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Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System, eine Lithographieanlage mit einem derartigen optischen System und ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen optischen Systems.
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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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Durch Einsatz von EUV-Strahlung, das heißt Strahlung bei Wellenlängen von beispielsweise etwa 13 nm, können mittels einer Lithographieanlage sehr kleine Strukturen auf dem Substrat erzeugt werden. Damit kann beispielsweise eine Strukturverkleinerung bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen weiter vorangetrieben werden.
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In für den EUV-Bereich ausgelegten Beleuchtungs- und Projektionssystemen werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet. Ein dabei auftretendes Problem ist, dass sich die Spiegel infolge einer Absorption der von der EUV-Lichtquelle emittierten Strahlung erwärmen. Bei starker Temperaturerhöhung können sich die Spiegel thermisch verformen. Die thermische Verformung ergibt sich dabei als Funktion der Wärmestromverteilung sowie des materialabhängigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Weiterhin kann durch eine Temperaturerhöhung eine optische Beschichtung der Spiegel degradieren. Sowohl thermische Verformungen der Spiegel als auch Beschädigungen ihrer optischen Beschichtungen können die Abbildungseigenschaften der Spiegel beeinträchtigen.
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Durch eine Erhöhung der Strahlungsleistung der EUV-Strahlungsquelle können mehr Halbleiterbauelemente pro Zeit gefertigt werden. Jedoch wird mit zunehmender Strahlungsleistung der EUV-Strahlungsquelle die Energiedichte auf der Spiegeloberfläche weiter erhöht, so dass sich die Problematik der Temperaturerhöhung der Spiegel der Lithographieanlage noch verstärkt.
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Zur Vermeidung unzulässig hoher Temperaturen werden herkömmliche Spiegelmodule einer Lithographieanlage durch Kühlleitungen im Spiegelträger gekühlt. Allerdings stößt dieses Kühlkonzept bei der erwarteten Erhöhung der Strahlungsleistung der EUV-Strahlungsquelle und insbesondere bei Facettenspiegeln bzw. mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) an seine Grenzen. Facettenspiegel bzw. mikroelektromechanische Systeme (MEMS) bestehen aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln. Aufgrund der kleinen Dimensionen dieser Einzelspiegel ist eine integrierte Kühlung bis kurz unterhalb der Spiegeloberfläche kaum möglich.
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Das Problem der Kühlung von optischen Elementen ist im Übrigen weder auf Lithographieanlagen noch auf EUV-Lithographieanlagen beschränkt. Vielmehr handelt es sich um ein Problem, das überall dort auftritt, wo eine auftreffende (energiereiche) Strahlung ein optisches Element bis über eine zulässige Temperatur erwärmt.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes optisches System, eine Lithographieanlage mit einem derartigen optischen System und ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen optischen Systems bereitzustellen.
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Demgemäß wird ein optisches System für eine Lithographieanlage vorgeschlagen. Das optische System weist auf:
- mindestens einen Träger,
- mindestens ein auf dem mindestens einen Träger angeordnetes optisches Element mit einer optisch aktiven Fläche,
- eine Antriebsvorrichtung zur Bewegung des mindestens einen Trägers, so dass ein erstes des mindestens einen optischen Elements von einer Arbeitsstellung in eine Kühlstellung bewegt wird und ein zweites des mindestens einen optischen Elements von der Kühlstellung in die Arbeitsstellung bewegt wird, oder so dass ein erster Bereich der optisch aktiven Fläche eines des mindestens einen optischen Elements von einer Arbeitsstellung in eine Kühlstellung bewegt wird und ein zweiter Bereich der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements von der Kühlstellung in die Arbeitsstellung bewegt wird.
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Demnach kann das erste optische Element, nach dem es in der Arbeitsstellung mit energiereicher Strahlung, insbesondere EUV-Strahlung, belichtet wurde und sich aufgrund Absorption der Strahlung aufgeheizt hat, aus der Arbeitsstellung heraus und in eine Kühlstellung bewegt werden. In der Kühlstellung kann das erste optische Element abgekühlt zu werden. Dadurch kann ein Überhitzen des ersten optischen Elements verhindert werden. Da außerdem das zweite optische Element aus der Kühlstellung, in der es ausreichend gekühlt wurde, in die Arbeitsstellung bewegt wird, kann während des Kühlens des ersten optischen Elements mittels des zweiten optischen Elements weiter belichtet werden. Beispielsweise werden gleichzeitig das erste optische Element in die Kühlstellung und das zweite optische Element in die Arbeitsstellung bewegt. Folglich können die optischen Elemente gekühlt werden, ohne den Lithographieprozess (wesentlich) zu unterbrechen.
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Der Fall, dass ein erster Bereich der optisch aktiven Fläche eines einzigen optischen Elements von der Arbeitsstellung in die Kühlstellung bewegt wird und ein zweiter Bereich der optisch aktiven Fläche dieses optischen Elements von der Kühlstellung in die Arbeitsstellung bewegt wird, ist dann von Vorteil, wenn in der Arbeitsstellung nur ein Teil der optisch aktiven Fläche des optischen Elements bestrahlt wurde und sich somit aufgeheizt hat. Ein Beispiel für ein teilweises Belichten einer Spiegelfläche ist eine Belichtung in Form eines Musters (z. B. Dipolmuster, X-Dipol, Y-Dipol und/oder DRAM-Profil). Durch Bewegen des ersten aufgeheizten Bereichs der optisch aktiven Fläche aus der Arbeitsstellung heraus und in die Kühlstellung, kann dieser erste Bereich gekühlt werden. Gleichzeitig kann der zweite Bereich in die Arbeitsstellung bewegt werden und somit eine Belichtung auch während des Kühlens des zuvor belichteten ersten Bereichs ausgeführt werden.
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Durch die verbesserte Kühlung der optischen Elemente können thermische Verformungen der optischen Elemente und Beschädigungen von optischen Beschichtungen der optischen Elemente reduziert werden. Damit kann eine Überhitzung, die zu einer Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften, insbesondere der Abbildungseigenschaften, führt, vermieden werden.
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Im Fall von mehreren optischen Elementen (d.h. in dem Fall, in dem das mindestens eine optische Element das erste und zweite optische Element und gegebenenfalls weitere optische Elemente umfasst) sind die mehreren optischen Elemente insbesondere zueinander baugleich. Insbesondere sind sie dafür ausgelegt, die gleichen optischen Eigenschaften und baulichen Eigenschaften aufzuweisen.
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Die Arbeitsstellung ist insbesondere eine Stellung, in der sich das entsprechende optische Element oder der entsprechende Bereich der optisch aktiven Fläche des optischen Elements in einem Strahlengang des optischen Systems, insbesondere der Lithographieanlage, befindet.
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Die Kühlstellung ist insbesondere eine Stellung, in der sich das entsprechende optische Element oder der entsprechende Bereich der optisch aktiven Fläche des optischen Elements nicht in einem Strahlengang des optischen Systems, insbesondere der Lithographieanlage, befindet. In der Kühlstellung findet die Kühlung beispielsweise passiv durch Abgabe von Wärme an die Umgebung unter gewöhnlichen Umgebungsbedingungen statt. Die Abgabe von Wärme erfolgt beispielsweise durch Wärmeleitung, Strahlungskühlung und/oder einen Restgasanteil. Die Kühlung in der Kühlstellung kann jedoch beispielsweise auch durch aktive Kühlung mittels einer Kühlvorrichtung und/oder Kühlmitteln erfolgen.
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Die Antriebsvorrichtung weist beispielsweise einen Motor (z. B. Elektromotor) auf. Die Antriebsvorrichtung weist beispielsweise antriebstechnische Baueinheiten, wie Aktoren, rotatorische Aktoren, translatorische Aktoren, Robotik-Elemente, Robotik-Arme und dergleichen auf. Die antriebstechnischen Baueinheiten setzen beispielsweise ein elektrisches Signal (z. B. von einer Steuereinheit ausgegebene Befehle) in eine mechanische Bewegung um.
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In Ausführungsformen weist das optische System mehr als zwei optische Elemente auf. In diesem Fall ist die Antriebsvorrichtung beispielsweise dazu eingerichtet, den mindestens einen Träger derart zu bewegen, so dass ein erstes optische Element von einer Arbeitsstellung in eine oder mehrere Zwischenstellungen bewegt wird und von dort in die Kühlstellung bewegt wird. Weiterhin ist die Antriebsvorrichtung beispielsweise dazu eingerichtet, ein zweites optische Element von der Kühlstellung in eine oder mehrere Zwischenstellungen zu bewegen und von dort in die Arbeitsstellung zu bewegen.
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Beispielsweise weist das optische System vier optische Elemente auf. In diesem Fall ist die Antriebsvorrichtung beispielsweise dazu eingerichtet, den mindestens einen Träger derart zu bewegen, so dass ein erstes optisches Element von einer Arbeitsstellung in eine erste Zwischenstellung bewegt wird, ein zweites optisches Element von der Kühlstellung in eine zweite Zwischenstellung bewegt wird, ein drittes optisches Element von der ersten Zwischenstellung in die Kühlstellung bewegt wird, und ein viertes optisches Element von der zweiten Zwischenstellung in die Arbeitsstellung bewegt wird. In einem weiteren Schritt wird der Träger beispielsweise derart bewegt, dass das erste optische Element weiter von der ersten Zwischenstellung in die Kühlstellung bewegt wird, das zweite optische Element von der zweiten Zwischenstellung in die Arbeitsstellung bewegt wird, und das dritte und vierte optische Element auch entsprechend weiter bewegt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das mindestens eine optische Element einen Spiegel, insbesondere einen Facettenspiegel, einen Pupillenfacettenspiegel, einen Feldfacettenspiegel und/oder ein mikroelektromechanisches System, auf.
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Dadurch kann auch bei einem aus einer Vielzahl einzelner Spiegel aufgebauten Facettenspiegel und/oder mikroelektromechanischen System (MEMS), eine ausreichende Kühlung sichergestellt werden.
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Insbesondere bei Facettenspiegeln und/oder mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) ist aufgrund der kleinen Dimensionen der Einzelspiegel eine integrierte Kühlung, z. B. mittels Kühlleitungen im Einzelspiegelträger, bis kurz unterhalb der Spiegeloberfläche nur schwer möglich. Bei hoher Strahlungsleistung der Strahlungsquelle, z. B. EUV-Strahlungsquelle, können sich daher die Einzelspiegel ohne weitere Kühlung auf beispielsweise über 100°C erwärmen. Bei dem vorgeschlagenen optischen System ist eine Kühlung auch von Facettenspiegeln und/oder mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) durch das Bewegen in die Kühlstellung dennoch möglich.
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Ein Facettenspiegel weist insbesondere mehrere Spiegelfacetten auf. Die Facetten können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die Facetten können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
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Facettenspiegel, bei denen eine Vielzahl von in ihrem Winkel verstellbare Facettenspiegel ein gemeinsames optisches Element bilden, erlauben eine hohe Flexibilität in der Einstellung von Beleuchtungskonfigurationen. Damit kann beispielsweise bei einer EUV-Lithographieanlage eine sehr gute lithographische Abbildung einer vorgegebenen Struktur erzielt werden, die insbesondere einen hohen Kontrast, eine präzise Größengenauigkeit und/oder eine hohe Robustheit gegenüber Ungenauigkeiten in der Belichtungsdosis oder Fokuslage aufweisen.
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Sofern der Facettenspiegel in einer Ebene einer Beleuchtungsoptik (z. B. einer Lithographieanlage) angeordnet ist, die zu einer Objektebene als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Sofern der Facettenspiegel in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der Facettenspiegel kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik angeordnet sein. In diesem Fall können zwei Facettenspiegel einen sogenannten spekularen Reflektor bilden. Spekulare Reflektoren sind aus der
US 2006/0132747 A1 , der
EP 1 614 008 B1 und der
US 6,573,978 bekannt.
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Facetten eines Facettenspiegels können selbst jeweils aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Für Details eines solchen mikroelektromechanischen Systems (MEMS-System) wird auf die
DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System eine Kühlkammer auf, die dazu eingerichtet ist, das erste optische Element oder den ersten Bereich der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements in der Kühlstellung aktiv, insbesondere strahlungsbasiert, zu kühlen.
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Durch die aktive Kühlung in der Kühlkammer kann das erste optische Element oder der erste Bereich der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements noch besser, insbesondere mit einem größeren Temperaturgradienten bei der Kühlung, gekühlt werden. Durch eine strahlungsbasierte Kühlung kann das erste optische Element oder der erste Bereich der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements berührungslos und/oder von der optisch aktiven Fläche aus gekühlt werden.
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Die Kühlkammer kann beispielsweise Kühlleitungen mit einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmedium aufweisen. Beispielsweise weist die Kühlkammer einen inneren Hohlraum und den Hohlraum begrenzende Wände mit integrierten Kühlleitungen auf. Das Kühlmedium umfasst beispielsweise Wasser, (gasförmigen) Wasserstoff, flüssigen Stickstoff oder dergleichen. Die Kühlkammer ist beispielsweise eine strahlungsbasierte Kühlvorrichtung, in der das erste optische Element oder der erste Bereich in der Kühlstellung durch Strahlungskühlung gekühlt werden.
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Die Kühlkammer ist auch dazu eingerichtet, das zweite optische Element (und gegebenenfalls weitere optische Elemente) oder den zweiten Bereich der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements - wenn sie sich in der Kühlstellung befinden - aktiv, insbesondere strahlungsbasiert zu kühlen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System einen Temperatursensor und eine Steuereinheit auf. Der Temperatursensor ist dazu eingerichtet, eine Temperatur des ersten optischen Elements oder des ersten Bereichs der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements in der Arbeitsstellung zu messen. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, die Antriebsvorrichtung basierend auf der gemessenen Temperatur derart zu steuern, dass die Antriebsvorrichtung das erste optische Element oder den ersten Bereich der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements in die Kühlstellung bewegt, wenn die gemessene Temperatur einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
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Folglich kann das erste optische Element oder der erste Bereich der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements aus der Arbeitsstellung in die Kühlstellung gebracht werden, bevor eine zulässige Temperatur überschritten wird.
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Der Temperatursensor ist auch dazu eingerichtet, eine Temperatur des zweiten optischen Elements und gegebenenfalls weiterer optischer Elemente) oder des zweiten Bereichs der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements - wenn sie sich in der Arbeitsstellung befinden - zu messen. Weiterhin ist die Steuereinheit auch dazu eingerichtet, die Antriebsvorrichtung basierend auf dieser gemessenen Temperatur derart zu steuern, dass die Antriebsvorrichtung das zweite optische Element oder den zweiten Bereich der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements in die Kühlstellung bewegt, wenn die gemessene Temperatur einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System genau einen Träger auf. Außerdem ist das mindestens eine optische Element auf dem Träger angeordnet.
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Insbesondere sind das erste und das zweite optische Element und gegebenenfalls weitere optische Elemente des mindestens einen optischen Elements auf ein und demselben Träger angeordnet. Dadurch können das erste und das zweite optische Element (und gegebenenfalls die weiteren optischen Elemente) durch Bewegen des einen Trägers bewegt werden.
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In dem Fall von nur einem einzigen optischen Element (mit einem ersten und zweiten Bereich), das auf dem Träger angeordnet ist, kann durch Bewegen des Trägers das optische Element bewegt, insbesondere gedreht, werden und somit zonal gekühlt und zonal mit Arbeitslicht bestrahlt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Antriebsvorrichtung dazu eingerichtet, den Träger zu rotieren, so dass
das erste optische Element von der Arbeitsstellung in die Kühlstellung rotiert wird und das zweite optische Element von der Kühlstellung in die Arbeitsstellung rotiert wird, oder
der erste Bereich der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements von der Arbeitsstellung in die Kühlstellung rotiert wird und der zweite Bereich der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements von der Kühlstellung in die Arbeitsstellung rotiert wird.
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Dadurch können das oder die optischen Elemente besonders einfach bewegt werden. Insbesondere können sie durch einen einfachen Drehantrieb bewegt werden.
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In dem Fall von mehreren optischen Elementen auf einem einzigen Träger sind diese insbesondere symmetrisch zueinander auf dem Träger angeordnet. Die Rotationsbewegung erfolgt insbesondere um eine Symmetrieachse des Trägers, so dass zum Beispiel das zweite optische Element durch eine reine Rotationsbewegung an die vorherige Stelle des ersten optischen Elements bewegt werden kann. Die Drehung erfolgt bei einer Anzahl n von optischen Elementen auf dem Träger beispielsweise in Winkelschritten von 360°/n, d.h. bei zwei optischen Elementen auf dem Träger um 180° und bei vier optischen Elementen um 90°. Die Drehung erfolgt beispielsweise zunächst in einer ersten Drehrichtung (z. B. im Uhrzeigersinn) und nach einer vorbestimmten Anzahl von Drehschritten in der ersten Drehrichtung anschließend in einer zweiten Drehrichtung (z. B. gegen den Uhrzeigersinn), um ein Aufwickeln von mit dem Träger verbundener Leitungen (z. B. Kühlleitung, Elektroleitung) zu verhindern.
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In dem Fall von nur einem einzigen optischen Element (mit einem ersten und zweiten Bereich), das auf dem Träger angeordnet ist, erfolgt die Drehung des Trägers beispielsweise um eine optische Achse des optischen Elements. Die Drehung erfolgt beispielsweise innerhalb einer Lichtröhre der Lithographieanlage. Die Drehung erfolgt beispielsweise in Winkelschritten von 60° im Fall, dass das optische Element ein wabenförmiger Pupillenfacettenspiegel ist. Die Drehung erfolgt beispielsweise in Winkelschritten von 90° im Fall, dass das optische Element ein MEMS-System mit quadratischen MEMS-Facetten ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System eine Vakuumkammer auf, die dazu eingerichtet ist, das erste oder das zweite optische Element in der Arbeitsstellung aufzunehmen. Die Kühlkammer ist außerhalb der Vakuumkammer angeordnet.
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In einer Kühlkammer, die außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist, können beispielsweise durch ein strömendes Fluid wesentlich höhere Kühlleistungen erreicht werden als innerhalb der Vakuumkammer. Zudem kann Wärme ohne Schaden für in der Vakuumkammer positionierte Komponenten abgeführt werden, sodass keine parasitäre Wärme in die Vakuumkammer transportiert wird.
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Beispielsweise ist das optische System Teil eines Beleuchtungssystems oder eines Projektionssystems einer Lithographieanlage, insbesondere einer EUV-Lithographieanlage. Beispielsweise sind das Beleuchtungssystem und/oder das Projektionssystem jeweils in einem Vakuum-Gehäuse vorgesehen, welches mit Hilfe einer Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird.
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In anderen Ausführungsformen kann die Kühlkammer auch innerhalb der Vakuumkammer angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass keine vakuumtaugliche Aktorik erforderlich ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System eine zwischen der Vakuumkammer und der Kühlkammer angeordnete Vakuumschleuseneinrichtung auf. Weiterhin ist die Antriebsvorrichtung dazu eingerichtet, das erste optische Element von der Arbeitsstellung in der Vakuumkammer in die Vakuumschleuseneinrichtung und von der Vakuumschleuseneinrichtung in die Kühlstellung in der Kühlkammer zu bewegen. Zudem ist die Antriebsvorrichtung dazu eingerichtet, das zweite optische Element von der Kühlstellung in der Kühlkammer in die Vakuumschleuseneinrichtung und von der Vakuumschleuseneinrichtung in die Arbeitsstellung in der Vakuumkammer zu bewegen.
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Durch die Vakuumschleuseneinrichtung kann das erste optische Element von der Arbeitsstellung in der Vakuumkammer in die Kühlstellung in der Kühlkammer unter Beibehaltung des Vakuums in der Vakuumkammer bewegt werden.
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Die Antriebsvorrichtung weist beispielsweise eine Robotik-Einheit auf, welche in der Vakuumkammer, in der Vakuumschleuseneinrichtung und/oder in der Kühlkammer angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der mindestens eine Träger eine oder mehrere Kühlleitungen mit Kühlanschlüssen und/oder eine oder mehrere elektrische oder elektronische Anschlüsse auf. Außerdem weisen die Kühlanschlüsse und/oder die elektrischen oder elektronischen Anschlüsse jeweils lösbare Verbindungselemente zum lösbaren Verbinden mit externen Kühlleitungen und/oder Elektroleitungen auf, und/oder sind die Kühlanschlüsse und/oder die elektrischen oder elektronischen Anschlüsse dazu eingerichtet, mit flexiblen externen Kühlleitungen und/oder Elektroleitungen verbunden zu werden.
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Die Kühlleitungen dienen beispielsweise für eine zusätzliche Grundkühlung des Trägers. Die lösbaren Verbindungselemente der Kühlanschlüsse sind beispielsweise steckbare Verbindungselemente. Die elektrischen oder elektronischen Anschlüsse dienen beispielsweise der Versorgung des mindestens einen Trägers mit Strom oder zum Senden von elektrischen oder elektronischen Signalen an den Träger und/oder das mindestens eine optische Element.
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Dadurch, dass die Verbindungen als lösbare Verbindungen ausgeführt sind, können die Verbindungen beispielsweise vor dem Bewegen des Trägers gelöst werden.
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Zusätzlich oder stattdessen können flexible externe Kühlleitungen und/oder Elektroleitung zum Einsatz kommen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie eine Bewegung des Trägers erlauben. Damit kann ein Lösen der Verbindungen vor dem Bewegen vermieden werden. Die flexiblen externen Kühlleitungen weisen beispielsweise Wellschläuche auf. Die flexiblen Elektroleitungen sind beispielsweise in Wellschläuchen aufgenommen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste optische Element auf einem ersten Träger angeordnet und ist das zweite optische Element auf einem zweiten Träger angeordnet. Zudem ist die Antriebsvorrichtung dazu eingerichtet, das erste optische Element durch Bewegen, insbesondere translatorisches Bewegen, des ersten Trägers zu bewegen und das zweite optische Element durch Bewegen, insbesondere translatorisches Bewegen, des zweiten Trägers zu bewegen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Lithographieanlage, insbesondere eine EUV-Lithographieanlage vorgeschlagen. Die Lithographieanlage weist ein wie vorstehend beschriebenes optisches System auf.
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Bei der Lithographieanlage handelt es sich beispielsweise um eine EUV-Lithographieanlage. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (von engl. „extreme ultraviolet“) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm, insbesondere 13,5 nm. Bei der Lithographieanlage kann es sich beispielsweise auch um eine DUV-Lithographieanlage handeln. Dabei steht DUV für „deep ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 nm.
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In einer EUV- oder DUV-Lithographieanlage wird mittels eines Strahlformungs- und Beleuchtungssystems EUV- oder DUV-Strahlung auf eine Photomaske (engl. „reticle“) geleitet. Die Photomaske weist eine Struktur auf, welche mittels eines Projektionssystems der Lithographieanlage verkleinert auf einen Wafer oder dergleichen abgebildet wird.
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Das mindestens eine optische Element des optischen Systems ist beispielsweise ein Pupillenfacettenspiegel des Beleuchtungssystems der EUV-Lithographieanlage. Das mindestens eine optische Element kann aber auch ein anderes optisches Element des Beleuchtungssystems oder des Projektionssystems einer EUV- oder DUV-Lithographieanlage sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems für eine Lithographieanlage vorgeschlagen. Das optische System weist mindestens ein optisches Element mit einer optisch aktiven Fläche auf.
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Das Verfahren weist die Schritte auf:
- a) Bewegen eines ersten des mindestens einen optischen Elements von einer Arbeitsstellung in eine Kühlstellung, oder Bewegen eines ersten Bereichs der optisch aktiven Fläche eines des mindestens einen optischen Elements von einer Arbeitsstellung in eine Kühlstellung, und
- b) Bewegen eines zweiten des mindestens einen optischen Elements von der Kühlstellung in die Arbeitsstellung, oder Bewegen eines zweiten Bereichs der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements von der Kühlstellung in die Arbeitsstellung.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird das erste optische Element oder der erste Bereich der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements in der Kühlstellung aktiv, insbesondere strahlungsbasiert, gekühlt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens
weist das Verfahren vor Schritt a) einen Schritt eines Belichtens der optisch aktiven Fläche des ersten optischen Elements oder des ersten Bereichs der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements mit einem Arbeitslicht auf,
weist das Verfahren vor Schritt b) einen Schritt eines Kühlens des zweiten optischen Elements oder des zweiten Bereichs der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements auf,
weist das Verfahren nach Schritt b) einen Schritt eines Belichtens der optisch aktiven Fläche des zweiten optischen Elements oder des zweiten Bereichs der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements mit einem Arbeitslicht auf, und/oder
weist das Verfahren nach Schritt a) einen Schritt eines Kühlens des ersten optischen Elements oder des ersten Bereichs der optisch aktiven Fläche des einen optischen Elements auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das mindestens eine optische Element während des Kühlens, insbesondere mittels eines Prüflichts, kalibriert.
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Insbesondere wird das erste und das zweite optische Element (und gegebenenfalls weitere optische Elemente des mindestens einen optischen Elements) während des Kühlens, insbesondere mittels eines Prüflichts, kalibriert.
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Dadurch kann die Zeitdauer für die Kühlung für eine Re-Kalibrierung des mindestens einen optischen Elements genutzt werden.
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Beispielsweise können im Falle eines Facettenspiegels Fehlorientierungen einzelner Facetten oder MEMS-Spiegel bei der Kalibration erfasst werden.
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Die Kühlkammer weist beispielsweise eine Quelle für ein Prüflicht und einen Empfänger für reflektiertes Prüflicht auf. Durch Bestrahlen des Facettenspiegels und Auswerten des reflektierten Lichts können die Einzelspiegel durchgeprüft werden. Das Ergebnis der Prüfung kann dazu verwendet werden, den Facettenspiegel später in der Arbeitsstellung auszugleichen.
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„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Die für das optische System beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Lithographieanlage und das vorgeschlagene Verfahren entsprechend und umgekehrt.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie;
- 2 zeigt eine Draufsicht eines optischen Systems der Projektionsbelichtungsanlage aus 1 gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 3 zeigt das optische System aus 2 in einer Seitenansicht;
- 4 zeigt eine Draufsicht eines optischen Systems der Projektionsbelichtungsanlage aus 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 5 zeigt das optische System aus 4 in einer Seitenansicht;
- 6 zeigt eine Draufsicht eines optischen Systems der Projektionsbelichtungsanlage aus 1 gemäß einer dritten Ausführungsform;
- 7 zeigt eine Draufsicht eines optischen Systems der Projektionsbelichtungsanlage aus 1 gemäß einer vierten Ausführungsform;
- 8 zeigt eine Draufsicht eines optischen Systems der Projektionsbelichtungsanlage aus 1 gemäß einer fünften Ausführungsform;
- 9 zeigt eine Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung des optischen Systems aus 2, 4, 6, 7 oder 8;
- 10 zeigt eine Ausführungsform eines optischen Elements des optischen Systems aus 2, 4, 6, 7 oder 8;
- 11 zeigt eine teilweise perspektivische Draufsicht eines optischen Systems der Projektionsbelichtungsanlage aus 1 gemäß einer sechsten Ausführungsform;
- 12 zeigt eine Draufsicht eines optischen Systems der Projektionsbelichtungsanlage aus 1 gemäß einer siebten Ausführungsform; und
- 13 zeigt ein Flussablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des optischen Systems aus 2, 4, 6, 7, 8, 11 oder 12.
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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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Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
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Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 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 die Lichtquelle 3 nicht.
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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.
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In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene und in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal zur Zeichenebene. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
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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.
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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.
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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, Beleuchtungslicht oder Arbeitslicht 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.
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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.
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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.
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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.
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Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
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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.
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Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.
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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 .
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Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
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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.
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Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
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Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
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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.
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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.
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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 streifenden Einfall (GI-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
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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.
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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.
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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.
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Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
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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.
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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.
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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.
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Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y- Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
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Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
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Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
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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.
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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 .
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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.
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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.
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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.
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Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
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Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
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Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
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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 Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
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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.
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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.
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Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
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Durch Bestrahlung der optischen Elemente 19, 20, 22, M1-M6 oder anderer optischer Elemente der Beleuchtungsoptik 4 und der Projektionsoptik 10 mit Arbeitslicht 16 erwärmen sich diese optischen Elemente aufgrund von Absorption der Strahlung. Um die Abbildungseigenschaften dieser optischen Elemente nicht zu verschlechtern darf deren Temperatur einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreiten. Insbesondere bei den Facettenspiegeln 20 und 22 und bei einer hohen Strahlungsleistung der EUV-Strahlungsquelle 3 kann durch herkömmliche Kühlkonzepte mittels Kühlleitungen im Spiegelträger die erforderliche Kühlung kaum mehr erreicht werden. Insbesondere bei dem Pupillenfacettenspiegel 22 werden hohe Energiedichten durch die auftreffende Strahlung 16 erreicht.
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2 zeigt ein optisches System 300 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das optische System 300 weist zwei optische Elemente, ein erstes optisches Element 301 und ein zweites optisches Element 302 auf. Jedes dieser optischen Elemente 301, 302 ist beispielsweise ein Pupillenfacettenspiegel mit Facetten 303 ähnlich dem Pupillenfacettenspiegel 22 mit Facetten 23 in 1. Das heißt, jedes dieser optischen Elemente 301, 302 ist beispielsweise ein Pupillenfacettenspiegel einer Beleuchtungsoptik 4 einer Projektionsbelichtungsanlage 1 (EUV-Lithographieanlage). In 2 sind zwei der Facetten 303 des ersten Spiegels 301 exemplarisch mit einem Bezugszeichen versehen.
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Die beiden Spiegel 301, 302 sind insbesondere baugleich. Weiterhin sind die beiden Spiegel 301, 302 symmetrisch auf einem Träger 304 angeordnet. Das Bezugszeichen A bezeichnet eine Mittelachse (Symmetrieachse) des Trägers 304.
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Das optische System 300 ist dazu eingerichtet, abwechselnd den ersten Spiegel 301 und den zweiten Spiegel 302 in den Strahlengang des Arbeitslichts 16 ( 1) einzubringen und zu belichten, während sich der andere außerhalb des Strahlengangs des Arbeitslichts 16 befindet und somit abkühlen kann.
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Beispielsweise befindet sich in 2 der erste Spiegel 301 in einer Arbeitsstellung 305, in der er von dem Arbeitslicht 16 belichtet wird. Weiterhin befindet sich der zweite Spiegel 302 in 2 beispielsweise in einer Kühlstellung 306.
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3 zeigt das optische System 300 mit den beiden identischen Spiegeln 301, 302 in einer Seitenansicht. Das optische System umfasst eine Antriebsvorrichtung 307 mit einem entlang der Achse A angeordneten Drehschaft 308 und einem Motor 309 zum drehenden Antreiben des Drehschafts 308. Die Antriebsvorrichtung 307 kann auch eine Steuereinheit zum Steuern des Motors 309 aufweisen.
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Die Antriebsvorrichtung 307 ist dazu eingerichtet, den Träger 304 um die Achse A zu drehen. Die Drehung erfolgt beispielsweise im Uhrzeigersinn (Drehrichtung B in 2), oder gegen den Uhrzeigersinn. Durch eine Drehung des Trägers um 180° wird der erste Spiegel 301 aus der Arbeitsstellung 305 in die Kühlstellung 306 bewegt. Gleichzeitig wird der zweite Spiegel 302 von der Kühlstellung 306 in die Arbeitsstellung 305 bewegt.
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Das optische System kann optional eine Vakuumkammer 310 umfassen, in welcher der Träger 304 mit den Spiegeln 301, 302 aufgenommen ist. Zusätzlich zu dem Träger 304 mit den Spiegeln 301, 302, welche beispielsweise den Pupillenfacettenspiegel 22 in 1 ersetzen, können weitere Elemente, z. B. die Spiegel 19 und 20 in 1, in der Vakuumkammer 310 aufgenommen sein. Sofern eine Vakuumkammer 310 vorgesehen ist, kann ein Abschnitt des Drehschafts 308 der Antriebsvorrichtung 307 in der Vakuumkammer 310 angeordnet sein, während der restliche Abschnitt des Drehschafts 308 und alle anderen Teile der Antriebsvorrichtung 307 außerhalb der Vakuumkammer 310 angeordnet ist. Der Drehschaft 308 ist insbesondere vakuumdicht aus der Vakuumkammer 310 herausgeführt.
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4 zeigt ein optisches System 300' gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das optische System 300' unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich dadurch, dass es eine Kühlkammer 312 aufweist und der jeweilige Spiegel 301, 302 in der Kühlstellung 306' aktiv in der Kühlkammer 312 gekühlt wird. Die anderen Merkmale sind identisch zu denen gemäß der ersten Ausführungsform.
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5 zeigt das optische System 300' in einer Seitenansicht. Wie in 5 zu sehen, weist die Kühlkammer 312 einen inneren Hohlraum 314 zur sequentiellen Aufnahme des ersten Spiegels 301 und des zweiten Spiegels 302 auf. Die Kühlkammer 312 weist beispielsweise in ihren Wänden Kühlleitungen mit einem Kühlmedium (nicht gezeigt) auf.
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Weiterhin ist die Antriebsvorrichtung 307 dazu eingerichtet, den Träger 304 derart um die Achse A zu drehen, dass der erste Spiegel 301 aus der Arbeitsstellung 305 in den Hohlraum 314 der Kühlkammer 312 hinein bewegt wird. Gleichzeitig wird der zweite Spiegel 302 aus der Kühlkammer 312 in die Arbeitsstellung 305 bewegt.
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6 zeigt ein optisches System 400 gemäß einer dritten Ausführungsform. Das optische System 400 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich dadurch, dass es anstatt zwei identischen Spiegeln 301, 302 vier identische Spiegel 401, 402, 403 und 404, die auf einem Träger 405 (ähnlich dem Träger 304 in 2) angeordnet sind, aufweist. Jeder der Spiegel 401, 402, 403 und 404 ist beispielsweise ein Pupillenfacettenspiegel ähnlich dem Spiegel 22 in 1. Die anderen Merkmale sind identisch zu denen gemäß der ersten Ausführungsform.
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Das optische System 400 weist eine Antriebsvorrichtung 407 ähnlich der Antriebsvorrichtung 307 (3) auf. In 6 ist lediglich ein Drehschaft 408 der Antriebsvorrichtung 407 zu sehen.
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Die Antriebsvorrichtung 407 ist dazu eingerichtet, den Träger 405 derart zu drehen, dass ein erster Spiegel 401 von einer Arbeitsstellung 409 in eine erste Zwischenstellung 410 bewegt wird. Gleichzeitig wird ein zweiter Spiegel 402 von einer Kühlstellung 412 in eine zweite Zwischenstellung 414 bewegt wird. Auch gleichzeitigt wird ein dritter Spiegel 403 von der ersten Zwischenstellung 410 in die Kühlstellung 412 und ein vierter Spiegel 404 von der zweiten Zwischenstellung 414 in die Arbeitsstellung 409 bewegt. Dies wird durch eine Drehung des Trägers 405 um 90° (z. B. im Uhrzeigersinn B) erreicht. Die Zwischenstellungen 410, 414 können auch als weitere Kühlstellungen bezeichnet werden.
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Die Antriebsvorrichtung 407 ist zudem dazu eingerichtet, den Träger 405 derart in einem weiteren Schritt zu drehen, dass der erste Spiegel 401 von der ersten Zwischenstellung 410 in die Kühlstellung 412 bewegt wird, der zweite Spiegel von der zweiten Zwischenstellung 414 in die Arbeitsstellung 409 bewegt wird, der dritte Spiegel 403 von der Kühlstellung 412 in die zweite Zwischenstellung 414 bewegt wird und der vierte Spiegel 404 von der Arbeitsstellung 409 in die erste Zwischenstellung 410 bewegt wird.
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Durch Verwenden eines Trägers 405 mit mehr als zwei Spiegeln, in dem Beispiel von 6 vier Spiegeln 401 - 404, kann die Strahlungsbelastung eines der Spiegel 401 - 404 weiter verringert und die Kühldauer verlängert werden.
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7 zeigt ein optisches System 400' gemäß einer vierten Ausführungsform. Das optische System 400' unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform lediglich dadurch, dass es eine Kühlkammer 413 aufweist und der jeweilige Spiegel 401 - 404 in der Kühlstellung 412' aktiv in der Kühlkammer 413 gekühlt wird.
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Die Kühlkammer 413 ist beispielsweise identisch zu der Kühlkammer 312 von 4. Die anderen Merkmale sind identisch zu denen gemäß der dritten Ausführungsform.
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8 zeigt ein optisches System 400" gemäß einer fünften Ausführungsform. Das optische System 400" gemäß der fünften Ausführungsform unterscheidet sich von der vierten Ausführungsform (7) lediglich durch eine andere Ausgestaltung der Kühlkammer 413' und dadurch, dass sich jeweils zwei der Spiegel 401 - 404 gleichzeitig in der Kühlkammer 413' und somit in einer Kühlstellung 410', 412' mit aktiver Kühlung befinden können.
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Folglich ist die Antriebsvorrichtung 407 in der fünften Ausführungsform (8) dazu eingerichtet, den Träger 405 derart zu drehen, dass der erste Spiegel 401 von einer Arbeitsstellung 409 in eine erste Kühlstellung 410' bewegt wird. Gleichzeitig wird ein zweiter Spiegel 402 von einer zweiten Kühlstellung 412' in eine Zwischenstellung 414 bewegt. Auch gleichzeitig wird ein dritter Spiegel 403 von der ersten Kühlstellung 410' in die zweite Kühlstellung 412' und ein vierter Spiegel 404 von der Zwischenstellung 414 in die Arbeitsstellung 409 bewegt. Dies wird durch eine Drehung des Trägers 405 um 90° (z. B. im Uhrzeigersinn B) erreicht.
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Die optischen Systeme 400, 400', 400" können optional auch jeweils eine Vakuumkammer ähnlich der Vakuumkammer 310 (3 und 5) aufweisen.
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9 zeigt eine Antriebsvorrichtung 307', die eine Variante der Antriebsvorrichtung 307 aus 3 ist. Außerdem in 9 gezeigt ist ein Spiegelträger 304', 405', der eine Variante des Trägers 304 (2 - 5) oder des Trägers 405 (6 - 8) ist. Der Träger 304', 405' weist an einer der optisch aktiven Fläche 315 des ersten Spiegels 301 gegenüberliegenden Seite 316 eine Ausnehmung 317 auf. In der Ausnehmung ist ein Temperatursensor 318 angeordnet zur Messung der Temperatur des ersten Spiegels 301 in der Arbeitsstellung 305 (2).
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Außerdem weist die Antriebsvorrichtung 307' eine Steuereinheit 319 auf, welche sowohl mit dem Temperatursensor 318 als auch mit dem Motor 309 elektrisch verbunden ist. Die Steuereinheit 319 ist dazu eingerichtet, die Antriebsvorrichtung 307' basierend auf der gemessenen Temperatur zu steuern. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Antriebsvorrichtung 307' den ersten Spiegel 301 in die Kühlstellung 306 (oder 306', 412, 410', 412') bewegt, wenn die gemessene Temperatur einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Somit kann zuverlässig verhindert werden, dass eine Temperatur des ersten Spiegels 301 eine zulässige Temperatur überschreitet.
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Der Träger 304', 405' kann auch weitere Ausnehmungen ähnlich der Ausnehmung 317 aufweisen, in denen weitere Temperatursensoren ähnlich dem Temperatursensor 318 angeordnet sind. Insbesondere kann der Träger 304', 405' eine oder mehrere Temperatursensoren 318 zur Messung der Temperatur jedes Spiegels 301, 302 (2 - 5) und 401 - 404 (6 - 8) aufweisen.
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Wie in 10 gezeigt kann außerdem jeder Träger 304, 405, 304', 405' der ersten bis fünften Ausführungsform (in 10 mit den Bezugszeichen 304", 405" bezeichnet) zusätzlich zur Kühlung in der jeweiligen Kühlstellung (306, 306', 410', 412, 412', 413') eine in den Träger 304", 405" integrierte Grundkühlung aufweisen.
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Insbesondere weist der Träger 304", 405" eine oder mehrere Kühlleitungen 320 auf, welche durch den Körper des Träger 304", 405" durchgeführt sind. Außerdem weist der Träger 304", 405" mit den Kühlleitungen 320 verbundene Verbindungselemente 321 auf zur Verbindung mit Verbindungselementen 322 einer externen Kühlleitung 323. Die Verbindungselemente 321 und 322 können beispielsweise lösbare Verbindungselemente sein. Die Verbindungselemente 321 und 322 können beispielsweise jeweils Ventile aufweisen, um einen Austritt eines Kühlmediums beim Lösen der Verbindung zu verhindern.
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Die externen Leitungen 323 dienen zum Einbringen eines Kühlmediums in die Kühlleitungen 320 des Trägers 304", 405". Die externen Leitungen 323 sind beispielsweise flexible Leitungen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie eine Bewegung (z. B. Drehbewegung B) des Trägers 304", 405" (angetrieben durch die Antriebsvorrichtung 307, 307') erlauben. Die flexiblen externen Kühlleitungen 323 weisen beispielsweise Wellschläuche auf.
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11 zeigt ein optisches System 500 gemäß einer sechsten Ausführungsform. Das optische System 500 weist einen Träger 501 und ein (einziges) auf dem Träger 501 angeordnetes optisches Element 502 mit einer optisch aktiven Fläche 503 auf. Das optisches Element 502 ist beispielsweise ein Facettenspiegel oder MEMS-System. Das optisches Element 502 ist beispielswiese ein Pupillenfacettenspiegel ähnlich dem Pupillenfacettenspiegel 22 in 1.
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Die optisch aktive Fläche 503 ist in dem Beispiel von 11 in 36 gleichmäßig große Felder 504 unterteilt, von denen zwei exemplarisch mit einem Bezugszeichen versehen sind. Beispielsweise entspricht jedes Feld 504 einem oder einer Gruppe von Einzelspiegeln (z. B. Facetten 303, 3) eines Facettenspiegels.
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Bei einer Belichtung der optisch aktiven Fläche 503 wird in einem bestimmten Setting beispielsweise nur ein erster Bereich 505 (z. B. gemäß einem DipolMuster) mit Arbeitslicht 16 (z. B. EUV-Strahlung) belichtet, während andere Bereiche der optisch aktiven Fläche 503 nicht belichtet werden.
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Das optische System 500 weist außerdem eine Antriebsvorrichtung (in 11 nicht gezeigt) ähnlich der Antriebsvorrichtung 307 (3) oder 307' (9) auf.
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Die Antriebsvorrichtung (ähnlich der Antriebsvorrichtung 307, 3) ist insbesondere dazu eingerichtet, den Träger 501 um eine Drehachse C, welche der optischen Achse des Spiegels 502 entspricht, (z. B. im Uhrzeigersinn D) zu drehen. Dadurch wird der erste Bereich 505 der optisch aktiven Fläche 503 des Spiegels 502 von einer Arbeitsstellung 506 in eine Kühlstellung 507 gedreht. In der Kühlstellung 507 kann der erste Bereich 505 abkühlen, da er nicht mit Arbeitslicht 16 belichtet wird. Außerdem wird gleichzeitig ein zweiter Bereich 508 der optisch aktiven Fläche 503 von der Kühlstellung 507 in die Arbeitsstellung 506 bewegt.
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Folglich können durch EUV-Strahlung 16 belichtete und damit erwärmte Bereiche der optisch aktiven Fläche 503, wie beispielsweise der erste Bereich 505 in der linken Abbildung von 11, aus dem Arbeitslicht 16 herausgedreht werden. Zudem können andere Bereiche der optisch aktiven Fläche 503, wie beispielsweise der zweite Bereich 508, in das Arbeitslicht 16 hineingedreht und so die Belichtung fortgesetzt werden.
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12 zeigt ein optisches System 600 gemäß einer siebten Ausführungsform. Das optische System 600 umfasst ein erstes optisches Element 601 und ein zweites optisches Element 602. Das erste optische Element 601 ist auf einem ersten Träger 603 angeordnet und das zweite optische Element 602 ist auf einem zweiten Träger 604 angeordnet. Das erste optische Element 601 und das zweite optische Element 602 sind insbesondere baugleich und dazu ausgelegt, dieselben optischen Eigenschaften aufzuweisen. Das erste optische Element 601 und das zweite optische Element 602 sind beispielsweise Facettenspiegel oder MEMS-Systeme. Das erste und zweite optische Element 601, 602 (im Folgenden erster und zweiter Spiegel 601, 602 genannt) sind beispielswiese jeweils ein Pupillenfacettenspiegel ähnlich dem Pupillenfacettenspiegel 22 in 1.
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Das optische System 600 umfasst eine Kühlkammer 605. Die Kühlkammer 605 ist beispielsweise ähnlich ausgestaltet wie die Kühlkammer 310 in 5. Die Kühlkammer 605 ist insbesondere dazu eingerichtet, den ersten Spiegel 601 und den zweiten Spiegel 602 in der Kühlstellung 606 aktiv, insbesondere strahlungsbasiert, zu kühlen.
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Das optische System 600 umfasst außerdem eine Vakuumkammer 607, die dazu eingerichtet ist, den ersten und zweiten Spiegel 601, 602 in einer Arbeitsstellung 608 aufzunehmen. Die Kühlkammer 605 ist außerhalb der Vakuumkammer 607 angeordnet.
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Beispielsweise ist das optische System 600 Teil einer Beleuchtungsoptik 4 oder einer Projektionsoptik 10 einer Lithographieanlage 1, insbesondere einer EUV-Lithographieanlage (1). Beispielsweise sind die Beleuchtungsoptik 4 und/oder die Projektionsoptik 10 jeweils in einem Vakuum-Gehäuse (Vakuumkammer 607) vorgesehen, welches mit Hilfe einer Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird.
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Das optische System 600 umfasst außerdem eine zwischen der Vakuumkammer 607 und der Kühlkammer 605 angeordnete Vakuumschleuseneinrichtung 609. Die Vakuumschleuseneinrichtung 609 weist einen inneren Hohlraum 610 auf zur Aufnahme des ersten oder des zweiten Spiegels 601, 602. In dem inneren Hohlraum 610 sind Lagerungselemente 611 zum Lagern des ersten oder zweiten Spiegels 601, 602 vorgesehen. Die Lagerungselemente 611 umfassen beispielsweise prismatische Lagerungselemente. Bei den Lagerungselementen 611 kann es sich aber auch um eine andere Art von Lagerungselementen handeln. Es können in dem inneren Hohlraum 610 auch Lagerungselemente 611 zum gleichzeitigen Lagern des ersten und des zweiten Spiegels 601, 602 angeordnet sein.
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Ferner weist auch die Kühlkammer 605 einen inneren Hohlraum 612 zur Aufnahme des ersten und zweiten Spiegels 601, 602 auf. Auch in dem inneren Hohlraum 612 der Kühlkammer 605 sind Lagerungselemente 613 zum Lagern des ersten und/oder zweiten Spiegels 601, 602 vorgesehen. Die Lagerungselemente 613 umfassen beispielsweise prismatische Lagerungselemente. Bei den Lagerungselementen 613 kann es sich aber auch um eine andere Art von Lagerungselementen handeln. Es können in dem inneren Hohlraum 612 der Kühlkammer 605 auch Lagerungselemente 613 zum gleichzeitigen Lagern des ersten und des zweiten Spiegels 601, 602 angeordnet sein.
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Die Vakuumschleuseneinrichtung 609 weist außerdem eine erste Schleusentür 614 an der der Vakuumkammer 607 zugewandten Seite auf. Die erste Schleusentür 614 dient zum Verschließen des inneren Hohlraums 610 der Vakuumschleuseneinrichtung 609 gegenüber der Vakuumkammer 607. Zudem weist die Vakuumschleuseneinrichtung 609 eine zweite Schleusentür 615 an der der Kühlkammer 605 zugewandten Seite auf. Die zweite Schleusentür 615 dient zum Verschließen des inneren Hohlraums 610 der Vakuumschleuseneinrichtung 609 gegenüber der Kühlkammer 605. In 12 ist die Vakuumschleuseneinrichtung 609 in einem Zustand gezeigt, in dem die erste Schleusentür 614 geschlossen und die zweite Schleusentür 615 geöffnet ist, so dass innerhalb der Vakuumschleuseneinrichtung 609 derselbe Druck (z. B. Atmosphärendruck) wie in der Kühlkammer 605 herrscht.
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Mit Hilfe der Vakuumschleuseneinrichtung 609 kann der erste Spiegel 601 von der Arbeitsstellung 608 in der Vakuumkammer 607 in die Kühlstellung 606 in der Kühlkammer 605 unter Beibehaltung des Vakuums in der Vakuumkammer 607 bewegt werden. Außerdem kann mittels der Vakuumschleuseneinrichtung 609 auch der zweite Spiegel 602 von der Kühlkammer 605 in die Vakuumkammer 607 bewegt werden.
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Zur Bewegung des ersten und des zweiten Spiegels 601, 602 weist das optische System 600 eine Antriebsvorrichtung 616 auf. Die Antriebsvorrichtung 616 ist dazu eingerichtet, den ersten Spiegel 601 von der Arbeitsstellung 608 in der Vakuumkammer 607 in den inneren Hohlraum 610 der Vakuumschleuseneinrichtung 609 auf die Lagerungselemente 611 zu transportieren. Dazu ist die erste Schleusentür 614 geöffnet und die zweite Schleusentür 615 geschlossen, so dass in der Vakuumschleuseneinrichtung 609 derselbe Druck wie in der Vakuumkammer 607 (z. B. Vakuum) herrscht.
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Weiterhin ist die Antriebsvorrichtung 616 dazu eingerichtet, den ersten Spiegel 601 von der Vakuumschleuseneinrichtung 609 in den inneren Hohlraum 612 der Kühlkammer 605 zu transportieren. Dazu wird die erste Schleusentür 614 geschlossen und anschießend die zweite Schleusentür 615 geöffnet.
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Die Kühlkammer 605 weist beispielsweise die Lagerungselemente 613 zur gleichzeitigen Lagerung des ersten und des zweiten Spiegels 601, 602 auf. Dann kann beispielsweise der erste Spiegel 601 in die Kühlkammer 605 bewegt werden, während sich der zweite Spiegel 602 noch in der Kühlkammer 605 befindet.
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Die Antriebsvorrichtung 616 ist außerdem dazu eingerichtet, den zweiten Spiegel 601 von der Kühlstellung 606 in der Kühlkammer 605 in die Vakuumschleuseneinrichtung 609 auf die Lagerungselemente 611 zu transportieren. Dabei ist die erste Schleusentür 614 geschlossen und die zweite Schleusentür 615 geöffnet.
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Weiterhin ist die Antriebsvorrichtung 616 dazu eingerichtet, den zweiten Spiegel 602 von der Vakuumschleuseneinrichtung 609 in die Arbeitsstellung 608 in der Vakuumkammer 607 zu transportieren. Dazu wird die zweite Schleusentür 615 geschlossen und anschließend die erste Schleusentür 614 geöffnet.
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Die Antriebsvorrichtung 616 ist beispielsweise eine Robotik-Einheit. Die Antriebsvorrichtung 616 weist beispielsweise einen oder mehrere Roboter-Arme 617 zum Greifen des ersten oder des zweiten Spiegels 601, 602 auf. Die Antriebsvorrichtung 616 weist beispielsweise einen Motor 618 und eine Steuereinheit 619 auf.
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Die Antriebsvorrichtung 616 ist beispielsweise, wie in 12 gezeigt, in der Vakuumschleuseneinrichtung 609 angeordnet. Die Antriebsvorrichtung 616 kann aber auch in der Vakuumkammer 607 oder in der Kühlkammer 605 angeordnet sein. Die Antriebsvorrichtung 616 kann beispielsweise auch mehrere separate Antriebseinheiten aufweisen, von denen beispielsweise eine in der Vakuumschleuseneinrichtung 609, eine in der Kühlkammer 605 und/oder eine in der Vakuumkammer 607 angeordnet ist.
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Im Fall, dass der erste und der zweite Spiegel eine im jeweiligen Träger 603, 604 integrierte Grundkühlung in Form von Kühlleitungen 320 (10) aufweist, ist es erforderlich, diese Kühlleitungen 320 vor dem Bewegen des ersten Spiegels 601 von der Arbeitsstellung 608 in der Vakuumkammer 607 in die Vakuumschleuseneinrichtung 609 von externen Versorgungsleitungen 323 (10) abzukoppeln. Dazu sind die Verbindungselemente 321, 322 (10), die zur Verbindung der Kühlleitungen 320 mit den externen Versorgungsleitungen 323 dienen, insbesondere als lösbare, z. B. steckbare, Verbindungselemente 321, 322 ausgestaltet. Die Verbindungselemente 321, 322 weisen außerdem beispielsweise Ventile (z. B. Bajonettventile) zum Abdichten der Kühlleitungen 320 und der externen Versorgungsleitungen 323 im Falle der Abkopplung auf.
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Der jeweilige Träger 603, 604 kann auch elektrische oder elektronische Anschlüsse (nicht gezeigt) aufweisen, die zum Transport des ersten Spiegels 601 von der Arbeitsstellung 608 in der Vakuumkammer 607 in die Vakuumschleuseneinrichtung 609 abgekoppelt werden müssen. Dazu können die elektrischen oder elektronischen Anschlüsse beispielsweise als lösbare Verbindungselemente (z. B. Steckverbinder) ausgestaltet sein.
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Im Folgenden wird mit Bezug zu 13 ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems für eine Lithographieanlage beschrieben.
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Das Verfahren dient beispielsweise zum Betreiben des optischen Systems 300 (2 und 3), 300' (4 und 5), 400 (6), 400' (7), 400" (8), 500 (11) oder 600 (12). Im Folgenden wird das Verfahren beispielhaft für das optische System 300' (4 und 5) beschrieben.
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In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird eine optisch aktive Fläche 315 (4) des ersten optischen Elements 301 des optischen Systems 300' mit Arbeitslicht 16 (1) belichtet. Das erste optische Element 301 befindet sich dabei in einer Arbeitsstellung 305 (4).
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In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird ein zweites optisches Element 302 gekühlt. Beispielsweise wird das zweite optische Element 302 in der Kühlkammer 312 (4) aktiv gekühlt. Beispielsweise wird das zweite optische Element 302 strahlungsbasiert gekühlt. Das zweite optische Element 302 befindet sich dabei in einer Kühlstellung 306' (4).
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Der zweite Schritt S2 wird insbesondere gleichzeitig mit dem ersten Schritt S1 ausgeführt.
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In einem optionalen dritten Schritt S3 des Verfahrens wird das zweite optische Element 302 während des Kühlens, insbesondere mittels eines Prüflichts, kalibriert.
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In einem vierten Schritt S4 des Verfahrens wird das erste optische Element 301 von der Arbeitsstellung 305 in die Kühlstellung 306' bewegt. Insbesondere wird das erste optische Element 301 mit Hilfe der Antriebsvorrichtung 307, 307' ( 5, 9) in die Kühlstellung 306' bewegt. In dem in 4 und 5 gezeigten Beispiel wird das erste optische Element 301 mit Hilfe der Antriebsvorrichtung 307 in die Kühlstellung 306' rotiert.
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In einem fünften Schritt S5 des Verfahrens wird das zweite optische Element 302 von der Kühlstellung 306' in die Arbeitsstellung 305, insbesondere mit Hilfe der Antriebsvorrichtung 307 oder 307', bewegt.
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Der fünfte Schritt S5 wird insbesondere gleichzeitig mit dem vierten Schritt S4 ausgeführt.
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In einem sechsten Schritt S6 des Verfahrens wird die optisch aktive Fläche des zweiten optischen Elements 302 mit dem Arbeitslicht 16 (1) belichtet.
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In einem siebten Schritt S7 des Verfahrens wird das erste optische Element 301 gekühlt. Beispielsweise wird das erste optische Element 301 in der Kühlkammer 312 (4) aktiv, insbesondere strahlungsbasiert, gekühlt.
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Der siebte Schritt S7 wird insbesondere gleichzeitig mit dem sechsten Schritt S6 ausgeführt.
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In einem optionalen achten Schritt S8 des Verfahrens wird das erste optische Element 301 während des Kühlens, insbesondere mittels eines Prüflichts, kalibriert.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar. Das optische System 300, 300', 400, 400', 400", 500, 600 kann beispielsweise auch in eine DUV-Lithographieanlage eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 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
- 300, 300'
- optisches System
- 301
- optisches Element
- 302
- optisches Element
- 303
- Facette
- 304
- Träger
- 305
- Arbeitsstellung
- 306, 306'
- Kühlstellung
- 307, 307'
- Antriebsvorrichtung
- 308
- Drehschaft
- 309
- Motor
- 310
- Vakuumkammer
- 312
- Kühlkammer
- 314
- Hohlraum
- 315
- optisch aktive Fläche
- 316
- Seite
- 317
- Ausnehmung
- 318
- Temperatursensor
- 319
- Steuereinheit
- 320
- Kühlleitung
- 321
- Verbindungselement
- 322
- Verbindungselement
- 323
- Leitung
- 400, 400', 400"
- optisches System
- 401
- optisches Element
- 402
- optisches Element
- 403
- optisches Element
- 404
- optisches Element
- 405
- Träger
- 407
- Antriebsvorrichtung
- 408
- Drehschaft
- 409
- Arbeitsstellung
- 410, 410'
- Zwischenstellung
- 412, 412'
- Kühlstellung
- 413
- Kühlkammer
- 414
- Zwischenstellung
- 500
- optisches System
- 501
- Träger
- 502
- optisches Element
- 503
- optisch aktive Fläche
- 504
- Feld
- 505
- Bereich
- 506
- Arbeitsstellung
- 507
- Kühlstellung
- 508
- Bereich
- 600
- optisches System
- 601
- optisches Element
- 602
- optisches Element
- 603
- Träger
- 604
- Träger
- 605
- Kühlkammer
- 606
- Kühlstellung
- 607
- Vakuumkammer
- 608
- Arbeitsstellung
- 609
- Vakuumschleuseneinrichtung
- 610
- Hohlraum
- 611
- Lagerungselement
- 612
- Hohlraum
- 613
- Lagerungselement
- 614
- Schleusentür
- 615
- Schleusentür
- 616
- Antriebsvorrichtung
- 617
- Roboter-Arm
- 618
- Motor
- 619
- Steuereinheit
- A
- Achse
- B
- Drehrichtung
- C
- Achse
- D
- Drehrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2006/0132747 A1 [0024, 0083]
- EP 1614008 B1 [0024, 0083]
- US 6573978 [0024, 0083]
- DE 102008009600 A1 [0025, 0081, 0085]
- DE 102017220586 A1 [0088]
- US 2018/0074303 A1 [0102]
