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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung eines Abstandshaltersatzes zum Ausrichten einer Komponente einer technischen Anlage, insbesondere zum Ausrichten eines optischen Elements einer Lithographieanlage. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen anhand des Verfahrens gefertigten Abstandshaltersatz.
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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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Solche Lithographieanlagen umfassen regelmäßig eine Mehrzahl von Spiegeln und/oder Linsen. Diese optischen Elemente müssen richtig positioniert sein, um eine korrekte Abbildung der Photomaske auf dem Wafer zu gewährleisten. Eine Positionierung ist beispielsweise vor der ersten Inbetriebnahme der Lithographieanlage erforderlich, aber auch, wenn die optischen Elemente getauscht werden. Solch ein Austausch kann zum Beispiel vorkommen, wenn die optischen Elemente nach einer gewissen Betriebsstundenanzahl der Lithographieanlage blind werden. Getauscht werden in der Regel ganze Optikmodule, welche einen Halterahmen und das darin gehaltene optische Element umfassen. Die Optikmodule sind im Gegensatz zu den optischen Elementen als solche, welche empfindlich sind, gut zu handhaben.
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Zur Positionierung der Optikmodule und/oder des optischen Elements können Abstandshalter verwendet werden. Abstandshalter unterschiedlicher Größen können dabei einen Abstandshaltersatz bilden und derart kombiniert werden, dass alle möglichen oder wahrscheinlichen Maße der Anwendung erzielt werden.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zur Fertigung eines Abstandshaltersatzes bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten Abstandshaltersatz bereitzustellen.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Fertigung eines Abstandshaltersatzes zum Ausrichten einer Komponente einer technischen Anlage, insbesondere zum Ausrichten eines optischen Elements einer Lithographieanlage, vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst:
- Fertigen von Feinabstandshaltern mit unterschiedlichen Höhen mit einer ersten Fertigungsgenauigkeit; und
- Fertigen von Grobabstandshaltern mit unterschiedlichen Höhen, die alle größer sind als die Höhen der Feinabstandshalter, mit einer zweiten Fertigungsgenauigkeit, wobei die erste Fertigungsgenauigkeit höher als die zweite Fertigungsgenauigkeit ist.
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Durch die geringere Fertigungsgenauigkeit der Grobabstandshalter kann ein Herstellungsaufwand des Abstandshaltersatzes reduziert werden, was zu einer Verringerung der Herstellungskosten führen kann. Insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Abstandshaltersätzen, in denen alle Abstandshalter mit einer gleich hohen Fertigungsgenauigkeit hergestellt werden, können Herstellungsaufwand und -kosten reduziert werden.
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Der gefertigte Abstandshaltersatz umfasst insbesondere zwei Abstandshalterkategorien: die Feinabstandshalter und die Grobabstandshalter, welche sich insbesondere durch ihre Maße voneinander unterscheiden. Die Grobabstandshalter sind alle höher als die Feinabstandshalter, wobei auch von einer größeren Dicke der Grobabstandshalter die Rede sein kein.
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Dass die Grobabstandshalter mit einer niedrigeren Fertigungsgenauigkeit hergestellt werden als die Feinabstandshalter bedeutet insbesondere, dass die genauen Maße der Grobabstandshalter eine höhere Ungenauigkeit als die Maße der Feinabstandshalter haben. Das bedeutet, dass eine tolerierte Abweichung zwischen einer Soll-Höhe eines Grobabstandhalter und seiner tatsächlichen Höhe größer als eine tolerierte Abweichung zwischen einer Soll-Höhe eines Feinabstandshalters und seiner tatsächlichen Höhe ist.
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Der Begriff „Fertigung“ bezeichnet in der vorliegenden Anmeldung insbesondere eine Herstellung. Die Feinabstandshalter und die Grobabstandshalter werden zusammen als „Abstandshalter“ bezeichnet. „Ausrichten“ kann auch als ein Positionieren verstanden werden. Abstandshalter können auch als „Spacer“ bezeichnet werden. Die Reihenfolge der Schritte des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt kann auch variieren bzw. es können auch mehrere Schritte parallel ausgeführt werden.
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Die Abstandshalter umfassen beispielsweise Unterlegscheiben, Plättchen usw., insbesondere aus Metall (zum Beispiel aus Messing oder Stahl) oder Keramik. Zur Herstellung der Abstandshalter werden beispielsweise Bleche mit einer erwünschten Höhe verwendet, die anschließend gestanzt werden. Abstandshalter mit einer besonders hohen Fertigungsgenauigkeit (zum Beispiel kleiner als 1µm oder nur wenige µm betragend) können auch einzeln gefertigt werden. Solch eine aufwändige Einzelfertigung umfasst insbesondere ein Ausstanzen und ein anschließendes Schleifen und/oder Polieren. Die zu erreichenden Toleranzen (Fertigungsgenauigkeit) müssen insbesondere nach einer Oberflächenbehandlung erreicht werden.
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Die Feinabstandshalter ermöglichen insbesondere eine genauere Positionierung als die Grobabstandshalter, weil die Feinabstandshalter eine geringe Höhe als die Grobabstandshalter haben. Beim Ausrichten der Komponente erfolgt beispielsweise zunächst eine Grob- bzw. Vorpositionierung mit den Grobabstandshaltern. Darauf kann eine Feinpositionierung in einem kleineren Toleranzfenster mit den Feinabstandshaltern stattfinden.
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Bei der technischen Anlage kann es sich um eine Lithographieanlage handeln. Es sind jedoch auch andere Anlagen denkbar, in denen eine Komponentenpositionierung erfolgt. Bei Fahrrädern werden Bremsbacken zum Beispiel anhand von Unterlegscheiben (Abstandshalter) mit unterschiedlichen Höhen positioniert.
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Im Beispiel der Lithographieanlage handelt es sich bei der zu positionierenden Komponente um ein Optikmodul oder um ein optisches Element, welches ein Spiegel oder eine Linse sein kann. Das Ausrichten unter Verwendung der Abstandshalter erfolgt bei der Lithographieanlage insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckung einer optisch wirksamen Fläche der auszurichtenden Komponente. In dieser Richtung sind Abstandshalter besonders hilfreich.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Fertigungsgenauigkeit der Feinabstandshalter mindestens zwei Mal höher als die Fertigungsgenauigkeit der Grobabstandshalter.
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Die Fertigungsgenauigkeit der Feinabstandshalter kann jedoch auch kleiner oder größer als zwei Mal die Fertigungsgenauigkeit der Grobabstandshalter sein. Wichtig ist bei der Wahl der Fertigungsgenauigkeit insbesondere, dass die Gesamtgenauigkeit der übereinanderliegenden Abstandshalter bestimmten Anforderungen entspricht. Die Gesamtgenauigkeit der übereinangerliegenden Abstandshalter ist dabei mindestens genauso groß wie die Genauigkeit, die mit einem herkömmlichen Abstandshaltersatz mit Abstandshaltern, die alle die gleiche Fertigungsgenauigkeit haben, erreicht wird. Vorliegend kann die Fertigungsgenauigkeit des Grobabstandshalters in Abhängigkeit von der Anzahl an verwendeten Feinabstandshaltern bestimmt werden. Insbesondere wird die Fertigungsgenauigkeit des Feinabstandshalters derart gewählt, dass sie die geringere Fertigungsgenauigkeit des Grobabstandshalters kompensiert. Zur Bestimmung der erforderlichen Fertigungsgenauigkeiten sollte insbesondere vor der Herstellung des Abstandshaltersatz bekannt sein, wie viele Feinabstandshalter und wie viele Grobabstandshalter eingebaut werden sollen.
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Die Fertigungsgenauigkeit der Feinabstandshalter beträgt insbesondere ±0,5µm, während die Fertigungsgenauigkeit der Feinabstandshalter zum Beispiel ±1µm beträgt. Durch den großen Unterschied zwischen den Fertigungsgenauigkeiten der Feinabstandshalter und der Grobabstandshalter können der Herstellungsaufwand und die Herstellungskosten erheblich reduziert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform gibt die Fertigungsgenauigkeit eine Genauigkeit in der Höhe der Feinabstandshalter und/oder der Grobabstandshalter an. Die Fertigungsgenauigkeit ist insbesondere ein Ausmaß der Toleranz in Abweichungen in der Höhe der Abstandshalter.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Ausrichten der Komponente durch Kombinieren von zumindest einem Feinabstandshalter und einem Grobabstandshalter.
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Beim Ausrichten oder Positionieren der Komponente können Feinabstandshalter und Grobabstandshalter kombiniert werden, insbesondere aufeinandergesetzt werden, sodass sich ihre Höhen addieren. Dadurch wird eine geringere Anzahl von Abstandshaltern benötigt bzw. es sind geringere Anpassungen vonnöten bzw. es lassen sich somit feine Abstufungen über einen großen Maßbereich erreichen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Verfahren ferner:
- Auswählen einer Anzahl an Feinabstandshaltern derart, dass alle Gesamthöhen, die durch die Kombination eines der Feinabstandshalter und eines der Grobabstandshalter erreichbar sind, den Gesamthöhen entsprechen, die mit einem herkömmlichen Abstandshaltersatz erreichbar sind, wobei Feinabstandshalter und Grobabstandshalter bei dem herkömmlichen Abstandhaltersatz eine gleiche Fertigungsgenauigkeit haben.
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Die Gesamthöhen ergeben sich aus dem Aufsummieren der Höhen der zwei kombinierten Abstandshalter. Die Anzahl an Feinabstandshaltern ist insbesondere derart gewählt, dass eine Schrittweite und Genauigkeit, die mit dem Abstandshaltersatz erreichbar ist, gegenüber dem herkömmlichen Abstandhaltersatz nicht durch die reduzierte Fertigungsgenauigkeit der Grobabstandshalter negativ beeinträchtigt wird. Dadurch kann trotz der verringerten Fertigungsgenauigkeit der Grobabstandshalter eine genaue Positionierung der Komponente ermöglicht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Anzahl an Feinabstandshaltern größer als bei dem herkömmlichen Abstandshaltersatz. Die reduzierte Fertigungsgenauigkeit der Grobabstandshalter wird insbesondere durch die erhöhte Anzahl an Feinabstandshaltern ausgeglichen. Die Feinabstandshalter decken insbesondere einen größeren Bereich ab als diejenigen des herkömmlichen Abstandshaltersatzes.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein erster Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Höhen der Feinabstandshalter und/oder ein zweiter Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Höhen der Grobabstandshalter konstant.
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Zum Beispiel werden X Feinabstandshalter und Y Grobabstandshalter bereitgestellt, wobei sich die X Feinabstandshalter in einem ersten, konstanten Maß D1 (erster Abstand) voneinander unterscheiden und sich die Y Grobabstandshalter in einem zweiten, konstanten Maß D2 (zweiter Abstand) voneinander unterscheiden. Insbesondere gilt X = D2/D1. Solche Abstandshalter lassen sich über einen großen Bereich miteinander kombinieren, wobei die realisierbaren Abstände klein sind (feine Abstufungen sind möglich).
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der erste Abstand mindestens fünf Mal kleiner als der zweite Abstand, insbesondere genau zehn Mal kleiner als der zweite Abstand ist. Es gilt insbesondere D 1<(D2)/5.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner:
- Fertigen von Mittelabstandshaltern, deren Höhen unterschiedlich sind und alle größer als die Höhen der Feinabstandshalter und kleiner als die Höhen der Grobabstandshalter sind, wobei die Fertigungsgenauigkeit der Feinabstandshalter höher als eine Fertigungsgenauigkeit der Mittelabstandshalter ist und die Fertigungsgenauigkeit der Mittelabstandshalter höher als die Fertigungsgenauigkeit der Grobabstandshalter ist.
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Die Mittelabstandshalter sind hinsichtlich ihrer Größe (Höhe) und ihrer Fertigungsgenauigkeit zwischen den Feinabstandshaltern und den Grobabstandshaltern einzuordnen. Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen gelten auch für die Mittelabstandshalter. Bei der Ausrichtung der Komponente wird die Kombination eines Feinabstandshalters, eines Mittelabstandshalters und eines Grobabstandshalters bevorzugt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Abstandshaltersatz zum Ausrichten einer Komponente einer technischen Anlage, insbesondere zum Ausrichten eines optischen Elements einer Lithographieanlage, vorgeschlagen, welcher mit dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 gefertigt ist. Der Abstandshaltersatz weist auf:
- Feinabstandshalter mit unterschiedlichen Höhen; und
- Grobabstandshalter mit unterschiedlichen Höhen, die alle größer sind als die Höhen der Feinabstandshalter; wobei
- eine Fertigungsgenauigkeit der Feinabstandshalter höher als eine Fertigungsgenauigkeit der Grobabstandshalter ist.
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Die für das vorgeschlagene Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für den vorgeschlagenen Abstandshaltersatz entsprechend und umgekehrt.
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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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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 einen Teil eines Projektionsobjektivs und ein Optikmodul;
- 3A zeigt ein Beispiel eines Feinabstandshalters;
- 3B zeigt ein Beispiel eines Grobabstandshalters;
- 4 zeigt einen Abstandshaltersatz gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 5 zeigt eine Tabelle mit Maßangaben für Feinabstandshalter eines Abstandshaltersatzes;
- 6 zeigt eine Tabelle mit Maßangaben für Grobabstandshalter eines Abstandshaltersatzes;
- 7 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Fertigung eines Abstandshaltersatzes; und
- 8 zeigt einen Abstandshaltersatz gemäß einer zweiten 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, Betriebswellenlänge, zwischen 0,1 nm und 30 nm, speziell 13,5 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, speziell 193 nm oder 248 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 einen Teil des Projektionsobjektivs 104, und zwar in einem Bereich, der den Spiegel M5 umfasst. Der Spiegel M5 ist eine Komponente der Lithographieanlage 100A, 100B (technische Anlage), die ausgerichtet werden soll. Dies wird im Folgenden näher beschrieben.
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Der Spiegel M5 ist in einem Halterahmen 404 (Engl.: mirror support frame) gehalten, mit dem er ein Optikmodul 400 bildet. Der Halterahmen 404 befestigt den Spiegel M5 an einem Tragrahmen 401 des Projektionsobjektivs 104. An dem Tragrahmen 401 sind auch die weiteren, in 2 nicht dargestellten Spiegel M1 - M4 und M6 befestigt.
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Der Einbau des Optikmoduls 400 erfolgt für gewöhnlich mithilfe von Schrauben 402, mit denen es mit dem Tragrahmen 401 verschraubt wird. Dabei können Abstandshalter 201, 301, insbesondere Unterlegscheiben (Engl.: Shims oder Spacer), untergelegt werden, um eine vordefinierte Soll-Position der optischen Achse 403 des Spiegels M5 zu erreichen.
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Zur Positionierung des Spiegels M5 mit den Abstandshaltern 201, 301 kann ein Techniker einen Abstandshaltersatz 200 verwenden, der beispielshaft in der 4 dargestellt ist. In erster Näherung erfolgt das Ausrichten des Spiegels M5 unter Verwendung von Grobabstandshaltern 301, die auch als Standard-Abstandshalter bezeichnet werden können. Danach wird die genaue Position des Spiegels M5 unter Verwendung der Feinabstandshalter 201 angepasst. Die Feinabstandshalter 201 lassen eine genauere Ausrichtung des Optikmoduls 400 als die Grobabstandshalter 301 zu. Zur genauen Positionierung des Spiegels M5 werden aufeinandergesetzte Feinabstandshalter 201 und Grobabstandshalter 301 verwendet. Durch Kombinieren der einzelnen Abstandshalter 201, 301 des Abstandshaltersatzes 200 können alle möglichen oder wahrscheinlichen Maße der Anwendung erzielt werden.
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Die 3A zeigt ein Beispiel eines Feinabstandshalters 201. Der Feinabstandshalter 201 ist durch einen zylinderförmigen Körper 202 mit einer Durchbohrung 203 gebildet. Die Durchbohrung 203 dient der Durchfuhr der Schrauben 402 zum Befestigen des Abstandshalters 201 am Tragrahmen 401 (vgl. 2). Der Feinabstandshalter 201 umfasst zwei parallele Ringflächen 205, 206, die seitlich durch eine Seitenwand 204 miteinander verbunden sind. Der Feinabstandshalter 201 hat eine Höhe H1, die sich senkrecht zu den Ringflächen 205, 206 erstreckt.
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Die Form des in der 3A gezeigten Feinabstandshalters 201 ist frei wählbar. Es sind zum Beispiel auch alle anderen Formen als eine Ringfläche (mit oder ohne Durchbohrung) denkbar. Es können zum Beispiel hufeisenförmige Abstandshalter 201 mit planparallelen Flächen eingesetzt werden.
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Die 3B zeigt ein Beispiel eines Grobabstandshalters 301. Der Grobabstandshalter 301 ist im Wesentlichen ähnlich zum Feinabstandshalter 201 aufgebaut: der Grobabstandshalter 301 ist ebenfalls durch einen zylinderförmigen Körper 302 mit einer Durchbohrung 303 gebildet. Die Durchbohrung 303 dient der Durchfuhr der Schrauben 402 zum Befestigen des Abstandshalters 301 am Tragrahmen 401 (vgl. 2). Der Feinabstandshalter 301 umfasst zwei parallele Ringflächen 305, 306, die seitlich durch eine Seitenwand 304 miteinander verbunden sind. Der Feinabstandshalter 301 hat eine Höhe H2, die sich senkrecht zu den Ringflächen 305, 306 erstreckt. Die Form des Grobabstandshalters 301 ist ebenso wie die Form des Feinabstandshalters 201 frei wählbar.
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Im vorliegenden Beispiel ist die Höhe H1 des Feinabstandshalters 201 kleiner als die Höhe H2 des Grobabstandshalters 301. Dies ist jedoch keine zwingende Eigenschaft der Höhen H1, H2 der Abstandshalter 201, 301. Wichtiger ist vielmehr, dass die Fertigungsgenauigkeit des Grobabstandshalters 301 sich von der Fertigungsgenauigkeit des Feinabstandshalters 201 unterscheidet. Ferner haben die Grobabstandshalter 301 und die Feinabstandshalter 201 unterschiedliche Schrittweiten. Diese Aspekte werden im Folgenden näher erläutert.
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Im Abstandshaltersatz 200 (4) sind insgesamt vierzehn Feinabstandshalter 201 und zehn Grobabstandshalter 301 enthalten. Die jeweiligen Feinabstandshalter 201 des Abstandshaltersatzes 200 haben alle den gleichen Aufbau wir der Feinabstandshalter 201 der 3A, unterscheiden sich jedoch in ihren Höhen H1 voneinander.
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Die 5 zeigt die Höhen H1 der jeweiligen Feinabstandshalter 201 des Abstandshaltersatzes 200. Der kleinste Feinabstandshalter 201 („Nummer 1“ in 5) hat eine Höhe H1, die 2,8mm beträgt. Die Höhe H1 der übrigen dreizehn Feinabstandshalter 201 erhöht sich stufenweise in Abständen von 2µm. Der größte Feinabstandshalter 201 („Nummer 14“ in 5) hat eine Höhe H1, die 2,826mm beträgt.
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Die jeweiligen Grobabstandshalter 301 des Abstandshaltersatzes 200 der 4 haben alle den gleichen Aufbau wir der Grobabstandshalter 301 der 3A, unterscheiden sich jedoch in ihren Höhen H2 voneinander.
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Die 6 zeigt die Höhen H2 der jeweiligen Grobabstandshalter 301 des Abstandshaltersatzes 200. Der kleinste Grobabstandshalter 301 („Nummer 1“ in 6) hat eine Höhe H2, die 8mm beträgt. Die Höhe H2 der übrigen neun Grobabstandshalter 301 erhöht sich sStufenweise in Abständen von 32µm. Der größte Feinabstandshalter 301 („Nummer 10“ in 6) hat eine Höhe H2, die 8,289mm beträgt.
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Grundlage zur Wahl der Höhen H1, H2 und der Anzahl an Abstandshaltern 201, 301 einer jeweiligen Kategorie ist die notwendige Lagegenauigkeit des Spiegels M5, die anhand der Schrittweite S, des Bereichs D und der Kategorienanzahl K ausgedrückt werden können. Die Höhen H1 und H2 sind weitgehend beliebig zu wählen. Bei der Höhenwahl können Anforderungen wie der verfügbare Bauraum, Dynamikanforderungen und/oder Thermalanforderungen berücksichtigt werden.
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Die Schrittweite S ist der kleinste Abstand zwischen den unterschiedlichen Höhen H1+H2, die durch Aufeinandersetzen eines als ideal gefertigt angenommenen Feinabstandshalters 201 und eines als ideal gefertigt angenommenen Grobabstandshalters 301 erzielt werden, wenn die beiden Grobabstandshalter identische Höhe H2 haben und die beiden Feinabstandshalter aufeinanderfolgende Höhen H1 bzw. H1' haben. Die Schrittweite S führt, insbesondere für die Feinabstandshalter 201, zu Abständen der einzelnen durch den Abstandshaltersatz 200 realisierbaren Gesamthöhen. Diese Abstände sind bevorzugt klein genug, um das optische Element M5 genau genug ausrichten zu können. Die Schrittweite S steht somit im Zusammenhang mit der realisierbaren Lagegenauigkeit.
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Der Bereich D ist der Bereich, der durch den Abstandshaltersatz 200 abgedeckt werden soll. Mathematisch betrachtet ergibt sich dieser aus der Differenz zwischen der Summe des Feinabstandshalters 201 mit der kleinsten Höhe H1 (Feinabstandshalter 201 Nummer 1) und dem Grobabstandshalter 301 mit der kleinsten Höhe H2 (Grobabstandshalter 301 Nummer 1) und der Summe des Feinabstandshalters 201 mit der größten Höhe H1 (Feinabstandshalter 201 Nummer 14) und dem Grobabstandshalter 301 mit der größten Höhe H2 (Grobabstandshalter 301 Nummer 10). Der Bereich D entspricht somit dem Gesamtbereich der Höhen H1+H2, die mit zwei Abstandshaltern 201, 301 unterschiedlicher Kategorien erreichbar sind. Die Gesamtzahl N der durch den Abstandshaltersatz 200 realisierbare Maße ergibt sich aus N=D/S.
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Die Anzahl K an Kategorien ist hier zwei: es wird zwischen den Feinabstandshaltern 201 und den Grobabstandshaltern 301 unterschieden. Jede Kategorie besteht aus n Abstandshaltern 201, 301, wobei n=N^(1/K).
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In dem Abstandshaltersatz 200 sind alle Höhen H2 der Grobabstandshalter 301 größer als die Höhen H1 der Feinabstandshalter 201. Neben diesem Höhenunterschied unterscheiden sich die Feinabstandshalter 201 und die Grobabstandshalter 301 auch durch ihre Fertigungsgenauigkeit voneinander. Die Feinabstandshalter 201 werden nämlich mit einer höheren Genauigkeit (also mit geringerer Toleranz) hergestellt, als die Grobabstandshalter 301.
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Wie in den 5 und 6 ersichtlich, beträgt die Fertigungsgenauigkeit der Feinabstandshalter 201 0,5µm, während die der Grobabstandshalter 301 3µm beträgt. Dieser Unterschied in der Fertigungsgenauigkeit wird durch das Verfahren gemäß der 7 erzielt.
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Die 7 zeigt ein Verfahren zur Fertigung eines Abstandshaltersatzes 200. Hierbei werden in einem Schritt S1 die Feinabstandshalter 201 gefertigt. Hierzu kann die Tabelle aus der 5 berücksichtigt werden, die die Anzahl an anzufertigen Feinabstandshalter 201 (hier, 14 Stück), deren jeweilige Höhen H1 und deren Fertigkeitsgenauigkeit bzw. den Toleranzbereich (0,5µm) angibt. Aufgrund der hohen erforderlichen Fertigungsgenauigkeit ist die Herstellung der Feinabstandshalter 201 sehr aufwendig: die Feinabstandshalter 201 werden gestanzt, ausgemessen und solange geschliffen bzw. poliert, bis die Höhenmessung innerhalb des Toleranzbereichs liegt.
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In einem Schritt S2 (7) werden die Grobabstandshalter 301 gefertigt. Hierzu kann die Tabelle aus der 6 berücksichtigt werden, die die Anzahl an anzufertigen Grobabstandshalter 201 (hier, 10 Stück), deren jeweilige Höhen H2 und deren Fertigkeitsgenauigkeit bzw. den Toleranzbereich (3µm) angibt. Aufgrund der etwas niedrigen erforderlichen Fertigungsgenauigkeit ist die Herstellung der Grobabstandshalter 301 deutlich weniger aufwendig als die Herstellung der Feinabstandshalter 201. Die Grobabstandshalter 301 werden zwar auch einzeln gestanzt, ausgemessen und solange geschliffen bzw. poliert, bis die Höhenmessung innerhalb des Toleranzbereichs liegt, dies geht aufgrund der geringeren Fertigungsgenauigkeit jedoch deutlich schneller.
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Der Herstellungsaufwand und die Arbeitskosten zur Fertigung des Abstandshaltersatzes 200 werden dadurch gesenkt, dass die notwendige Fertigungsgenauigkeit für die Grobabstandshalter 301 gelockert wird. Dies erfolgt ohne Einbußen bei Schrittweite und Genauigkeit, weil zum Ausgleich der geringeren Fertigungsgenauigkeit der Grobabstandshalter 301 die Anzahl an Feinabstandshaltern 201 gegenüber einem herkömmlichen Abstandshaltersatzes, in dem die Anzahl an Fein- und Grobabstandhaltern gleich ist und die Fertigungsgenauigkeit für alle Abstandshalter gleich hoch ist, erhöht ist. Durch die erhöhte Anzahl an Feinabstandshaltern 201 wird ein größerer Bereich durch die Feinabstandshalter 201 abgedeckt.
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Als Alternative zur zuvor beschriebenen Ausführungsform ist es zum Beispiel auch möglich, einen Abstandshaltersatz 200' herzustellen, der drei Abstandshalterkategorien umfasst: Feinabstandshalter 201, Grobabstandshalter 301 und Mittelabstandshalter 250, deren Höhen H3 zwischen den Höhen H1 und H2 der Fein- und Grobabstandshalter 201, 301 liegen (8).
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Bei herkömmlichen Abstandshaltersätzen dieser Art werden je zehn Feinabstandshalter 201, zehn Mittelabstandshalter 250 und zehn Grobabstandshalter 301 gefertigt. Die Feinabstandshalter 201 werden zum Beispiel in Abständen (Abstufung) von 1µm hergestellt, die Mittelabstandshalter 250 in Abständen von 10µm und die Grobabstandshalter 301 in Abständen von 100µm. Die Fertigungsgenauigkeit der einzelnen Abstandshalter 201, 250, 301 des herkömmlichen Abstandshaltersatzes liegt dabei bei ±1/6 µm. Um die Schrittweite des herkömmlichen Abstandshaltersatzes auch bei kombinieren der Abstandshalter 201, 20, 301 zu gewährleisten, müssen alle dreißig Abstandshalter 201, 250, 301 mit einer Präzision von weniger als 0,3µm gefertigt werden. Damit ergibt sich eine Schrittweite des Abstandshaltersatzes von 1µm, wobei jedes Maß mit einer Genauigkeit von ±0,5µm erreicht wird.
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Beim Abstandshaltersatz 200' der 8 werden die Herstellungskosten und der Fertigungsaufwand für den Abstandshaltersatz 200' mit drei Kategorien gesenkt, indem die notwendige Fertigungsgenauigkeit für einen Teil des Abstandhaltersatzes 200' gelockert wird. Dies kann ohne Einbußen bei Schrittweite S und Genauigkeit erfolgen, wenn zum Ausgleich mehr Feinabstandshalter 201 gefertigt werden, die insgesamt einen größeren Bereich abdecken. Es werden hier vierzehn Feinabstandshalter 201 in Höhenabständen von 1µm mit einer Fertigungstoleranz von ±0,5µm gefertigt. Es werden zudem vierzehn Mittelabstandshalter 250 in Höhenabständen von 10µm mit einer Fertigungstoleranz von ±1µm gefertigt. Ferner werden zehn Grobabstandshalter 301 in Höhenabständen von 100µm mit einer Fertigungstoleranz von ±2µm gefertigt. Wieder ergibt sich eine Schrittweite des Abstandshaltersatzes 200' von 1µm und trotz kleinerer Fertigungspräzision ist jedes Maß mit einer Abweichung von ±1µm erreichbar.
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Es werden mehr Teile als beim herkömmlichen Abstandshaltersatz benötigt, was zusätzliche Kosten bei der initialen Beschaffung des Abstandshaltersatzes nach sich zieht. Die Anzahl an hochpräzisen Teilen sinkt jedoch, was zu einem reduzierten Arbeitsaufwand und reduzierten Kosten führt. Tatsächlich verbaut werden insbesondere jeweils ein Abstandshalter jeder Kategorie (also ein Feinabstandshalter und ein Grobabstandshalter, oder ein Feinabstandshalter, ein Mittelabstandshalter und ein Grobabstandshalter). Die Mehrkosten durch die erhöhte Anzahl spielt nur bei der initialen Beschaffung (Erstbeschaffung) des Abstandshaltersatzes eine Rolle: bei der Nachbeschaffung einzelner Abstandshalter kommen die Kosteneinsparungen durch die gelockerten Toleranzen zum Tragen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar. So können zum Beispiel die Maße H1, H2, H3 der Abstandshalter 201, 250, 301, deren Anzahl im Abstandshaltersatz 200, 200' variieren. Ferner können die einzelnen Abstandshalter 201, 250, 301 eine geneigte Oberfläche 205, 206, 305, 306 haben, also eine nicht konstante Höhe H1, H2, H3. Dadurch können mit den Abstandshaltern 201, 250, 301 Ausrichtungen der Komponente M5 in mehreren Freiheitsgraden erfolgen. In dem Fall bezeichnet die zuvor genannte Höhe H1, H2, H3 zum Beispiel die Minimalhöhe, die Maximalhöhe oder die Durchschnittshöhe der Abstandshalter 201, 250, 301.
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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, 200'
- Abstandshaltersatz
- 201
- Feinabstandshalter
- 202
- Körper
- 203
- Durchbohrung
- 204
- Seitenwand
- 205,206
- Ringfläche
- 250
- Mittelabstandshalter
- 301
- Grobabstandshalter
- 302
- Körper
- 303
- Durchbohrung
- 304
- Seitenwand
- 305, 306
- Ringfläche
- 400
- Optikmodul
- 401
- Tragrahmen
- 402
- Schraube
- 403
- optische Achse
- 404
- Halterrahmen
- 405
- optisch wirksame Fläche
- H1
- Höhe
- H2
- Höhe
- H3
- Höhe
- M1
- Spiegel
- M2
- Spiegel
- M3
- Spiegel
- M4
- Spiegel
- M5
- Spiegel
- M6
- Spiegel
- S1, S2
- Verfahrensschritte
