DE102021203721A1

DE102021203721A1 - Aktuator-sensor-vorrichtung und lithographieanlage

Info

Publication number: DE102021203721A1
Application number: DE102021203721.6A
Authority: DE
Inventors: Holger Auner; Stefan Seitz; Mario Mützel; Philipp Torres da Silva; Stefan Krone; Petra Linzmayer; Waldemar Lange; Kai Kunze
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2021-04-15
Filing date: 2021-04-15
Publication date: 2022-10-20
Also published as: CN117157588A; KR20230170025A; WO2022218750A1; US20240027914A1

Abstract

Eine Aktuator-Sensor-Vorrichtung (200) für ein Optikmodul (20, 22) einer Lithographieanlage (1), umfassend:eine Aktuator-Sensor-Einheit (300) mit einem Aktuator (301) und einem Sensor (302);eine Steuereinheit (400), die mit der Aktuator-Sensor-Einheit (300) elektrisch verbunden ist; undein Tragelement (500), das an einer ersten Tragseite (501) desselben die Aktuator-Sensor-Einheit (300) und an einer zweiten Tragseite (502) desselben die Steuereinheit (400) trägt, wobei die zweite Tragseite (502) der ersten Tragseite (501) gegenüberliegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aktuator-Sensor-Vorrichtung für eine Lithographieanlage sowie eine Lithographieanlage mit einer derartigen Aktuator-Sensor-Vorrichtung.
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 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.
Die Spiegel können z. B. an einem Tragrahmen (Engl.: force frame) befestigt und wenigstens teilweise manipulierbar ausgestaltet sein, um eine Bewegung eines jeweiligen Spiegels in bis zu sechs Freiheitsgraden und damit eine hochgenaue Positionierung der Spiegel zueinander, insbesondere im pm-Bereich, zu ermöglichen. Somit können etwa im Betrieb der Lithographieanlage auftretende Änderungen der optischen Eigenschaften, z. B. infolge von thermischen Einflüssen, kompensiert werden.
Zur Erfassung und Veränderung der Lage der Spiegel, kann die Lithographieanlage eine Aktuator-Sensor-Vorrichtung aufweisen. Diese umfasst Aktuator-Sensor-Einheiten mit einem Sensor und einem Aktuator, sowie Steuereinheiten, die die Aktuator-Sensor-Einheiten ansteuern.
Um eine Vakuumabdichtung der Spiegel gegenüber den Steuereinheiten zu schaffen, werden die Aktuator-Sensor-Einheiten und die Steuereinheiten in einem vakuumdichten Gehäuse angeordnet. Hierzu werden zunächst die Aktuator-Sensor-Einheiten im Gehäuse angeordnet und anschließend von derselben Seite die Steuereinheiten in das Gehäuse integriert. Zwischen den Aktuator-Sensor-Einheiten und dem Gehäuse sind Dichtungen zur Vakuumabdichtung vorgesehen.
Bei der Reparatur, der Wartung und/oder dem Tausch der Aktuator-Sensor-Einheiten stellt sich insbesondere das Problem, dass zuerst die Steuereinheiten herausgenommen werden müssen, um auf die Aktuator-Sensor-Einheiten zugreifen zu können.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Aktuator-Sensor-Vorrichtung bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Aktuator-Sensor-Vorrichtung für ein Optikmodul einer Lithographieanlage vorgeschlagen. Die Aktuator-Sensor-Vorrichtung umfasst:

eine Aktuator-Sensor-Einheit mit einem Aktuator und einem Sensor;
eine Steuereinheit, die mit der Aktuator-Sensor-Einheit elektrisch verbunden ist; und
ein Tragelement, das an einer ersten Tragseite desselben die Aktuator-Sensor-Einheit und an einer zweiten Tragseite desselben die Steuereinheit trägt, wobei die zweite Tragseite der ersten Tragseite gegenüberliegt.

Die Aktuator-Sensor-Einheit und die Steuereinheit werden insbesondere durch unterschiedliche Tragseiten des Tragelements getragen. Dadurch kann die Aktuator-Sensor-Einheit repariert und/oder ersetzt werden, ohne die Steuereinheit aus dem Tragelement herauszunehmen. Ferner kann die Steuereinheit repariert und/oder ersetzt werden, ohne die Aktuator-Sensor-Einheit aus dem Tragelement herauszunehmen. Dadurch kann eine Reparatur und/oder ein Ersatz der durch das Tragelement gehaltenen Elektronikbauteile (Aktuator-Sensor-Einheit und Steuereinheit) mit geringem Aufwand erfolgen. Eine Nichtbetriebszeit, während der die Aktuator-Sensor-Vorrichtung nicht in Betrieb ist, kann reduziert werden.
Das Optikmodul ist vorzugsweise Teil des Beleuchtungssystems der Lithographieanlage. Das Optikmodul umfasst insbesondere mehrere optische Elemente, die einzeln durch einen zugeordneten Aktuator steuerbar sind. Als optische Elemente kommen Spiegel oder Linsen in Frage. Bei dem Optikmodul kann es sich um einen Facettenspiegel mit mehreren Spiegelfacetten, welche optische Elemente sind, handeln. Jede Spiegelfacette ist einzeln hinsichtlich ihrer Lage ansteuerbar.
Die Aktuator-Sensor-Einheit umfasst mindestens einen Sensor und einen Aktuator. Sie kann jedoch auch mehrere Sensoren und/oder Aktuatoren umfassen. Die Aktuator-Sensor-Einheit ist vorzugsweise einem optischen Element der Lithographieanlage zugeordnet, zum Beispiel einer Spiegelfacette.
Der Sensor ist insbesondere geeignet, die Lage des zugehörigen optischen Elements zu erfassen. Jedes optische Element weist bevorzugt sechs Freiheitsgrade, nämlich drei translatorische Freiheitsgrade jeweils entlang einer ersten Raumrichtung oder x-Richtung, einer zweiten Raumrichtung oder y-Richtung und einer dritten Raumrichtung oder z-Richtung sowie drei rotatorische Freiheitsgrade jeweils um die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung auf. Das heißt, der Sensor kann eine Position sowie eine Orientierung des optischen Elements mit Hilfe der sechs Freiheitsgrade bestimmen oder beschreiben. Die Lage bezeichnet hier die Position und Orientierung des optischen Elements
Der Aktuator ist insbesondere geeignet, das zugehörige optische Element zu bewegen. Der Aktuator kann dabei sowohl die Position als auch die Orientierung des optischen Elements verändern.
Die Steuereinheit kann der Steuerung der Aktuator-Sensor-Einheit dienen. Die Steuereinheit ist vorzugsweise kommunikativ mit der Aktuator-Sensor-Einheit verbunden, um Sensordaten von dem Sensor zu empfangen und/oder Steuerdaten an den Aktuator zu senden. Die Steuereinheit kann geeignet sein, die Steuerdaten anhand der empfangenen Sensordaten zu bestimmen. Bei der Steuereinheit und der Aktuator-Sensor-Einheit handelt es sich um Elektronikmodule.
Dass die Steuereinheit elektrisch mit der Aktuator-Sensor-Einheit verbunden ist, bedeutet insbesondere, dass ein dauerhafter oder lösbarer elektrischer Kontakt zwischen der Steuereinheit und der Aktuator-Sensor-Einheit vorliegt. Diese elektrische Verbindung kann durch eine direkte Kontaktierung von Kontaktstellen der Steuereinheit und der Aktuator-Sensor-Einheit erfolgen. Es ist auch denkbar, dass die elektrische Verbindung anhand eines Kabels und/oder eines elektrisch leitfähigen Elements des Tragelements erfolgt. Die elektrische Verbindung oder Kontaktierung der Steuereinheit mit der Aktuator-Sensor-Einheit kann der Bestromung der Einheiten und/oder der Kommunikation zwischen den beiden Einheiten dienen.
Das Tragelement kann auch als Tragrahmen oder Traggehäuse bezeichnet werden. „Tragen“ bedeutet im Zusammenhang mit dem Tragelement insbesondere „halten“. Dass die Aktuator-Sensor-Einheit durch die erste Tragseite getragen wird, bedeutet insbesondere, dass die Aktuator-Sensor-Einheit an der ersten Tragseite angeordnet und vorzugsweise mit der ersten Tragseite verbunden ist. Zur Verbindung der Aktuator-Sensor-Einheit mit der ersten Tragseite kann die Aktuator-Sensor-Einheit zumindest teilweise in eine erste Aufnahme der ersten Tragseite angeordnet sein und/oder mit einem Befestigungselement (zum Beispiel mit Schrauben) an der ersten Tragseite befestigt sein. Hierzu kann das Tragelement Passungen zum Anschrauben der Aktuator-Sensor-Einheit an die ersten Tragseite und/oder zum Positionieren der Verschraubung aufweisen.
Dass die Steuereinheit durch die zweite Tragseite getragen wird, bedeutet insbesondere, dass die Steuereinheit an der zweite Tragseite angeordnet und vorzugsweise mit der zweiten Tragseite verbunden ist. Zur Verbindung der Steuereinheit mit der zweiten Tragseite kann die Steuereinheit zumindest teilweise in eine zweite Aufnahme der zweiten Tragseite angeordnet sein und/oder mit einem Befestigungselement (zum Beispiel mit Schrauben) an der zweiten Tragseite befestigt sein. Hierzu kann das Tragelement Passungen zum Anschrauben der Steuereinheit an die zweiten Tragseite und/oder zum Positionieren der Verschraubung aufweisen.
In einem Zustand, in dem die Aktuator-Sensor-Einheit und die Steuereinheit durch das Tragelement getragen werden, berühren sich die Aktuator-Sensor-Einheit und die Steuereinheit vorzugsweise. Die Aktuator-Sensor-Einheit und die Steuereinheit können in diesem Zustand ferner miteinander verbunden sein. Die Aktuator-Sensor-Einheit und die Steuereinheit werden insbesondere elektrisch miteinander verbunden, indem sie an den jeweiligen Tragseiten des Tragelements angeordnet werden.
Dass die zweite Tragseite der ersten Tragseite gegenüberliegt bedeutet insbesondere, dass die erste und zweite Tragseite entgegengesetzte Seiten des Tragelements sind. Das Tragelement trägt die Steuereinheit und die Aktuator-Sensor-Einheit vorzugsweise derart, dass das Tragelement zumindest teilweise zwischen der Steuereinheit und der Aktuator-Sensor-Einheit vorliegt. In einer Anordnung der Aktuator-Sensor-Vorrichtung, in der die erste Tragseite unten und die zweite Tragseite oben liegt, kann die Aktuator-Sensor-Einheit von unten an dem Tragelement befestigt werden, während die Steuereinheit von oben an dem Tragelement befestigt werden kann. Eine Einbaurichtung der Aktuator-Sensor-Einheit verläuft insbesondere parallel aber in entgegen gesetzter Richtung zur Einbaurichtung der Steuereinheit. Die Aktuator-Sensor-Einheit und die Steuereinheit können daher einzeln aus dem Tragelemente herausgenommen werden.
Die Aktuator-Sensor-Vorrichtung umfasst mindestens eine Aktuator-Sensor-Einheit und eine Steuereinheit. Vorzugsweise umfasst sie jedoch mehrere Aktuator-Sensor-Einheiten und/oder mehrere Steuereinheiten. Das Tragelement kann mehrere nebeneinander angeordnete Aktuator-Sensor-Einheiten auf der ersten Tragseite tragen und/oder mehrere nebeneinander angeordnete Steuereinheiten an der zweiten Tragseite tragen. Jede Aktuator-Sensor-Einheit kann eine zugeordnete Steuereinheit aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, eine Steuereinheit mit mehreren Aktuator-Sensor-Einheiten elektrisch zu verbinden und zu steuern.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Tragelement zumindest eine Öffnung auf, die das Tragelement von der ersten Tragseite zu der zweiten Tragseite durchbohrt. Die Aktuator-Sensor-Einheit und die Steuereinheit kontaktieren sich durch die Öffnung hindurch und sind so elektrisch miteinander verbunden.
Die Öffnung ermöglicht insbesondere einen unmittelbaren Kontakt zwischen der Aktuator-Sensor-Einheit und der Steuereinheit. Vorzugsweise berühren sich Kontaktstelle der Aktuator-Sensor-Einheit und der Steuereinheit durch die Öffnung, wodurch die elektrische Verbindung ermöglicht wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Tragelement auf der ersten Tragseite eine erste Aufnahme auf, in die die Aktuator-Sensor-Einheit zumindest teilweise hineingesteckt ist. Das Tragelement weist auf der zweiten Tragseite eine zweite Aufnahme auf, in die die Steuereinheit zumindest teilweise hineingesteckt ist, wobei die erste Aufnahme der zweiten Aufnahme gegenüberliegt.
Die Aufnahmen können der Positionierung der Aktuator-Sensor-Einheit und/oder die Steuereinheit am Tragelement dienen. Die Aufnahmen sind insbesondere derart geformt, dass die Aktuator-Sensor-Einheit und/oder die Steuereinheit nur in einer einzigen Ausrichtung in das Tragelement einsetzbar sind. Dadurch wird eine fehlerhafte Montage der Aktuator-Sensor-Vorrichtung vorteilhaft verhindert.
Die Aufnahmen können ferner dazu dienen, die Aktuator-Sensor-Einheit und/oder die Steuereinheit am Tragelement zu halten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Sensor geeignet, eine physikalische Eigenschaft, insbesondere eine Lage, eines optischen Elements der Lithographieanlage zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich ist der Aktuator geeignet ist, die Lage des optischen Elements zu verändern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Aktuator-Sensor-Einheit lösbar mit der ersten Tragseite des Tragelements, und/oder die Steuereinheit ist lösbar mit der zweiten Tragseite des Tragelements verbunden.
Unter einer lösbaren Verbindung ist insbesondere eine Verbindung zu verstehen, die ohne Beschädigung und/oder Zerstörung der verbundenen Bauteile gelöst werden kann. Solch eine lösbare Verbindung wird zum Beispiel anhand der zuvor beschriebenen Steckverbindung, bei der die Aktuator-Sensor-Einheit und/oder die Steuereinheit in eine entsprechende Aufnahme gesteckt wird, und/oder anhand einer Schraubverbindung, ermöglicht. Die Aktuator-Sensor-Einheit und/oder die Steuereinheit können aufgrund der lösbaren Verbindung beliebig oft aus dem Tragelement herausgenommen und/oder ausgetauscht werden. Dadurch ergibt sich eine modulare Aktuator-Sensor-Vorrichtung.
Das Optikmodul ist vorzugsweise in einer Vakuumumgebung angeordnet. Zumindest die Steuereinheit befindet sich jedoch vorzugsweise in einer Umgebung, in der Normaldruck herrscht. Die Aktuator-Sensor-Vorrichtung dient vorzugsweise dem vakuumdichten Verschließen der Steuereinheit gegenüber dem Optikmodul.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform:

weist die Aktuator-Sensor-Einheit ein erstes Kontaktelement auf;
weist die Steuereinheit eine Leiterplatte ein zweites Kontaktelement auf; und
trägt das Tragelement die Aktuator-Sensor-Einheit und die Steuereinheit derart, dass das erste Kontaktelement das zweite Kontaktelement kontaktiert.

Das zweite Kontaktelement kann als eine mit Gold beschichtete Fläche auf der Leiterplatte ausgeführt sein. Eine Fläche des zweiten Kontaktelements ist insbesondere größer als eine Fläche des ersten Kontaktelements, um einen Toleranzausgleich zu ermöglichen. Dadurch wird die elektrische Verbindung zwischen der Steuereinheit und der Aktuator-Sensor-Einheit gewährleistet, auch nachdem eine der Einheiten ausgetauscht wurde.
Eine Anzahl an ersten Kontaktelementen kann einer Anzahl an zweiten Kontaktelementen entsprechen. Wenn nur eine einzige Aktuator-Sensor-Einheit mit einer Steuereinheit verbunden ist, können N erste Kontaktelemente und N zweite Kontaktelemente vorgesehen sein (wobei N≥1, beispielsweise 40≥N≥1). Falls M (M≥2) Aktuator-Sensor-Einheiten mit einer Steuereinheit verbunden sind, können N erste Kontaktelemente und P=M*N zweite Kontaktelemente vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Kontaktelement als ein Pin, insbesondere als ein Federkontaktstift, ausgeführt.
Das als Pin ausgebildete erste Kontaktelement kann durch die Öffnung in dem Tragelement ragen, um das zweite Kontaktelement der Leiterplatte zu berühren und somit die elektrische Verbindung zwischen der Aktuator-Sensor-Einheit und der Steuereinheit zu ermöglichen.
Federkontaktstifte sind Kontaktierungspins mit einer Feder, die eine axiale Verschiebung eines Endstücks des Pins ermöglichen. Die Verwendung solcher Federkontaktstifte ermöglicht eine zuverlässige elektrische Kontaktierung der ersten und zweiten Kontaktelemente, ohne zu viel Druck auf die Kontaktelemente aufzubringen. Die Federkontaktstifte ermöglichen einen Toleranzausgleich in einer axialen Richtung der Federkontaktstifte. Als Federkontaktstifte kommen beispielsweise Pogo-Pins in Frage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform:

weist die Steuereinheit einen Hauptkörper mit einer Leiterplattenverbindung zum Tragen der Leiterplatte auf;
umfasst die Leiterplattenverbindung mindestens zwei Stifte;
weist die Leiterplatte mindestens zwei Löcher auf, in die die Stifte eingeführt sind, wobei mindestens eines der Löcher ein Langloch ist.

Zur Ausbildung der Steuereinheit wird die Leiterplatte vorzugsweise mit dem Hauptkörper zusammengesetzt. Die Leiterplatte und der Hauptkörper bilden somit separate Bauteile. Der Hauptkörper kann einen Kühlkörper umfassen. Solche Kühlkörper werden im Folgenden näher beschrieben.
Die Leiterplattenverbindung kann materialeinstückig mit dem Hauptkörper ausgebildet sein. „Materialeinstückig“ bedeutet insbesondere, dass der Hauptkörper und die Leiterplattenverbindung aus einem Bauteil und einem einzigen Material gefertigt sind.
Die Positionen und Größen der jeweiligen Löcher in der Leiterplatte entsprechen vorzugsweise denen der Stifte der Leiterplattenverbindung. Dies bedeutet insbesondere, dass die jeweiligen Löcher den Stiften gegenüberliegen, und dass die Durchmesser der jeweiligen Löcher gleich groß wie oder etwas größer als die Durchmesser der Stifte sind.
Das Loch, welches kein Langloch ist, ist vorzugsweise ein kreisförmiges Loch. Durch dieses Loch kann eine translatorische Bewegung der Leiterplatte auf dem Hauptkörper gesperrt werden.
Durch die Ausbildung eines der Löcher als Langloch wird ein Toleranzausgleich ermöglicht. Das Langloch ermöglicht nämlich eine Bewegung des darin eingesetzten Stifts entlang der Längsrichtung des Langlochs. Durch die Kombination aus Langloch und Stift wird die Rotation der Leiterplatte auf dem Kühlkörper um eine Achse, die Senkrecht zur Leiterplatte verläuft, gesperrt. Durch die Verwendung des Langlochs auf der Leiterplatte ist die Positionierung der Leiterplatte jedoch nicht überbestimmt. Daher können auch Leiterplatten, deren Löeher aufgrund von Fertigungstoleranzen nicht genau die gewünschten Maße oder Positionen haben, trotzdem am Hauptkörper angebracht werden.
Die Leiterplatte kann ferner anhand von Befestigungsschrauben am Hauptkörper fixiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform:

weist das Tragelement eine Metallleiste zur Wärmeabfuhr auf;
weist die Steuereinheit einen Kühlkörper aus Metall auf; und
trägt das Tragelement die Aktuator-Sensor-Einheit und die Steuereinheit derart, dass der Kühlkörper die Metallleiste berührt.

Der Kühlkörper und die Metallleiste sind vorzugsweise aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wie zum Beispiel Aluminium oder Kupfer gefertigt. Der Kühlkörper dient dazu, Wärme von der Steuereinheit abzuführen. Dadurch kann verhindert werden, dass die Steuereinheit zu heiß wird und durch die Wärme beschädigt wird. Die Wärme wird durch die Metallleiste, welche in Kontakt mit dem Kühlkörper steht, abgeleitet. Die Metallleiste kann Teil des Tragrahmens sein. Insbesondere werden Kühlkörper mehrerer Steuereinheiten mit der Metallleiste kontaktiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform:

weist der Kühlkörper mindestens zwei Nasen auf;
weist die Metallleiste mindestens zwei Nasenaufnahmen auf; und
trägt das Tragelement die Aktuator-Sensor-Einheit und die Steuereinheit derart, dass die zwei Nasen des Kühlkörpers durch die zwei Nasenaufnahmen aufgenommen sind.

Die zwei Nasen können materialeinstückig mit dem Kühlkörper ausgebildet sein. Die Nasenaufnahmen können als Aussparrungen in der Metallleiste gebildet sein. Die Nasenaufnahmen sind vorzugsweise derart dimensioniert und positioniert, dass sie die zwei Nasen aufnehmen können. Die Nasen werden beispielsweise entlang einer Richtung, die senkrecht zur Leiterplatte und/oder zur zweiten Tragseite verläuft, in die Nasenaufnahmen gesteckt.
Dadurch, dass mindestens zwei Nasen und korrespondierende Nasenaufnahmen vorgesehen sind, kann eine Rotation der Steuereinheit relativ zum Tragelement um eine Achse, die senkrecht zur Leiterplatte und/oder zur zweiten Tragseite verläuft, verhindert werden. Ferner dienen die Nasen und korrespondierende Nasenaufnahmen allgemein der Positionierung der Steuereinheit auf der zweiten Tragseite.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform:

weist die Steuereinheit mindestens einen Positionierungszapfen auf;
weist das Tragelement mindestens eine Zapfenaufnahme; und
trägt das Tragelement die Steuereinheit derart, dass die Zapfenaufnahme den Positionierungszapfen aufnimmt.

Der Positionierungszapfen kann an der Leiterplatte oder an dem Hauptkörper vorgesehen sein. Er kann materialeinstückig mit dem Hauptkörper gebildet sein. Der Positionierungszapfen kann durch ein korrespondierendes Loch in der Leiterplatte durch diese geführt werden. Da der Positionierungszapfen in die Zapfenaufnahme geführt wird, wird sichergestellt, dass die Steuereinheit bestimmungsgemäß relativ zum Tragrahmen positioniert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Hauptkörper der Steuereinheit Leiterplattenschutzelemente auf, die seitlich der Leiterplatte über diese hinausragen.
Die Leiterplattenschutzelemente können materialeinstückig mit dem Hauptkörper, insbesondere mit dem Kühlkörper, ausgebildet sein. Es kann sich dabei um Vorsprünge des Hauptkörpers handeln, die weiter von dem Hauptkörper abstehen als die Leiterplatte.
Bei der Montage der Steuereinheit an dem Tragelement ist die Leiterplatte üblicherweise verdeckt. Um zu verhindern, dass die Leiterplatte bei der nur teilweise geführten Montage durch Anstoßen beschädigt wird, werden die Leiterplattenschutzelemente vorgesehen. Die Leiterplattenschutzelemente schützen die Leiterplatte bevorzugt bei einem translatorischen Versatz der Leiterplatte relativ zum Tragelement und/oder bei einer Verdrehung der Leiterplatte relativ zum Tragelement.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Hauptkörper zwei Leiterplattenschutzelemente auf, die an diagonal entgegengesetzten Ecken der Leiterplatte angeordnet sind.
Die zwei an diagonal entgegengesetzten Ecken der Leiterplatte angeordneten Leiterplattenschutzelemente bieten einen optimalen Schutz der Leiterplatte.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Steuereinheit für die Aktuator-Sensor-Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts bereitgestellt.
Die im Rahmen der Beschreibung des ersten Aspekts beschriebenen Merkmale, die die Steuereinheit betreffen, gelten für die Steuereinheit gemäß dem zweiten Aspekt entsprechend. Insbesondere umfasst die Steuereinheit eine Leiterplatte mit einem zweiten Kontaktelement, einen Kühlkörper und/oder einen Positionierungspin.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Tragelement für die Aktuator-Sensor-Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts bereitgestellt.
Die im Rahmen der Beschreibung des ersten Aspekts beschriebenen Merkmale, die das Tragelement betreffen, gelten für das Tragelement gemäß dem dritten Aspekt entsprechend. Insbesondere umfasst das Tragelement gegenüberliegende erste und zweite Tragseiten, erste und/oder zweite Aufnahmen und/oder eine Öffnung.
Gemäß einem vierten Aspekt wird eine Aktuator-Sensor-Einheit für die Aktuator-Sensor-Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts bereitgestellt.
Die im Rahmen der Beschreibung des ersten Aspekts beschriebenen Merkmale, die die Aktuator-Sensor-Einheit betreffen, gelten für die Aktuator-Sensor-Einheit gemäß dem vierten Aspekt entsprechend. Insbesondere umfasst die Aktuator-Sensor-Einheit einen Sensor und einen Aktuator, erste Kontaktelement, und/oder eine Zapfenaufnahme.
Gemäß einem fünften Aspekt wird eine Lithographieanlage mit einer Aktuator-Sensor-Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts bereitgestellt.
Bei der Lithographieanlage handelt es sich insbesondere um eine EUV- oder DUV-Lithographieanlage. EUV steht für „extreme ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 und 30 nm. DUV steht für „deep ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 nm.
Die für die Aktuator-Sensor-Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Lithographieanlage entsprechend und umgekehrt.
„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.
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.

1 zeigt schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie;
2 zeigt eine Aktuator-Sensor-Vorrichtung;
3 zeigt eine Steuereinheit für die Aktuator-Sensor-Vorrichtung aus der 2;
4 zeigt die Steuereinheit der 3 in Draufsicht;
5 zeigt eine Kopplung zwischen der Steuereinheit und einem Tragelement für die Aktuator-Sensor-Vorrichtung aus der 2;
6 zeigt schematisch einen Schnitt durch die Aktuator-Sensor-Vorrichtung aus der 2; und
7 zeigt einen Ausschnitt aus der 6, der die Verbindung zwischen der Steuereinheit und einer Aktuator-Sensor-Einheit zeigt.

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.
Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage (Lithographieanlage) 1 hat neben einer Licht- bzw. Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem 2 die Lichtquelle 3 nicht.
Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogen-förmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifen-den Einfall (GI-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (6x, ßy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab 6 bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.
Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Apertur-strahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Apertur-strahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
Die 2 zeigt eine Aktuator-Sensor-Vorrichtung 200 für die Lithographieanlage 1. Die Aktuator-Sensor-Vorrichtung 200 umfasst eine Aktuator-Sensor-Einheit 300 mit einem Aktuator 301 und einem Sensor 302.
Die Aktuator-Sensor-Einheit 300 ist einer Facette 21, 23 des Facettenspiegels 20, 22 zugeordnet. Die Facette 21, 23 kann auch als optisches Element und der Facettenspiegel 20, 22 als optisches Modul bezeichnet werden. Der Sensor 302 ist geeignet, die Lage (Position und Orientierung) der zugehörigen Facette 21, 23 zu erfassen. Der Aktuator 301 ist geeignet, die Lage der zugehörigen Facette 21, 23 zu verändern.
Die Aktuator-Sensor-Vorrichtung 200 umfasst ferner eine Steuereinheit 400. Die Steuereinheit 400 steuert die Aktuator-Sensor-Einheit 300. Hierzu ist die Aktuator-Sensor-Einheit 300 elektrisch mit der Steuereinheit 400 verbunden. Die Steuereinheit 400 kann die Sensordaten, die durch den Sensor 302 erfasst werden, empfangen, und unter Berücksichtigung der empfangenen Sensordaten Steuerdaten erzeugen und an den Aktuator 301 senden, der die Position der Facette 21, 23 entsprechend verändert.
Die Aktuator-Sensor-Vorrichtung 200 umfasst zudem ein Tragelement 500, das die Aktuator-Sensor-Einheit 300 sowie die Steuereinheit 400 trägt. Die Aktuator-Sensor-Einheit 300 werden dabei von unten (entgegen der Z-Richtung) in erste Aufnahmen 504 des Tragelements 500 gesteckt. Für die Aktuator-Sensor-Einheit 300 ist eine erste Aufnahme 504 vorgesehen, die als eine Öffnung zur Aufnahme der Aktuator-Sensor-Einheit 300 ausgebildet ist. Die erste Aufnahme 504 ist an einer ersten Tragseite 501 des Tragelements 500 vorgesehen.
Die Steuereinheit 400 ist auf einer zweiten Tragseite 502 des Tragelements 500 angeordnet. Die zweite Tragseite 502 liegt der ersten Tragseite 501 gegenüber. Das Tragelement 500 liegt zumindest teilweise zwischen der Aktuator-Sensor-Einheit 300 und der Steuereinheit 400. Zur Aufnahme der Steuereinheit 400 umfasst die zweite Tragseite 502 eine zweite Aufnahme 505, welche im Folgenden näher erläutert wird.
Bei der Montage der Steuereinheit 400 wird diese von oben (entlang der Z-Richtung) in die zweite Aufnahme 505 gesteckt. Zwischen der ersten und zweiten Aufnahme 504, 505 ist in dem Tragelement 500 eine Öffnung 503 vorgesehen, welche das Tragelement 500 von der ersten Tragseite 501 zur zweiten Tragseite 502 durchbohrt (6). Wenn die Aktuator-Sensor-Einheit 300 durch die erste Tragseite 501 getragen wird und die Steuereinheit 400 durch die zweite Tragseite 502 getragen wird, stehen die beiden Einheiten 300, 400 durch die Öffnung 503 miteinander in Kontakt. Durch diesen Kontakt erfolgt eine elektrische Verbindung zwischen den Einheiten 300, 400.
Die Steuereinheit 400 ist in einem vakuumdichten Bereich angeordnet. In diesem Bereich herrscht Normaldruck, während außerhalb des Bereichs (also dort, wo das Optikmodul 20, 22 angeordnet ist) Vakuum vorliegt.
Die Steuereinheit 400 ist aus dem Tragelement 500 herausnehmbar, ohne beschädigt zu werden. Hierzu kann die zu reparierende, zu prüfende und/oder zu ersetzende Steuereinheit 400 entgegen der Z-Richtung aus der zweiten Aufnahme 505 herausgenommen werden. Eine neue Steuereinheit 400 kann anstelle der herausgenommen entlang der Z-Richtung in die zweite Aufnahme 505 eingesetzt werden.
Dasselbe gilt für die Aktuator-Sensor-Einheit 300, welche ebenfalls aus dem Tragelement 500 herausnehmbar ist, ohne beschädigt zu werden. Es wird lediglich die zu reparierende, zu prüfende und/oder zu ersetzende Aktuator-Sensor-Einheit 300 entlang der Z-Richtung aus der ersten Aufnahme 504 herausgenommen. Eine neue Aktuator-Sensor-Einheit 300 kann anstelle der herausgenommen entgegen der Z-Richtung in die erste Aufnahme 504 eingesetzt werden.
Die Aktuator-Sensor-Einheit 300 kann vorteilhaft ohne die Steuereinheit 400 herausnehmen zu müssen, ausgetauscht werden und umgekehrt. Dadurch wird ein Wartungsaufwand deutlich reduziert.
Im Folgenden wird die Steuereinheit 400 unter Bezugnahme auf die 3 und 4 näher beschrieben. Die Steuereinheit 400 umfasst einen Hauptkörper 401, der im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist und Elektronikkomponenten umschließt. An einem Außenumfang des Hauptkörpers 401 umfasst dieser einen Kühlkörper 402, der aus Kupfer gebildet ist.
An einer Seite der Steuereinheit 400, die beim Einsetzen in das Tragelement 500 der zweiten Tragseite 502 zugewandt ist, umfasst die Steuereinheit 400 eine Leiterplatte 403. Diese ist in der 8 in Draufsicht dargestellt. Die Leiterplatte 403 umfasst einen Kontaktbereich 416 (zweites Kontaktelement). In anderen Ausführungsformen kann die Leiterplatte 403 auch mehrere Kontaktbereiche 416 umfassen. Das zweite Kontaktelement 416 ist ein Bereich der Leiterplatte 403, der mit Gold beschichtet ist. Der Kontaktbereich 416 dient der elektrischen Kontaktierung der Aktuator-Sensor-Einheit 300.
Bei Zusammensetzen der Steuereinheit 400 wird die Leiterplatte 403 entgegen der Z-Richtung auf den Hauptkörper 401 gelegt. Die Leiterplatte 403 wird anhand einer Leiterplattenverbindung 405 mit dem Hauptkörper 401 verbunden. Die Leiterplattenverbindung 405 umfasst Stifte 406, Löcher 407, 408 und Schrauben 413.
Die Stifte 406 sind am Hauptkörper 401, hier am Kühlkörper 402, vorgesehen und materialeinteilig mit diesem gebildet. Die Stifte 406 werden aus dem Kühlkörper ausgefräst. Die Löcher 407, 408 in der Leiterplatte 403 sind derart korrespondierend zu den Stiften 406 vorgesehen. Beim Zusammensetzen der Leiterplatte 403 und des Hauptkörpers 401 werden die Stifte 406 in die Löcher 407, 408 gesteckt. Die Positionierung der Leiterplatte 403 erfolgt anhand der zwei Stifte 406.
Wie in den 2 und 3 dargestellt, ist das Loch 407 ein rundes Loch (Bohrung), während es sich bei dem Loch 408 um ein Langloch handelt. Durch das Loch 407 wird eine translatorische Bewegung der Leiterplatte 403 in den X- und Y-Richtungen entlang des Kühlkörpers 402 gesperrt. Durch die Kombination von Stift 406 und Langloch 408 auf der linken Seite wird die Rotation der Leiterplatte 403 auf dem Kühlkörper 402 um die Achse der Z-Richtung (Rz) durch den linken Stift 406 gesperrt. Durch die Verwendung eines Langlochs 408 ist die Positionierung der Leiterplatte 403 nicht überbestimmt. Das heißt, dass geringe Abweichungen in den Dimensionen und Positionierungen der Löcher 407, 408 durch das Langloch 408 kompensiert werden können.
Die translatorische Bewegung der Leiterplatte 403 in Z-Richtung wird durch zwei Befestigungsschrauben 413 verhindert. Diese verbinden die Leiterplatte 403 fest mit dem Hauptkörper 401.
Wie in der 3 dargestellt, umfasst der Kühlkörper 402 ferner einen Positionierungszapfen 410, der aus dem Kühlkörper 402 gefräst ist. Der Positionierungszapfen 410 wird durch ein Zapfenloch 414 in der Leiterplatte 403 geführt und beim Einsatz in das Tragelement 500 in eine Zapfenaufnahme 512 (6) geführt. Dadurch erfolgt eine Ausrichtung der Steuereinheit 400 relativ zum Tragelement 500.
Zum Schutz der Leiterplatte 403 bei senkrechter verdeckter Montage in das Tragelement 500 sind am Kühlkörper 402 zwei diagonal gegenüberliegende Leiterplattenschutzelemente 411 vorgesehen. Diese sind Überstände, die aus dem Kühlkörper 402 gefräst sind. Die Leiterplattenschutzelement 411 schützten die Leiterplatte 403 bei einer nur teilweise geführten Montage vor Berührungen und somit Beschädigungen mit einer parallel zur Leiterplatte 403 verlaufenden Fläche oder Kante. Bei der Montage der Steuereinheit 400 muss somit nur eine Verdrehung um die X- und Z-Achsen verhindert werden. Bei einem translatorischen Versatz oder einer Verdrehung um die Y-Achse ist die Leiterplatte 403 durch die gezeigten Leiterplattenschutzelemente 411 gegen Beschädigungen geschützt. In der Darstellung der 2 wird die Leiterplatte 403 mit Kühlkörper 402 von oben in das Tragelement 500 eingebracht. Dabei ist die Leiterplatte 403 durch die besondere Form des Kühlkörpers 402 vor einer Kollision mit einer Auflagefläche des Tragelements 500 geschützt. Anstelle der zwei Leiterplattenschutzelemente 411 können auch mehr Leiterplattenschutzelemente 411 (zum Beispiel vier Leiterplattenschutzelemente 411) am Kühlkörper 402 angeordnet sein.
Wie in der 2 dargestellt, umfasst das Tragelement 500 auf der zweiten Tragseite 502 eine Metallleiste 507 aus Kupfer. Diese dient der Ableitung der Wärme von dem Kühlkörper 402. Zur Verbindung des Kühlkörpers 402 mit der Metallleiste 507, ist am Kühlkörper 402 seitlich ein Vorsprung 417 vorgesehen (3). An dessen Oberseite befinden sich zwei Nasen 409, die aus dem Kühlkörper 402 ausgefräst sind und beidseitig einer Bohrung 415 angeordnet sind. Die Nasen 409 werden bei der Montage der Steuereinheit 400 in Naseaufnahmen 508, die in der Metallleiste 507 vorgesehen sind, gesteckt. Dies ist in der 5 dargestellt. Durch die Verbindung der Nasen 409 mit den Nasenaufnahmen 508 wird eine Rotation der Steuereinheit 400 um die Z-Achse relativ zum Tragelement 500 verhindert. Die Nasenaufnahmen 508 sind als Bohrungen 518 ausgeführt, sodass eine Schraube 517 durch die Nasenaufnahme 508 führbar ist. Die Verbindung aus Nasen 409 und Nasenaufnahmen 508 befindet sich in der Darstellung der 2 und 6 höher als die Verbindung aus Zapfen 413 und Zapfenaufnahme 512.
Die 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Aktuator-Sensor-Vorrichtung 200. In der Darstellung der 6 ist eine Verbindung zwischen einer Aktuator-Sensor-Einheit 300 und einer Steuereinheit 400 über das Tragelement 500 zu sehen. Die dargestellte Aktuator-Sensor-Vorrichtung 200 ist geeignet zur lösbaren elektrischen Verbindung der Aktuator-Sensor-Einheit 300 und der Steuereinheit 400, wenn diese aufgrund ihrer Verbau-Situation Toleranzen in der relativen Positionierung zueinander aufweisen. In der Darstellung der 6 wird die Aktuator-Sensor-Einheit 300 von unten (entgegen der Z-Richtung) in das Tragelement 500 eingebracht, die Steuereinheit 400 hingegen von oben (entlang der Z-Richtung). Beide Einheiten 300, 400 werden mit Hilfe von Passungen am Tragelement 500 ausgerichtet und verschraubt. Zwischen den Einheiten 300, 400 wird eine elektrische Verbindung hergestellt, welche Toleranzen bei der Positionierung der einzelnen Komponenten in beliebiger Richtung ausgleichen kann.
Wie in der 6 dargestellt, ist zur elektrischen Kontaktierung der Aktuator-Sensor-Einheit 300 und der Steuereinheit 400 an der Aktuator-Sensor-Einheit 300 ein erstes Kontaktelemente 303 vorgesehen, das als ein Federkontaktstift 307 ausgeführt sind. Der Kontaktstift (Pin) 307 berührt das zweite Kontaktelement 416 der Leiterplatte 403. Wie in der 7 dargestellt, ist die Fläche des zweiten Kontaktelements 416 entlang der XY-Ebene größer als die Fläche des ersten Kontaktelements 307 entlang der XY-Ebene. Dadurch erfolgt ein Toleranzausgleich entlang der X- und Y-Richtungen. Durch die Federung des Federkontaktstifts 307 können Toleranzen in der Z-Richtung bis zu einem bestimmten Maß ausgeglichen werden.
Die Aktuator-Sensor-Einheit 300 wird mit zwei Befestigungselementen (Schrauben) 513 an dem Tragrahmen 500 befestigt. Es erfolgt eine luftdichte Abdichtung des vakuumdichten Bereichs, in dem die Steuereinheit 400 angeordnet ist, von dem Optikmodul 20, 22.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar. Es ist zum Beispiel möglich, in einer Aktuator-Sensor-Vorrichtung 200 mehrere Aktuator-Sensor-Einheiten 300 und/oder mehrere Steuereinheiten 400 vorzusehen. Die Aktuator-Sensor-Vorrichtung 200 kann auch in eine DUV-Lithographieanlage eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Projektionsbelichtungsanlage
2: Beleuchtungssystem
3: Lichtquelle
4: Beleuchtungsoptik
5: Objektfeld
6: Objektebene
7: Retikel
8: Retikelhalter
9: Retikelverlagerungsantrieb
10: Projektionsoptik
11: Bildfeld
12: Bildebene
13: Wafer
14: Waferhalter
15: Waferverlagerungsantrieb
16: Beleuchtungsstrahlung
17: Kollektor
18: Zwischenfokusebene
19: Umlenkspiegel
20: erster Facettenspiegel
21: erste Facette
22: zweiter Facettenspiegel
23: zweite Facette
200: Aktuator-Sensor-Vorrichtung
300: Aktuator-Sensor-Einheit
301: Aktuator
302: Sensor
303: erstes Kontaktelement
307: Federkontaktstift
400: Steuereinheit
401: Hauptkörper
402: Kühlkörper
403: Leiterplatte
405: Leiterplattenverbindung
406: Stift
407: Loch
408: Langloch
409: Nase
410: Positionierungszapfen
411: Leiterplattenschutzelement
413: Schraube
414: Zapfenloch
415: Bohrung
416: zweites Kontaktelement
417: Vorsprung
500: Tragelement
501: erste Tragseite
502: zweite Tragseite
503: Öffnung
504: erste Aufnahme
505: zweite Aufnahme
507: Metallleiste
508: Nasenaufnahme
512: Zapfenaufnahme
513: Befestigungselement
517: Schraube
518: Bohrung
M1: Spiegel
M2: Spiegel
M3: Spiegel
M4: Spiegel
M5: Spiegel
M6: Spiegel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008009600 A1 [0079, 0083]
US 2006/0132747 A1 [0081]
EP 1614008 B1 [0081]
US 6573978 [0081]
DE 102017220586 A1 [0086]
US 2018/0074303 A1 [0100]

Claims

Aktuator-Sensor-Vorrichtung (200) für ein Optikmodul (20, 22) einer Lithographieanlage (1), umfassend: eine Aktuator-Sensor-Einheit (300) mit einem Aktuator (301) und einem Sensor (302); eine Steuereinheit (400), die mit der Aktuator-Sensor-Einheit (300) elektrisch verbunden ist; und ein Tragelement (500), das an einer ersten Tragseite (501) desselben die Aktuator-Sensor-Einheit (300) und an einer zweiten Tragseite (502) desselben die Steuereinheit (400) trägt, wobei die zweite Tragseite (502) der ersten Tragseite (501) gegenüberliegt.
Aktuator-Sensor-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Tragelement (500) zumindest eine Öffnung (503) aufweist, die das Tragelement (500) von der ersten Tragseite (501) zu der zweiten Tragseite (502) durchbohrt; und die Aktuator-Sensor-Einheit (300) und die Steuereinheit (400) sich durch die Öffnung (503) hindurch kontaktieren und so elektrisch miteinander verbunden sind.
Aktuator-Sensor-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Tragelement (500) auf der ersten Tragseite (501) eine erste Aufnahme (504) aufweist, in die die Aktuator-Sensor-Einheit (300) zumindest teilweise hineingesteckt ist; und das Tragelement (500) auf der zweiten Tragseite (502) eine zweite Aufnahme (505) aufweist, in die die Steuereinheit (400) zumindest teilweise hineingesteckt ist, wobei die erste Aufnahme (504) der zweiten Aufnahme (505) gegenüberliegt.
Aktuator-Sensor-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Sensor (302) geeignet ist, eine physikalische Eigenschaft, insbesondere eine Lage, eines optischen Elements (21, 23) des Optikmoduls (20, 22) zu erfassen; und/oder der Aktuator (301) geeignet ist, die Lage des optischen Elements (21, 23) zu verändern.
Aktuator-Sensor-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Aktuator-Sensor-Einheit (300) lösbar mit der ersten Tragseite (501) des Tragelements (500) verbunden ist; und/oder die Steuereinheit (400) lösbar mit der zweiten Tragseite (502) des Tragelements (500) verbunden ist.
Aktuator-Sensor-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Aktuator-Sensor-Einheit (300) ein erstes Kontaktelement (303) aufweist; die Steuereinheit (400) eine Leiterplatte (403) mit einem zweiten Kontaktelement (416) aufweist; und das Tragelement (500) die Aktuator-Sensor-Einheit (300) und die Steuereinheit (400) derart trägt, dass das erste Kontaktelement (303) das zweite Kontaktelement (416) kontaktieren.
Aktuator-Sensor-Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das erste Kontaktelement (303) als ein Pin, insbesondere als ein Federkontaktstift (307), ausgeführt ist.
Aktuator-Sensor-Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei: die Steuereinheit (400) einen Hauptkörper (401) mit einer Leiterplattenverbindung (405) zum Tragen der Leiterplatte (403) aufweist; die Leiterplattenverbindung (405) mindestens zwei Stifte (406) umfasst; die Leiterplatte (403) mindestens zwei Löcher (407, 408) aufweist, in die die Stifte (406) eingeführt sind, wobei mindestens eines der Löcher (407, 408) ein Langloch (408) ist.
Aktuator-Sensor-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Tragelement (500) eine Metallleiste (507) zur Wärmeabfuhr aufweist; die Steuereinheit (400) einen Kühlkörper (402) aus Metall aufweist; und das Tragelement (500) die Aktuator-Sensor-Einheit (300) und die Steuereinheit (400) derart trägt, dass der Kühlkörper (402) die Metallleiste (507) berührt.
Aktuator-Sensor-Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Kühlkörper (402) mindestens zwei Nasen (409) aufweist; die Metallleiste (507) mindestens zwei Nasenaufnahmen (508) aufweist; und das Tragelement (500) die Aktuator-Sensor-Einheit (300) und die Steuereinheit (400) derart trägt, dass die zwei Nasen (409) des Kühlkörpers (402) durch die zwei Nasenaufnahmen (508) aufgenommen sind.
Aktuator-Sensor-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Steuereinheit (400) mindestens einen Positionierungszapfen (410) aufweist; das Tragelement (500) mindestens eine Zapfenaufnahme (512) aufweist; das Tragelement (500) die Steuereinheit (400) derart trägt, dass die Zapfenaufnahme (512) den Positionierungszapfen (410) aufnimmt.
Aktuator-Sensor-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei der Hauptkörper (401) der Steuereinheit (400) Leiterplattenschutzelemente (411) aufweist, die seitlich der Leiterplatte (403) über diese hinausragen.
Lithographieanlage (1) mit einer Aktuator-Sensor-Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.