgt, und wenigstens einem Dämpfungselement, welches eine Dämpfung einer Eigenschwingungsform des Pins in lateraler Richtung bewirkt.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes optisches System bereitzustellen.
Demgemäß wird ein optisches System für eine Lithographieanlage vorgeschlagen. Das optische System umfasst ein optisches Element, ein Gehäuse, ein zumindest abschnittsweise in dem Gehäuse aufgenommenes und gegenüber dem Gehäuse entlang einer Hochrichtung linear verlagerbares Stellglied zum Justieren des optischen Elements, einer Geradführung, die das Stellglied mit dem Gehäuse verbindet, wobei die Geradführung in der Hochrichtung biegeweich und in zwei von der Hochrichtung abweichenden weiteren Raumrichtungen biegesteif ist, so dass die Geradführung das Stellglied bei einem Verlagern desselben gegenüber dem Gehäuse entlang der Hochrichtung linear führt, und zumindest einem an der Geradführung vorgesehenen Dämpfungselement zum Dämpfen der Geradführung.
Dadurch, dass das Dämpfungselement vorgesehen ist, kann eine aus einer Anregung des Gehäuses resultierende Schwingungsantwort der Geradführung gedämpft werden, so dass keine aus der Schwingungsantwort resultierenden Störkräfte oder zumindest verminderte Störkräfte auf das optische Element aufgebracht werden.
Das optische System kann beispielsweise ein Projektionssystem der Lithographieanlage sein. Das optische System kann mehrere optische Elemente, insbesondere Spiegel, aufweisen. Das optische Element weist vorderseitig eine optisch wirksame Fläche, beispielsweise eine Spiegelfläche, sowie eine der optisch wirksamen Fläche abgewandte Rückseite auf. Mit der Rückseite kann das Stellglied gekoppelt sein. Hierzu kann an der Rückseite ein Adapterelement, insbesondere eine Spiegelbuchse, vorgesehen sein, mit der das Stellglied wirkverbunden ist. An der Spiegelbuchse können mehrere Stellglieder angreifen.
Dem optischen System beziehungsweise dem Gehäuse ist bevorzugt ein Koordinatensystem mit einer ersten Raumrichtung, x-Richtung oder Breitenrichtung, einer zweiten Raumrichtung, y-Richtung oder Tiefenrichtung und einer dritten Raumrichtung, z-Richtung oder wie zuvor erwähnten Hochrichtung zugeordnet. Die x-Richtung und die y-Richtung sind die beiden zuvor erwähnten weiteren Raumrichtungen. Die Richtungen sind senkrecht zueinander positioniert. Die Hochrichtung kann auch als Längsrichtung bezeichnet werden.
Besonders bevorzugt umfasst das Gehäuse einen Durchbruch, in dem das Stellglied aufgenommen ist. Der Durchbruch kann rotationssymmetrisch zu einer Mittel- oder Symmetrieachse aufgebaut sein. Die Symmetrieachse stimmt mit der Hochrichtung überein oder ist parallel zu dieser angeordnet. Das optische Element umfasst sechs Freiheitsgrade, nämlich drei translatorische Freiheitsgrade entlang der drei Raumrichtungen und drei rotatorische Freiheitsgrade jeweils um die drei Raumrichtungen.
Das Gehäuse, das Stellglied und die Geradführung sind bevorzugt Teil einer Kraftaktuatoreinheit des optischen Systems. Die Kraftaktuatoreinheit kann auch als Kraftaktor oder Kraftstellelement bezeichnet werden. Die Kraftaktuatoreinheit kann mehrere Kraftaktuatoren umfassen. Im Unterschied zu einem Wegaktuator, der einen Weg vorgibt, gibt der Kraftaktuator keinen Weg, sondern eine Kraft vor. Als Kraftaktuatoren können beispielsweise sogenannte Lorentz-Aktuatoren eingesetzt werden. Der Kraftaktuator ist insbesondere mit einer festen Welt gekoppelt. Die feste Welt kann beispielsweise ein Tragrahmen (Engl.: force frame) der Lithographieanlage sein. Das Stellglied kann stabförmig oder stößelförmig sein. Das Stellglied ist bevorzugt mit Hilfe eines wie zuvor erläuterten Adapterelements mit dem optischen Element gekoppelt. Dem optischen Element abgewandt ist das Stellglied bevorzugt mit einem Magnetelement, insbesondere einem Permanentmagnet, gekoppelt, das mit Hilfe einer Spule entlang der Hochrichtung ausgelenkt werden kann.
Das optische System umfasst bevorzugt eine Vielzahl an Kraftaktuatoren, mit deren Hilfe das optische Element justierbar ist. Darunter, dass das optische Element „justiert“ wird, ist insbesondere zu verstehen, dass eine Lage des optischen Elements im Raum verändert wird. Das optische Element beziehungsweise eine optisch wirksame Fläche desselben weist - wie zuvor erwähnt - bevorzugt sechs Freiheitsgrade, nämlich drei translatorische Freiheitsgrade jeweils entlang der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung sowie drei rotatorische Freiheitsgrade jeweils um die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung auf. Das heißt, eine Position sowie eine Orientierung des optischen Elements beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche kann mit Hilfe der sechs Freiheitsgrade bestimmt oder beschrieben werden. Es sind daher bevorzugt mehrere Kraftaktuatoren vorgesehen, um das optische Element in allen sechs Freiheitsgraden zu bewegen.
Unter der „Position“ des optischen Elements beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche sind insbesondere dessen, beziehungsweise deren Koordinaten oder die Koordinaten eines an dem optischen Element vorgesehenen Messpunkts bezüglich der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung zu verstehen. Unter der „Orientierung“ des optischen Elements beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche ist insbesondere dessen, beziehungsweise deren Verkippung bezüglich der drei Richtungen zu verstehen. Das heißt, das optische Element beziehungsweise die optisch wirksame Fläche kann um die x-Richtung, die y-Richtung und/oder die z-Richtung verkippt werden. Hiermit ergeben sich die sechs Freiheitsgrade für die Position und/oder Orientierung des optischen Elements beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche.
Die „Lage“ des optischen Elements beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche umfasst sowohl dessen, beziehungsweise deren Position als auch dessen, beziehungsweise deren Orientierung. Unter „Justieren“ ist demgemäß zu verstehen, dass bevorzugt sowohl die Orientierung als auch die Position des optischen Elements geändert werden kann, um das optische Element beziehungsweise die optisch wirksame Fläche einer Soll-Lage zu halten. Die Kraftaktuatoren werden bevorzugt mit Hilfe einer Steuereinheit angesteuert, um das optische Element kontinuierlich zu justieren und so in der Soll-Lage zu halten.
Die Geradführung ist bevorzugt zumindest teilweise elastisch, insbesondere federelastisch, verformbar. Unter einer „elastischen Verformung“ ist vorliegend im Gegenteil zu einer plastischen Verformung eine reversible Verformung zu verstehen. Das heißt, die Geradführung kann mit Hilfe eines Aufbringens einer Kraft elastisch, insbesondere federelastisch, in einen verformten Zustand verformt werden. Sobald die Kraft nicht mehr auf die Geradführung wirkt, verformt sich diese selbsttätig reversibel zurück oder biegt sich diese selbstständig aus dem verformten Zustand zurück in einen unverformten Zustand.
Dass die Geradführung in der Hochrichtung „biegeweich“ ist, bedeutet insbesondere, dass die Geradführung in der Hochrichtung betrachtet mit geringem Kraftaufwand, beispielsweise in der Größenordnung von 2 N pro mm Verlagerungsweg des Stellglieds, verformt werden kann. Dies kann mit Hilfe des Einsatzes von Festkörpergelenken erreicht werden. Unter einem „Festkörpergelenk“ ist vorliegend ein Bereich eines Bauteils zu verstehen, welcher eine Relativbewegung zwischen zwei Starrkörperbereichen durch Biegung erlaubt. Die Funktion eines derartigen Festkörpergelenks wird insbesondere mit Hilfe eines Bereichs verminderter Biegesteifigkeit relativ zu zwei angrenzenden Bereichen höherer Biegesteifigkeit erreicht. Die verminderte Biegesteifigkeit kann beispielsweise durch eine lokale Querschnittsverringerung erzeugt werden.
Dass die Geradführung in der x-Richtung und in der y-Richtung betrachtet „biegesteif‟ ist, bedeutet insbesondere, dass die Geradführung in der x-Richtung und in der y-Richtung betrachtet mit sehr hohem Kraftaufwand, beispielsweise in der Größenordnung von 2000 N pro mm Verlagerungsweg des Stellglieds, verformt werden kann. Ein Verhältnis eines Kraftaufwands in der Hochrichtung im Vergleich zu einem Kraftaufwand in der x-Richtung und der y-Richtung kann also in der Größenordnung von 1:1000 liegen. Demgemäß kann auch ein Verhältnis der Steifigkeit der Geradführung in der Hochrichtung im Vergleich zu der Steifigkeit in der x-Richtung und in der y-Richtung in der Größenordnung von 1:1000 liegen.
Dass die Geradführung mit Hilfe des Dämpfungselements „gedämpft“ wird, bedeutet vorliegend, dass das Dämpfungselement geeignet ist, eine aus einer Anregung des Gehäuses resultierende Schwingungsantwort der elastisch verformbaren Geradführung derart zu dämpfen, dass auf das optische Element keine oder nur zumindest geringe Störkräfte übertragen werden. Das optische System kann eine Vielzahl an Dämpfungselementen aufweisen. Das optische System kann auch eine Vielzahl an unterschiedlichen Dämpfungselementtypen umfassen. Die Dämpfung erfolgt bevorzugt entlang der Hochrichtung. Das Dämpfungselement ist insbesondere geeignet, Biege- und Torsionsschwingungen der Geradführung zu dämpfen.
Dass das Dämpfungselement an der Geradführung „vorgesehen“ ist, bedeutet vorliegend, dass das Dämpfungselement und die Geradführung zwei voneinander getrennte Bauteile oder Komponenten sind, die jedoch, insbesondere fest, miteinander verbunden sind. Das Dämpfungselement und die Geradführung sind also nicht ein und dasselbe Bauteil. Es besteht daher mit Bezug auf das Dämpfungselement und die Geradführung keine Bauteilidentität. Das Dämpfungselement ist bevorzugt an der Geradführung angebracht. Die Geradführung ist bevorzugt ein metallisches Bauteil, wohingegen das Dämpfungselement bevorzugt ein Elastomermaterial aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Dämpfungselement aus einem anderen Material als die Geradführung gefertigt.
Wie zuvor erwähnt, ist das Dämpfungselement bevorzugt fest mit der Geradführung verbunden. Die Verbindung kann stoffschlüssig und/oder formschlüssig sein. Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel und/oder der Verbindungspartner trennen lassen. Stoffschlüssig kann beispielsweise durch Kleben oder Vulkanisieren verbunden werden. Eine formschlüssige Verbindung entsteht durch das Ineinander- oder Hintergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Eine Schraub-, Klemm- oder Nietverbindung ist jeweils ein Beispiel für eine formschlüssige Verbindung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Dämpfungselement zumindest teilweise aus einem elastomeren Werkstoff gefertigt, wobei die Geradführung aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist.
Als elastomere Werkstoffe kommen beispielsweise Perfluorkautschuk (FFKM oder FFPM) oder Fluorkautschuk (FKM) zum Einsatz. Diese Werkstoffe stellen eine hohe Dämpfwirkung bereit und sind zugleich tauglich für die EUV-Umgebung. Diese Werkstoffe weisen ein geringes Ausgasverhalten von schweren und/oder leichten Kohlenwasserstoffen auf und umfassen keine Bestandteile von Silikonen und keine Bestandteile von nicht EUV-zugelassenen Materialien. Es kann jedoch auch Gummi oder Kautschuk eingesetzt werden. Als metallischer Werkstoff kommt beispielsweise Stahl, insbesondere Edelstahl, zur Anwendung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Geradführung eine Führungseinrichtung auf, wobei die Führungseinrichtung das Stellglied mit dem Gehäuse verbindet, und wobei die Führungseinrichtung in der Hochrichtung biegeweich und in den zwei von der Hochrichtung abweichenden weiteren Raumrichtungen biegesteif ist, so dass die Führungseinrichtung das Stellglied bei dem Verlagern desselben gegenüber dem Gehäuse entlang der Hochrichtung linear führt.
Die Führungseinrichtung ist bevorzugt ein einstückiges, insbesondere ein materialeinstückiges, Bauteil. „Einstückig“ oder „einteilig“ heißt dabei, dass ein Anbindungsabschnitt, Führungselemente sowie eine Führungseinheit der Führungseinrichtung ein gemeinsames Bauteil bilden und nicht aus mehreren Einzelbauteilen zusammengesetzt sind. „Materialeinstückig“ heißt dabei, dass die Führungseinrichtung durchgehend aus demselben Material gefertigt ist. Beispielsweise ist die Führungseinrichtung aus Metall, insbesondere aus Stahl, gefertigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Geradführung zwei in der Hochrichtung voneinander beabstandet angeordnete Führungseinrichtungen auf.
Die Führungseinrichtungen sind bevorzugt identisch aufgebaut. Dies ist jedoch nicht zwingend. Die Führungseinrichtungen können auch unterschiedlich aufgebaut sein. Insbesondere kann eine der Führungseinrichtungen um 180° verdreht zu der anderen Führungseinrichtungen eingebaut sein. In diesem Fall kann eine Oberseite einer oberen Führungseinrichtung als Unterseite einer unteren Führungseinrichtung fungieren. Hierdurch sollen Torsionen durch Rotationen verhindert werden. Jede Führungseinrichtung kann dabei eine beliebige Anzahl an Dämpfungselementen umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das Dämpfungselement und die Führungseinrichtung in Reihe geschaltet.
Bei einer Reihenschaltung sind zwei oder mehrere Bauteile, nämlich die Führungseinrichtung und das Dämpfungselement, hintereinander (in einer Reihe) miteinander verbunden. Wird dieses System mit einer Kraft beaufschlagt, wirkt diese in allen Bauteilen mit dem gleichen Betrag.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Dämpfungselement zwischen der Führungseinrichtung und dem Stellglied angeordnet.
Mit anderen Worten ist die Führungseinrichtung mit Hilfe des Dämpfungselements mit dem Stellglied verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Dämpfungselement zwischen der Führungseinrichtung und dem Gehäuse angeordnet.
Das heißt insbesondere, dass die Führungseinrichtung mit Hilfe des Dämpfungselements mit dem Gehäuse verbunden ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Dämpfungselement ringförmig.
„Ringförmig“ bedeutet dabei umfänglich geschlossen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das Dämpfungselement und die Führungseinrichtung parallelgeschaltet.
Bei einer Parallelschaltung sind zwei oder mehrere Bauteile, nämlich die Führungseinrichtung und das Dämpfungselement, nebeneinander angeordnet. Wird dieses System umfassend zumindest zwei Bauteile mit einer Kraft beaufschlagt, verteilt sich diese über das gesamte System.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Führungseinrichtung mehrere elastisch verformbare Führungselemente auf, wobei an jedem Führungselement ein Dämpfungselement angebracht ist.
Die Führungselemente sind bevorzugt federelastisch verformbar. Die Führungselemente können blattfederartig ausgestaltet sein. Das Dämpfungselement kann beispielsweise stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem ihm zugeordneten Führungselement verbunden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Dämpfungselement ein Schwingungstilger mit einer Tilgermasse und einem mit der Tilgermasse verbundenen Elastomerbauteil, wobei das Elastomerbauteil zwischen der Führungseinrichtung und der Tilgermasse angeordnet ist.
Somit verbindet das Elastomerbauteil die Tilgermasse mit der Führungseinrichtung. Der Schwingungstilger kann auch als Tuned Mass Damper (TMD) bezeichnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Elastomerbauteil brückenförmig und weist zwei mit der Führungseinrichtung verbundene Fußabschnitte sowie einen die Fußabschnitte miteinander verbindenden Basisabschnitt auf, wobei die Tilgermasse mit dem Basisabschnitt verbunden ist.
Die Tilgermasse kann beispielsweise quaderförmig sein. Die Tilgermasse kann jedoch jede andere beliebige Geometrie aufweisen. Die Tilgermasse kann beispielsweise aus Stahl gefertigt sein. Die Tilgermasse kann jedoch auch aus einem Werkstoff mit einer höheren Dichte als Stahl gefertigt sein. Beispielsweise kann die Tilgermasse aus einer Wolfram-Nickel-Legierung (Densimet) gefertigt sein. Dies weist den Vorteil auf, dass die Tilgermasse im Vergleich zu einem Werkstoff mit geringerer Dichte kleinvolumiger konstruiert werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn für den Schwingungstilger nur ein begrenzter Bauraum zur Verfügung steht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Tilgermasse und das Elastomerbauteil jeweils zylinderförmig.
Die Dämpfungselemente in Form der Schwingungstilger können beispielsweise auf den Führungselementen angeordnet sein. Ferner kann auch die Führungseinheit mit derartigen Schwingungstilgern bestückt sein.
Ferner wird eine Lithographieanlage mit einem derartigen optischen System vorgeschlagen.
Die Lithographieanlage kann eine EUV-Lithographieanlage oder eine DUV-Lithographieanlage sein. EUV steht für „Extreme Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. DUV steht für „Deep Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.
„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Die für das optische System beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Lithographieanlage entsprechend und umgekehrt.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1A zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer EUV-Lithographieanlage;
1B zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer DUV-Lithographieanlage;
2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems für die Lithographieanlage gemäß 1A oder 1B;
3 zeigt eine schematische Aufsicht des optischen Systems gemäß 2;
4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Kraftaktuators für das optische System gemäß 2;
5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Führungseinrichtung für den Kraftaktuator gemäß 4;
6 zeigt eine schematische Aufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Führungseinrichtung für den Kraftaktuator gemäß 4;
7 zeigt eine stark schematisierte Ansicht der Führungseinrichtung gemäß 6;
8 zeigt eine schematische Aufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Führungseinrichtung für den Kraftaktuator gemäß 4;
9 zeigt eine stark schematisierte Ansicht der Führungseinrichtung gemäß 8;
10 zeigt eine schematische Aufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Führungseinrichtung für den Kraftaktuator gemäß 4;
11 zeigt eine stark schematisierte Ansicht der Führungseinrichtung gemäß 10;
12 zeigt eine schematische perspektivische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform einer Führungseinrichtung für den Kraftaktuator gemäß 4;
13 zeigt eine schematische perspektivische Teilansicht einer Weiterbildung der Führungseinrichtung gemäß 12;
14 zeigt eine schematische Aufsicht einer weiteren Weiterbildung der Führungseinrichtung gemäß 12; und
15 zeigt eine stark schematisierte Ansicht der Führungseinrichtung gemäß 12.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind. Verdeckte Bauteile sind in den Figuren mit gestrichelten Linien dargestellt.
1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind jeweils in einem nicht gezeigten Vakuum-Gehäuse vorgesehen, wobei jedes Vakuum-Gehäuse mit Hilfe einer nicht dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren beziehungsweise Einstellen von optischen Elementen vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.
Die EUV-Lithographieanlage 100A weist eine EUV-Lichtquelle 106A auf. Als EUV-Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle (oder ein Synchrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV-Bereich (extrem ultravioletter Bereich), also beispielsweise im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm, aussendet. Im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A gebündelt, und die gewünschte Betriebswellenlänge wird aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV-Lichtquelle 106A erzeugte EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind.
Das in 1A dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf eine Photomaske (Engl.: reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spiegels 122 auf die Photomaske 120 gelenkt werden. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 (auch als Projektionsobjektiv bezeichnet) weist sechs Spiegel M1 bis M6 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Spiegel M1 bis M6 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel M1 bis M6 der EUV-Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel M1 bis M6 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel M1 bis M6 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 können - wie bereits mit Bezug zu 1A beschrieben - von einem Maschinenraum mit entsprechenden Antriebsvorrichtungen umgeben sein.
Die DUV-Lithographieanlage 100B weist eine DUV-Lichtquelle 106B auf. Als DUV-Lichtquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert.
Das in 1B dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128 und/oder Spiegel 130 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen 128 und Spiegel 130 der DUV-Lithographieanlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 128 und/oder Spiegel 130 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel 130 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 128 und dem Wafer 124 kann durch ein flüssiges Medium 132 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium 132 kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Das Medium 132 kann auch als Immersionsflüssigkeit bezeichnet werden.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems 200. 3 zeigt eine schematische Aufsicht des optischen Systems 200. Nachfolgend wird auf die 2 und 3 gleichzeitig Bezug genommen.
Das optische System 200 ist Teil einer wie zuvor erläuterten EUV-Lithographieanlage 100A oder DUV-Lithographieanlage 100B. Das optische System 200 kann insbesondere ein wie zuvor erläutertes Projektionssystem 104 oder ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 oder Teil eines derartigen Projektionssystems 104 oder eines derartigen Strahlformungs- und Beleuchtungssystems 102 sein. Besonders bevorzugt ist das optische System 200 jedoch ein Projektionssystem 104. Daher kann das optische System 200 auch als Projektionssystem bezeichnet werden.
Das optische System 200 umfasst ein optisches Element 202. Das optische Element 202 kann beispielsweise einer der Spiegel 110, 112, 114, 116, 118, 130, M1 bis M6 und/oder eine der Linsen 128 sein. Das optische Element 202 kann eine optisch wirksame Fläche 204, beispielsweise eine Spiegelfläche, aufweisen. Das optische Element 202 weist der optisch wirksamen Fläche 204 abgewandt eine Rückseite 206 auf. Die Rückseite 206 ist optisch nicht wirksam. Das optische Element 202 kann in der Aufsicht gemäß der 3 dreieckförmig sein. Grundsätzlich kann die Geometrie des optischen Elements 202 jedoch beliebig gewählt werden.
Rückseitig an dem optischen Element 202 sind Adapterelemente 208, insbesondere sogenannte Spiegelbuchsen, vorgesehen. Beispielsweise sind drei Adapterelemente 208 vorgesehen, die dreieckförmig angeordnet und an der oder auf der Rückseite 206 platziert sind. Die Adapterelemente 208 können zylinderförmig sein. Insbesondere können die Adapterelemente 208 jeweils rotationssymmetrisch zu einer Mittel- oder Symmetrieachse aufgebaut sein.
An den Adapterelementen 208 greifen Kraftaktuatoren 210 an. Jedem Adapterelement 208 können, anders als in der 2 gezeigt, mehrere Kraftaktuatoren 210 zugeordnet sein. Mit Hilfe der Kraftaktuatoren 210 werden zum Justieren des optischen Elements 202 Kräfte auf das optische Element 202 ausgeübt. Die Kraftaktuatoren 210 können auch als Kraftaktoren oder Kraftstellelemente bezeichnet werden. Im Unterschied zu einem Wegaktuator, der einen Weg vorgibt, gibt der Kraftaktuator 210 keinen Weg, sondern eine Kraft vor. Als Kraftaktuatoren 210 können beispielsweise sogenannte Lorentz-Aktuatoren eingesetzt werden. Die Kraftaktuatoren 210 sind mit einer festen Welt 212 gekoppelt. Die feste Welt 212 kann beispielsweise ein Tragrahmen (Engl.: force frame) der Lithographieanlage 100A, 100B sein.
Das optische Element 202 beziehungsweise dessen optisch wirksame Fläche 204 weist bevorzugt sechs Freiheitsgrade, nämlich drei translatorische Freiheitsgrade jeweils entlang einer ersten Raumrichtung, Breitenrichtung oder x-Richtung x, einer zweiten Raumrichtung, Tiefenrichtung oder y-Richtung y und einer dritten Raumrichtung, Hochrichtung oder z-Richtung z sowie drei rotatorische Freiheitsgrade jeweils um die x-Richtung x, die y-Richtung y und die z-Richtung z auf. Das heißt, eine Position sowie eine Orientierung des optischen Elements 202 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 204 kann mit Hilfe der sechs Freiheitsgrade bestimmt oder beschrieben werden. Es sind daher mehrere Kraftaktuatoren 210 vorgesehen, um das optische Element 202 in allen sechs Freiheitsgraden zu bewegen.
Unter der „Position“ des optischen Elements 202 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 204 sind insbesondere dessen, beziehungsweise deren Koordinaten oder die Koordinaten eines an dem optischen Element 202 vorgesehenen Messpunkts bezüglich der x-Richtung x, der y-Richtung y und der z-Richtung z zu verstehen. Unter der „Orientierung“ des optischen Elements 202 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 204 ist insbesondere dessen, beziehungsweise deren Verkippung bezüglich der drei Raumrichtungen x, y, z zu verstehen. Das heißt, das optische Element 202 beziehungsweise die optisch wirksame Fläche 204 kann um die x-Richtung x, die y-Richtung y und/oder die z-Richtung z verkippt werden. Hiermit ergeben sich die sechs Freiheitsgrade für die Position und/oder Orientierung des optischen Elements 202 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 204.
Eine „Lage“ des optischen Elements 202 beziehungsweise der optisch wirksamen Fläche 204 umfasst sowohl dessen, beziehungsweise deren Position als auch dessen, beziehungsweise deren Orientierung. Unter „Justieren“ ist demgemäß zu verstehen, dass bevorzugt sowohl die Orientierung als auch die Position des optischen Elements 202 geändert werden kann, um das optische Element 202 beziehungsweise die optisch wirksame Fläche 204 einer Soll-Lage zu halten. Die Kraftaktuatoren 210 werden mit Hilfe einer Steuereinheit angesteuert, um das optische Element 202 kontinuierlich zu justieren und so in der Soll-Lage zu halten.
4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines wie zuvor erwähnten Kraftaktuators 210 des optischen Systems 200. Der Kraftaktuator 210 umfasst eine Struktur oder ein Gehäuse 214 mit einem Durchbruch 216. Der Durchbruch 216 kann eine in dem Gehäuse 214 vorgesehene Bohrung sein. Das Gehäuse 214 kann mit der festen Welt 212 gekoppelt sein. Das Gehäuse 214 kann auch zusätzlich mit Hilfe weiterer zusätzlicher Systeme umfassend beispielsweise weitere massebehaftete Geradführungen zur besseren Entkopplung von der festen Welt 212 mit dieser verbunden sein. In dem Durchbruch 216 ist ein Stellglied 218 aufgenommen. Das Stellglied 218 kann stabförmig oder stößelförmig sein. Das Stellglied 218 weist einen ersten Endabschnitt 220 und einen zweiten Endabschnitt 222 auf.
Der erste Endabschnitt 220 ist mit Hilfe eines der Adapterelemente 208 mit dem optischen Element 202 gekoppelt. Der zweite Endabschnitt 222 ist mit einem nicht gezeigten Magnetelement, insbesondere einem Permanentmagnet, gekoppelt, das mit Hilfe einer nicht gezeigten Spule entlang der z-Richtung z ausgelenkt werden kann. Diese Auslenkbarkeit ist mit Hilfe eines Doppelpfeils 224 angedeutet. Der Durchbruch 216 kann rotationssymmetrisch zu einer Mittel- oder Symmetrieachse 226 aufgebaut sein.
Der Kraftaktuator 210 umfasst ferner eine Geradführung 300 mit einer ersten Führungseinrichtung 302 und einer in der z-Richtung z von der ersten Führungseinrichtung 302 beabstandet angeordneten zweiten Führungseinrichtung 304. Die Führungseinrichtungen 302, 304 können identisch aufgebaut sein. Die Führungseinrichtungen 302, 304 koppeln das Stellglied 218 mit dem Gehäuse 214. Beispielsweise kann die Verbindung zwischen den Führungseinrichtungen 302, 304 und dem Stellglied 218 und/oder die Verbindung zwischen den Führungseinrichtungen 302, 304 und dem Gehäuse 214 jeweils als Festkörpergelenk ausgebildet sein oder ein Festkörpergelenk umfassen.
Unter einem „Festkörpergelenk“ ist vorliegend ein Bereich eines Bauteils zu verstehen, welcher eine Relativbewegung zwischen zwei Starrkörperbereichen durch Biegung erlaubt. Die Funktion eines derartigen Festkörpergelenks wird insbesondere mit Hilfe eines Bereichs verminderter Biegesteifigkeit relativ zu zwei angrenzenden Bereichen höherer Biegesteifigkeit erreicht. Die verminderte Biegesteifigkeit kann beispielsweise durch eine lokale Querschnittsverringerung erzeugt werden.
Die an dem Gehäuse 214 fest angebundene Geradführung 300 wird genutzt, um das Stellglied 218 in einer Vorzugsrichtung, vorliegend in z-Richtung z, zu positionieren. Die Geradführung 300 gewährleistet somit eine Führung des Stellglieds 218 in z-Richtung z. In den orthogonalen Richtungen x, y kann das Stellglied 218 idealerweise keine Bewegung durchführen. In den orthogonalen Richtungen x, y kann das Stellglied 218 im Vergleich zur reinen Bewegung in z-Richtung z insbesondere lediglich vernachlässigbar kleine Bewegungen durchführen. Ferner wird gewährleistet, dass die axiale Steifigkeit der Geradführung 300 sehr gering ist, so dass in z-Richtung z nur sehr kleine Kräfte erforderlich sind, um das Stellglied 218 zu bewegen. Insbesondere können diese Kräfte im einstelligen Bereich, beispielsweise bei etwa 2 N pro mm Verfahrweg des Stellglieds 218, liegen. Im Gegensatz zu der z-Richtung z ist die laterale Steifigkeit der Geradführung 300 entlang der x-Richtung x und entlang der y-Richtung y sehr groß, so dass große Kräfte erforderlich sind, um das Stellglied 218 entlang der x-Richtung x und entlang der y-Richtung y zu bewegen. Insbesondere können diese Kräfte im vierstelligen Bereich, beispielsweise bei etwa 2000 N pro mm Verfahrweg des Stellglieds 218, liegen.
5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer wie zuvor erwähnten Führungseinrichtung 302, 304. Da die Führungseinrichtungen 302, 304 identisch aufgebaut sind, wird nachfolgend nur auf die Führungseinrichtung 302 Bezug genommen.
Die Führungseinrichtung 302 ist innerhalb des Durchbruchs 216 angeordnet. Die Führungseinrichtung 302 ist aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einer Stahllegierung, gefertigt. Die Führungseinrichtung 302 umfasst einen ringförmigen Anbindungsabschnitt 306. Der Anbindungsabschnitt 306 ist mit dem Gehäuse 214 verbunden. Innenseitig aus dem Anbindungsabschnitt 306 erstrecken sich drei elastisch verformbare Führungselemente 308, 310, 312 heraus. Die Führungselemente 308, 310, 312 sind als Blattfederelemente ausgebildet. Die Führungselemente 308, 310, 312 sind gleichmäßig über einen Umfang des Anbindungsabschnitts 306 verteilt angeordnet.
Die Führungselemente 308, 310, 312 sind mit einer zentral angeordneten Führungseinheit 314 verbunden. Die Führungseinheit 314 umfasst nicht gezeigte weitere Führungselemente sowie einen Anbindungsabschnitt 316 zum Anbinden der Führungseinrichtung 302 an das Stellglied 218. Der Anbindungsabschnitt 316 kann ein, insbesondere kreisförmiger, Durchbruch sein. Die Führungseinrichtung 302 ist dabei einteilig, insbesondere materialeinstückig, ausgebildet. „Einteilig“ heißt dabei, dass der Anbindungsabschnitt 306, die Führungselemente 308, 310, 312 sowie die Führungseinheit 314 ein gemeinsames Bauteil bilden und nicht aus mehreren Einzelbauteilen zusammengesetzt sind. „Materialeinstückig“ heißt dabei, dass die Führungseinrichtung 302 durchgehend aus demselben Material gefertigt ist.
Die Elastizität der Führungseinrichtung 302 kann bewirken, dass Anregungen, welche über das Gehäuse 214 eingeleitet werden, zu einer Schwingungsantwort in der Führungseinrichtung 302 führen. Dabei können Biege- und Torsionsschwingungen auftreten. Diese Schwingungsantwort der Führungseinrichtung 302 kann wiederrum bewirken, dass Kräfte beziehungsweise Störkräfte auf das optische Element 202 übertragen werden. Dies gilt es zu vermeiden. Daher sollte gewährleistet werden, dass die Schwingungsantwort der Führungseinrichtung 302 gedämpft ist, so dass das aktuierte optische Element 202 keinen Störkräften ausgesetzt ist.
6 zeigt eine Aufsicht einer Ausführungsform einer Führungseinrichtung 302A, die eine Schwingungsdämpfung ermöglicht. 7 zeigt eine stark schematisierte Ansicht der Führungseinrichtung 302A. Nachfolgend wird auf die 6 und 7 gleichzeitig Bezug genommen.
Jedem Führungselement 308, 310, 312 ist ein Dämpfungselement 318, 320, 322 zugeordnet. Die Führungseinrichtung 302A wird über den Anbindungsabschnitt 306 angeregt. Um Schwingungsmoden der Führungselemente 308, 310, 312 zu unterdrücken, werden auf den Führungselementen 308, 310, 312 die Dämpfungselemente 318, 320, 322 angeordnet. Die Dämpfungselemente 318, 320, 322 sind dabei zu den Führungselementen 308, 310, 312 mechanisch parallelgeschaltet. Beispielsweise können die Dämpfungselemente 318, 320, 322 streifenförmig mit einem rechteckigen Querschnitt sein. In der Aufsicht sind die Dämpfungselemente 318, 320, 322 rechteckförmig. Allerdings können die Dämpfungselemente 318, 320, 322 auch eine kreisrunde Geometrie, eine elliptische Geometrie oder eine beliebige andere Geometrie, beispielsweise auch mit Aussparungen oder dergleichen, aufweisen.
Beispielsweise können die Dämpfungselemente 318, 320, 322 aus einem Elastomer gefertigt sein. Als Werkstoffe kommen beispielsweise Perfluorkautschuk (FFKM oder FFPM) oder Fluorkautschuk (FKM) zum Einsatz. Diese Werkstoffe stellen eine hohe Dämpfwirkung bereit und sind zugleich tauglich für die EUV-Umgebung. Diese Werkstoffe weisen ein geringes Ausgasverhalten von schweren und/oder leichten Kohlenwasserstoffen auf und umfassen keine Bestandteile von Silikonen und keine Bestandteile von nicht EUV-zugelassenen Materialien. Die ideale Position von Anbindestellen der Dämpfungselemente 318, 320, 322 an die Führungselemente 308, 310, 312 kann beispielsweise mit Hilfe von Modalanalysen beziehungsweise Finite Elemente Analysen ermittelt werden, so dass bestimmte Schwingungsmoden der Führungselemente 308, 310, 312 mit Hilfe der Dämpfungselemente 318, 320, 322 größtmöglich bedämpft werden können.
Die Verbindung zwischen den Dämpfungselementen 318, 320, 322 und den Führungselementen 308, 310, 312 kann beispielsweise eine stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung sein. Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel und/oder der Verbindungspartner trennen lassen. Stoffschlüssig kann beispielsweise durch Kleben oder Vulkanisieren verbunden werden. Eine formschlüssige Verbindung entsteht durch das Ineinander- oder Hintergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Eine Schraubverbindung ist ein Beispiel für eine formschlüssige Verbindung. Hierdurch ist sichergestellt, dass sich die Dämpfungselemente 318, 320, 322 während der Betriebszeit nicht von den vorgesehenen Anbindestellen lösen. Durch die Verwendung geeigneter Materialien ist sichergestellt, dass sich die Materialeigenschaften während der Betriebszeit nicht ändern.
Wie die 7 anhand des Führungselements 308 und des Dämpfungselements 318 zeigt, sind das metallische Führungselement 308 und das elastomere Dämpfungselement 318 parallelgeschaltet. In der 7 steht der Index g für das zu dämpfende Führungselement 308 und der Index D für das Dämpfungselement 318. Eine zu dämpfende Masse des Führungselements 308 ist mit m_g bezeichnet.
Das Führungselement 308 ist schematisch dargestellt als ein Federelement 324 mit einer Federkonstanten k_g und einen Dämpfungszylinder 326 mit einer Dämpfungskonstanten d_g umfassend. Das Dämpfungselement 318 wiederum ist schematisch dargestellt als ein Federelement 328 mit einer Federkonstanten k_D und einen Dämpfungszylinder 330 mit einer Dämpfungskonstanten d_D umfassend.
8 zeigt eine Aufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Führungseinrichtung 302B. 9 zeigt eine stark schematisierte Ansicht der Führungseinrichtung 302B. Nachfolgend wird auf die 8 und 9 gleichzeitig Bezug genommen.
Die Führungseinrichtung 302B unterscheidet sich von der Führungseinrichtung 302A dadurch, dass keine wie zuvor erläuterten Dämpfungselemente 318, 320, 322 vorgesehen sind, die parallel zu den Führungselementen 308, 310, 312 geschaltet sind, sondern dass ein in Reihe mit den Führungselementen 308, 310, 312 geschaltetes Dämpfungselement 332 vorgesehen ist. Das Dämpfungselement 332 ist ringförmig. Das Dämpfungselement 332 ist fest mit dem Anbindungsabschnitt 316 verbunden und somit zwischen dem Anbindungsabschnitt 316 und dem Stellglied 218 angeordnet.
Analog zu der Führungseinrichtung 302A kann das elastomere Dämpfungselement 332 eine Verbindung mit der metallischen Führungseinrichtung 302B und/oder dem Stellglied 218 mit Hilfe einer Klebeverbindung, einer Schraubverbindung oder einer sonstigen formschlüssigen Verbindung eingehen. Neben einer kreisförmigen Geometrie sind auch elliptische, komplexere Geometrien mit Aussparungen oder dergleichen denkbar. Finite Elemente Analysen oder Modalanalysen können hinzugezogen werden, so dass ein Kraftanstieg an das Stellglied 218 bei höheren Frequenzen reduziert werden kann. Dies resultiert in einer Finite Elemente Methodenoptimierten Geometrie des Dämpfungselements 332.
Wie die 9 anhand des Führungselements 308 und des Dämpfungselements 332 zeigt, sind das metallische Führungselement 308 und das elastomere Dämpfungselement 332 in Reihe geschaltet. In der 9 steht der Index g für das zu dämpfende Führungselement 308, der Index s für das Stellglied 218 und der Index D für das Dämpfungselement 332. Eine zu dämpfende Masse des Führungselements 308 ist mit m_g bezeichnet. Eine zu dämpfende Masse des Stellglieds 218 ist mit m_s bezeichnet.
Das Führungselement 308 ist schematisch dargestellt als ein Federelement 324 mit einer Federkonstanten k_g und einen Dämpfungszylinder 326 mit einer Dämpfungskonstanten d_g umfassend. Das Dämpfungselement 332 wiederum ist schematisch dargestellt als ein Federelement 334 mit einer Federkonstanten k_D und einen Dämpfungszylinder 336 mit einer Dämpfungskonstanten d_D umfassend.
10 zeigt eine Aufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Führungseinrichtung 302C. 11 zeigt eine stark schematisierte Ansicht der Führungseinrichtung 302C. Nachfolgend wird auf die 10 und 11 gleichzeitig Bezug genommen.
Die Führungseinrichtung 302C unterscheidet sich von der Führungseinrichtung 302B dadurch, dass kein an dem Anbindungsabschnitt 316 vorgesehenes Dämpfungselement 332, sondern ein an dem Anbindungsabschnitt 306 angebrachtes Dämpfungselement 338 vorgesehen ist. Das Dämpfungselement 338 ist ringförmig und verbindet den Anbindungsabschnitt 306 mit dem Gehäuse 214. Auch das Dämpfungselement 338 ist in Reihe mit den Führungselementen 308, 310, 312 geschaltet.
Analog zu der Führungseinrichtung 302B kann das elastomere Dämpfungselement 338 eine Verbindung mit der metallischen Führungseinrichtung 302C und/oder dem Gehäuse 214 mit Hilfe einer Klebeverbindung, einer Schraubverbindung oder einer sonstigen formschlüssigen Verbindung eingehen. Neben einer kreisförmigen Geometrie sind auch hier elliptische, komplexere Geometrien mit Aussparungen oder dergleichen denkbar.
Wie die 11 anhand des Führungselements 308 und des Dämpfungselements 338 zeigt, sind das metallische Führungselement 308 und das elastomere Dämpfungselement 338 in Reihe geschaltet. In der 11 steht der Index g für das zu dämpfende Führungselement 308, der Index s für das Stellglied 218 und der Index D für das Dämpfungselement 332. Eine zu dämpfende Masse des Führungselements 308 ist mit m_g bezeichnet. Eine zu dämpfende Masse des Stellglieds 218 ist mit m_s bezeichnet.
Das Führungselement 308 ist schematisch dargestellt als ein Federelement 324 mit einer Federkonstanten k_g und einen Dämpfungszylinder 326 mit einer Dämpfungskonstanten d_g umfassend. Das Dämpfungselement 338 wiederum ist schematisch dargestellt als ein Federelement 340 mit einer Federkonstanten k_D und einen Dämpfungszylinder 342 mit einer Dämpfungskonstanten d_D umfassend.
12 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Führungseinrichtung 302D. In der 12 ist nur das Führungselement 308 dargestellt. An dem Führungselement 308 ist ein Dämpfungselement 344 in Form eines Schwingungstilgers angebracht. Das Dämpfungselement 344 umfasst eine Tilgermasse 346, welche mit Hilfe eines Elastomerbauteils 348 mit dem Führungselement 308 verbunden ist. Die Tilgermasse 346 und das Elastomerbauteil 348 sind jeweils zylinderförmig. Beispielsweise ist das Elastomerbauteil 348 an die Tilgermasse 346 angeklebt oder anvulkanisiert. Jedem Führungselement 308, 310, 312 kann ein derartiges Dämpfungselement 344 zugeordnet sein.
13 zeigt eine Weiterbildung der Führungseinrichtung 302D. Hierbei umfasst das an dem Führungselement 308 angebrachte Dämpfungselement 344 eine quaderförmige Tilgermasse 346, die auf einem brückenförmigen Elastomerbauteil 348 sitzt. Das Elastomerbauteil 348 weist zwei Fußabschnitte 350, 352 auf, die mit Hilfe eines Basisabschnitts 354 miteinander verbunden sind. An dem Basisabschnitt 354 ist die Tilgermasse 346 befestigt. Jedem Führungselement 308, 310, 312 kann ein derartiges Dämpfungselement 344 zugeordnet sein.
14 zeigt eine Weiterbildung der Führungseinrichtung 302D. Hierbei sind an der Führungseinheit 314 drei wie zuvor mit Bezug auf 12 erläuterte Dämpfungselemente 344 vorgesehen. Die Dämpfungselemente 344 sind gleichmäßig um den Anbindungsabschnitt 316 verteilt angeordnet. Neben einer kreisförmigen Anordnung können jedoch auch andere Geometrien, wie beispielsweise eine Rechteckgeometrie, verwendet werden.
15 zeigt die Führungseinrichtung 302D stark schematisiert. In der 15 steht der Index g für das zu dämpfende Führungselement 308 und der Index D für das Dämpfungselement 344. Eine zu dämpfende Masse des Führungselements 308 ist mit m_g bezeichnet. Eine Masse der Tilgermasse 346 ist mit m_D bezeichnet.
Das Führungselement 308 ist schematisch dargestellt als ein Federelement 324 mit einer Federkonstanten k_g und einen Dämpfungszylinder 326 mit einer Dämpfungskonstanten d_g umfassend. Das Elastomerbauteil 348 wiederum ist schematisch dargestellt als ein Federelement 356 mit einer Federkonstanten k_D und einen Dämpfungszylinder 358 mit einer Dämpfungskonstanten d_D umfassend.
Das Elastomerbauteil 348 mit der Federkonstante k_D und der Dämpfungskonstante d_D wird mit Hilfe einer Klebe- oder Schraubverbindung oder einer sonstigen formschlüssigen Verbindungstechnologie mit den Führungselementen 308, 310, 312 oder der Führungseinheit 314 verbunden. Gleichermaßen kann die Tilgermasse 346 mit Hilfe einer Klebe- oder Schraubverbindung oder einer sonstigen formschlüssigen Verbindungstechnologie mit dem Elastomerbauteil 348 verbunden werden.
Neben der zuvor erläuterten kreisförmigen Geometrie kann das Dämpfungselement 344 auch eine rechteckförmige Geometrie beziehungsweise eine beliebige andersartige Geometrie aufweisen. Um die Schwingungsmoden der Führungselemente 308, 310, 312 effektiv dämpfen zu können, ist es möglich, die schwingende Masse und die Frequenz der Führungselemente 308, 310, 312 zu bestimmen. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Modalanalyse erfolgen. Mit Hilfe der Näherungsformeln: $f_{344} = 0,7 - 1,1 * f_{g}$
$m_{344} - 0,06 - 0,25 * m_{g}$
kann das Dämpfungselement 344 zur zu dämpfenden Schwingungsmode f der Führungselemente 308, 310, 312 (Index g) in erster Näherung ausgelegt werden.
Die zuvor erläuterten Ausführungsformen der Führungseinrichtungen 302A, 302B, 302C, 302D beziehungsweise der Dämpfungselemente 318, 320, 322, 332, 338, 344 können beliebig miteinander kombiniert werden.
Mit Hilfe der beschriebenen Führungseinrichtungen 302A, 302B, 302C, 302D beziehungsweise mit Hilfe der unterschiedlichen Typen an Dämpfungselementen 318, 320, 322, 332, 338, 344 lassen sich die Kraftübertragungsverläufe optimieren. Mit Hilfe der unterschiedlichen Dämpfungselemente 318, 320, 322, 332, 338, 344 oder einer Kombination daraus lassen sich die Störkräfte auf das optische Element 202 erheblich reduzieren. Es können insbesondere einzelne Schwingungsmoden gedämpft werden. Darüber hinaus kann durch eine gezielte in Reihe geschaltete Steifigkeit, wobei die zusätzliche Steifigkeit deutlich weicher ist als die der Führungselemente 308, 310, 312, der Kraftverlauf unterdrückt werden.
Mit Hilfe der Führungseinrichtungen 302A, 302B, 302C, 302D kann ein deutlich reduzierter Regleraufwand aufgrund einer größeren Systemdämpfung beziehungsweise Bedämpfung kritischer Schwingungsmoden erzielt werden. Hierdurch ergibt sich ein Performancegewinn hinsichtlich einer besseren, das heißt genaueren, Projektion einer Abbildung durch die Spiegeloptiken auf den Waver 124. Es kann aufgrund der Verwendung der Dämpfungselemente 318, 320, 322, 332, 338, 344 eine Versteifung des Geradführung 300 hin zu ersten Schwingungsmoden von größer als 2500 Hz umgangen werden. Ein Nachteil einer derartigen Versteifung, nämlich, dass die Steifigkeit in der z-Richtung z zunimmt, so dass der Kraftaktuator 210 größere Kräfte bereitstellen muss, fällt somit weg beziehungsweise ein komplexeres geometrisches Design einer möglichen Geradführung, welche hohe Schwingungsmoden jedoch geringere z-Steifigkeiten beinhaltet, wird ebenfalls umgangen. Auch die Verwendung alternativer elastomerer Geradführungssysteme kann umgangen werden. Derartige Geradführungssysteme weisen den Nachteil auf, dass diese hysteresebehaftet sind und in den Richtungen x, y weicher sind als die zuvor erläuterten metallische Führungseinrichtungen 302A, 302B, 302C, 302D. Daraus resultieren ungewünschte Querbewegungen, wobei die Linearität während der Aktuierung des optischen Elements 202 nicht mehr gegeben ist. Auch dieser Nachteil kann durch die Verwendung der Führungseinrichtungen 302A, 302B, 302C, 302D nicht auftreten.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

100A: EUV-Lithographieanlage
100B: DUV-Lithographieanlage
102: Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
104: Projektionssystem
106A: EUV-Lichtquelle
106B: DUV-Lichtquelle
108A: EUV-Strahlung
108B: DUV-Strahlung
110: Spiegel
112: Spiegel
114: Spiegel
116: Spiegel
118: Spiegel
120: Photomaske
122: Spiegel
124: Wafer
126: optische Achse
128: Linse
130: Spiegel
132: Medium
200: optisches System
202: optisches Element
204: optisch wirksame Fläche
206: Rückseite
208: Adapterelement
210: Kraftaktuator
212: feste Welt
214: Gehäuse
216: Durchbruch
218: Stellglied
220: Endabschnitt
222: Endabschnitt
224: Doppelpfeil
226: Symmetrieachse
300: Geradführung
302: Führungseinrichtung
302A: Führungseinrichtung
302B: Führungseinrichtung
302C: Führungseinrichtung
302D: Führungseinrichtung
304: Führungseinrichtung
306: Anbindungsabschnitt
308: Führungselement
310: Führungselement
312: Führungselement
314: Führungseinheit
316: Anbindungsabschnitt
318: Dämpfungselement
320: Dämpfungselement
322: Dämpfungselement
324: Federelement
326: Dämpfungszylinder
328: Federelement
330: Dämpfungszylinder
332: Dämpfungselement
334: Federelement
336: Dämpfungszylinder
338: Dämpfungselement
340: Federelement
342: Dämpfungszylinder
344: Dämpfungselement
346: Tilgermasse
348: Elastomerbauteil
350: Fußabschnitt
352: Fußabschnitt
354: Basisabschnitt
356: Federelement
358: Dämpfungszylinder
dD: Dämpfungskonstante
dg: Dämpfungskonstante
kD: Federkonstante
kg: Federkonstante
mg: Masse
mg: Masse
M1: Spiegel
M2: Spiegel
M3: Spiegel
M4: Spiegel
M5: Spiegel
M6: Spiegel
x: x-Richtung, Breitenrichtung
y: y-Richtung, Tiefenrichtung
z: z-Richtung, Hochrichtung

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

WO 2012/110406 A1 [0005]

Claims

Optisches System (200) für eine Lithographieanlage (100A, 100B), aufweisend ein optisches Element (202), ein Gehäuse (214), ein zumindest abschnittsweise in dem Gehäuse (214) aufgenommenes und gegenüber dem Gehäuse (214) entlang einer Hochrichtung (z) linear verlagerbares Stellglied (218) zum Justieren des optischen Elements (202), einer Geradführung (300), die das Stellglied (218) mit dem Gehäuse (214) verbindet, wobei die Geradführung (300) in der Hochrichtung (z) biegeweich und in zwei von der Hochrichtung (z) abweichenden weiteren Raumrichtungen (x, y) biegesteif ist, so dass die Geradführung (300) das Stellglied (218) bei einem Verlagern desselben gegenüber dem Gehäuse (214) entlang der Hochrichtung (z) linear führt, und zumindest einem an der Geradführung (300) vorgesehenen Dämpfungselement (318, 320, 322, 332, 338, 344) zum Dämpfen der Geradführung (300).
Optisches System nach Anspruch 1, wobei das Dämpfungselement (318, 320, 322, 332, 338, 344) aus einem anderen Material als die Geradführung (300) gefertigt ist.
Optisches System nach Anspruch 2, wobei das Dämpfungselement (318, 320, 322, 332, 338, 344) zumindest teilweise aus einem elastomeren Werkstoff gefertigt ist, und wobei die Geradführung (300) aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Geradführung (300) eine Führungseinrichtung (302A, 302B, 302C, 302D) aufweist, wobei die Führungseinrichtung (302A, 302B, 302C, 302D) das Stellglied (218) mit dem Gehäuse (214) verbindet, und wobei die Führungseinrichtung (302A, 302B, 302C, 302D) in der Hochrichtung (z) biegeweich und in den zwei von der Hochrichtung (z) abweichenden weiteren Raumrichtungen (x, y) biegesteif ist, so dass die Führungseinrichtung (302A, 302B, 302C, 302D) das Stellglied (218) bei dem Verlagern desselben gegenüber dem Gehäuse (214) entlang der Hochrichtung (z) linear führt.
Optisches System nach Anspruch 4, wobei die Geradführung (300) zwei in der Hochrichtung (z) voneinander beabstandet angeordnete Führungseinrichtungen (302A, 302B, 302C, 302D) aufweist.
Optisches System nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Dämpfungselement (332, 338) und die Führungseinrichtung (302B, 302C) in Reihe geschaltet sind.
Optisches System nach Anspruch 6, wobei das Dämpfungselement (332) zwischen der Führungseinrichtung (302B) und dem Stellglied (218) angeordnet ist.
Optisches System nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Dämpfungselement (338) zwischen der Führungseinrichtung (302C) und dem Gehäuse (214) angeordnet ist.
Optisches System nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Dämpfungselement (332, 338) ringförmig ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 4-9, wobei das Dämpfungselement (318, 320, 322) und die Führungseinrichtung (302A) parallelgeschaltet sind.
Optisches System nach Anspruch 10, wobei die Führungseinrichtung (302A) mehrere elastisch verformbare Führungselemente (308, 310, 312) aufweist, und wobei an jedem Führungselement (308, 310, 312) ein Dämpfungselement (318, 320, 322) angebracht ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 4-11, wobei das Dämpfungselement (344) ein Schwingungstilger mit einer Tilgermasse (346) und einem mit der Tilgermasse (346) verbundenen Elastomerbauteil (348) ist, und wobei das Elastomerbauteil (348) zwischen der Führungseinrichtung (302D) und der Tilgermasse (346) angeordnet ist.
Optisches System nach Anspruch 12, wobei das Elastomerbauteil (348) brückenförmig ist und zwei mit der Führungseinrichtung (302D) verbundene Fußabschnitte (350, 352) sowie einen die Fußabschnitte (350, 352) miteinander verbindenden Basisabschnitt (354) aufweist, wobei die Tilgermasse (346) mit dem Basisabschnitt (354) verbunden ist.
Optisches System nach Anspruch 12, wobei die Tilgermasse (346) und das Elastomerbauteil (348) jeweils zylinderförmig sind.
Lithographieanlage (100A, 100B) mit einem optischen System (200) nach einem der Ansprüche 1-14.