DE102022201007A1 - Vorrichtung zur Verbindung wenigstens einer ersten und einer zweiten Modulkomponente, Modul eines Lithografiesystems, optisches Element und Lithografiesystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindungen betrifft eine Vorrichtung (2) zur Verbindung wenigstens einer ersten und einer zweiten Modulkomponenten (3,5) einer Projektionsbelichtungsanlage (100, 200). Die erste Modulkomponente (3) weist einen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie eine erste Verbindungsfläche (4) und die zweite Modulkomponente (5) einen zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie eine zweite Verbindungsfläche (6) auf. Die Vorrichtung weist wenigstens zwei, die Verbindungsflächen (4,6) durchstoßende Schraubverbindungseinrichtungen (7) zur Aufbringung einer zu den Verbindungsflächen (4,6) senkrechten Verbindungskraft (8) auf. Vorgesehen ist eine Anpassungseinrichtung (9) zur Kompensation einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung der Modulkomponenten (3,5), wobei die Anpassungseinrichtung (9) zur Anordnung zwischen den Verbindungsflächen (4,6) eingerichtet ist. Die Anpassungseinrichtung (9) weist eine Anpassungsschicht (11) mit zwei Kontaktflächen (10) auf, wobei jede der Kontaktflächen (10) an eine der Verbindungsflächen (4,6) angrenzt oder die Anpassungseinrichtung (9) weist mehrere, zu einem Stapel zusammengesetzte Anpassungsschichten (11) mit jeweils zwei Kontaktflächen (10) auf, wobei eine Kontaktfläche (10) einer im Stapel obenliegenden Anpassungsschicht (11) und eine Kontaktfläche (10) einer im Stapel untenliegenden Anpassungsschicht (11) an eine der Verbindungsflächen (4,6) angrenzt und jeweils zwei der weiteren Kontaktflächen (10) der Anpassungsschichten (11) aneinander angrenzen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung wenigstens einer ersten und einer zweiten Modulkomponente eines Lithografiesystems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, wobei die erste Modulkomponente einen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie eine erste Verbindungsfläche aufweist und die zweite Modulkomponente einen zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie eine zweite Verbindungsfläche aufweist, aufweisend wenigstens zwei, die Verbindungsflächen durchstoßende Schraubverbindungseinrichtungen zur Aufbringung einer zu den Verbindungsflächen senkrechten Verbindungskraft.
• Die Erfindung betrifft ferner ein Modul eines Lithografiesystems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, aufweisend wenigstens eine erste Modulkomponente mit einem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie einer ersten Verbindungsfläche und eine zweite Modulkomponente mit einem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie einer zweiten Verbindungsfläche.
• Die Erfindung betrifft ferner ein optisches Element, insbesondere einen Spiegel für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage, mit einer ersten Modulkomponente zur, wenigstens indirekten, Aufnahme einer optischen Oberfläche und einer zweiten Modulkomponente zur Aufnahme der ersten Modulkomponente.
• Die Erfindung betrifft ferner ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist.
• Optische Elemente zur Führung und Formung einer Strahlung in Projektionsbelichtungsanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei den bekannten optischen Elementen führt und formt häufig eine optische Oberfläche des optischen Elements die auf das optische Element einfallenden Lichtwellen. Eine genaue Kontrolle der Position der Oberfläche ist daher zur Ausbildung einer exakten Wellenfrontform mit gewünschten Eigenschaften von besonderem Vorteil.
• Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass optische Elemente einen modularen Aufbau aufweisen können. Hierbei werden verschiedene Modulkomponenten des optischen Elements miteinander verbunden. Es kann vorgesehen sein, dass eine Modulkomponente eine Basis zur Aufnahme einer anderen Modulkomponente darstellt. Die aufzunehmende Modulkomponente kann vorzugsweise ausgebildet oder eingerichtet sein um eine optische Oberfläche zu tragen.
• Beispielsweise durch eine unerwünschte aber unvermeidbare Absorption eines Anteils der auf das optische Element einfallenden Arbeitsstrahlung der Projektionsbelichtungsanlage kann es zu einer Erwärmung des optischen Elementes kommen.
• Da die Erwärmung insbesondere an der optischen Oberfläche stattfindet, kann sich unter Umständen ein Temperaturgradient innerhalb des optischen Elementes ausbilden. Dies kann dazu führen, dass sich die Modulkomponenten in Abhängigkeit ihrer relativen Position zu der optischen Oberfläche unterschiedlich stark erwärmen. Eine unterschiedlich starke Erwärmung kann dabei zu Spannungen zwischen den miteinander verbundenen Modulkomponenten führen.
• Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass die Modulkomponenten aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind. Weisen die unterschiedlichen Materialien unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten auf, so können sich bei einer Erwärmung des optischen Elementes, auch ohne einen Temperaturgradienten, Spannungen zwischen den einzelnen Modulkomponenten ausbilden.
• Überschreiten die Spannungen die Verbindungskräfte, insbesondere die Haftreibungskräfte, zwischen den Modulkomponenten, so kann es zu einem unkontrollierten Springen der Modulkomponenten relativ zueinander in eine neue relative Ruhelage kommen. Ein derartiges Springen wird auch thermisches Springen genannt.
• Bei Baugruppen bzw. Modulen von Lithografiesystemen, die sich aus Modulkomponenten zusammensetzen, die aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind und somit zumeist auch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, können bei einer thermischen Belastung unterschiedliche Ausdehnungen auftreten. Diese können zu internen Spannungen und zu kritischen Querbelastungen an Verbindungsstellen zwischen den unterschiedlichen Materialien bzw. den Modulkomponenten führen. In einem ungünstigen Fall kann es zu einem unerwünschten, nicht reversiblen Verschieben zweier Modulkomponenten einer Baugruppe bzw. eines Moduls und somit zum Verlust einer möglichen Vorpositionierung kommen.
• Es ist aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, die Haftreibung bzw. Haftreibungskoeffizienten mit Hilfe von reibungserhöhenden Folien zu verbessern. Nachteilig an derartigen Lösungen sind jedoch die weiterhin teilweise unzureichenden Haftreibungskräfte, eingeschränkte Justiermöglichkeiten und insbesondere eine mögliche Partikelgenerierung durch die reibungserhöhende Folie. Die Partikelgenerierung kann dabei zu einer Verschlechterung der Vakuumbedingungen des Lithografiesystems führen.
• Denkbar ist es auch Schraubverbindungen mit erhöhten Schraubvorspannkräften einzusetzen oder den Reibkoeffizienten zu erhöhen. Beide Lösungen sind in einem EUV-System allerdings nicht oder nur mit erheblichem Aufwand umsetzbar.
• Die DE 101 15 915 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Justierung von Einrichtungen und zum Einstellen von Verstellungen, insbesondere in einem nm-Bereich und darunter, insbesondere von optischen Elementen in der Halbleiterlithografie.
• Aus der US 2019/0086823 A1 ist eine Verbindungsanordnung zum Verbinden einer optischen Komponente einer optischen Bildgebungsanordnung mit einer Trägereinheit einer Trägerstruktur bekannt. Die Verbindungsanordnung umfasst eine Verbindungselementeinheit und eine Komponentenkranzfläche.
• Die DE 10 2013 104 159 A1 offenbart eine thermisch kompensierte optische Baugruppe mit einem, in einer Fassung innerhalb eines Einsatztemperaturbereichs formschlüssig gehaltenen, optischen Bauelement mit einer Achse. Die Fassung umfasst einen Fassungsring mit einer daran ausgebildeten oder daran befestigten ersten Ringschneide.
• Aus der EP 0 394 828 A1 ist ein aus Teilkörpern unterschiedlicher Wärmeausdehnung bestehender Verbundkörper bekannt. Hierbei werden Teilkörper, Keramik und Metall über ein Zwischenstück unmittelbar oder über eine Aktivlotschicht, insbesondere auf der Keramikseite, miteinander verbunden.
• Die US 2017/0153552 A1 offenbart ein Spiegelmodul, insbesondere für eine mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage, umfassend einen Spiegel, welcher einen Spiegelkörper und eine optisch wirksame Oberfläche aufweist.
• Aus der WO 2007/010011 A2 ist ein optisches Elementenmodul umfassend eine Vielzahl von Modulkomponenten bekannt. Die Modulkomponenten umfassen ein optisches Element, einen Halter für das optische Element sowie ein Kontaktelement.
• Aus der US 2008/0002170 A1 geht eine Halteeinrichtung für ein optisches Element in einem Objektiv hervor. Die Halteeinrichtung weist einen Halter auf, welcher einerseits mit dem Objektiv verbunden ist sowie, wenigstens indirekt, andererseits mit dem optischen Element.
• Die DE 10 2018 207 454 A1 offenbart eine Aktuatoranordnung, die eine durch ein Halteelement gehaltenes optisches Element, eine Tragstruktur und Aktuatoren umfasst, die so eingerichtet sind, dass sie an dem Halteelement Kräfte und/oder Momente ausüben können.
• Aus der DE 10 2014 224 418 A1 ist eine Halteeinrichtung zum Halten eines Elements in einer Fassung in einer Lithografieanlage bekannt, wobei das Element aus einem ersten Material mit einem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten gefertigt ist. Die Halteeinrichtung weist dabei zumindest ein Halteelement auf, das aus einem zweiten Material mit einem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten gefertigt ist.
• Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist, dass ein unkontrolliertes Springen bei einer Erwärmung, welches auch thermisches Springen oder Thermal Snapping genannt wird, zu einer ruckartigen Dejustage des Strahlengangs innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage führen kann.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verbindung wenigstens einer ersten und einer zweiten Modulkomponenten eines Lithografiesystem, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere ein Auftreten von thermischem Springen vermeidet.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
• Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Modul eines Lithografiesystems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine verminderte Neigung zum thermischen Springen zeigt.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Modul mit den in Anspruch 11 genannten Merkmalen gelöst.
• Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein optisches Element, insbesondere einen Spiegel für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere in der Projektionsbelichtungsanlage stabil positionierbar ist.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein optisches Element mit den in Anspruch 14 genannten Merkmalen gelöst.
• Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Lithografiesystem, insbesondere Projektionsbelichtungsanlage, zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine zuverlässige und stabile optische Abbildung ermöglicht.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 15 genannten Merkmalen gelöst.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Verbindung wenigstens einer ersten und einer zweiten Modulkomponenten eines Lithografiesystems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, wobei die erste Modulkomponente einen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie eine erste Verbindungsfläche aufweist und die zweite Modulkomponente einen zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie eine zweite Verbindungsfläche aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist wenigstens zwei die Verbindungsflächen durchstoßende Schraubverbindungseinrichtungen zur Aufbringung einer zu den Verbindungsflächen senkrechten Verbindungskraft auf. Erfindungsgemäß ist eine Anpassungseinrichtung zur Kompensation einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung der Modulkomponenten vorgesehen, welche zur Anordnung zwischen den Verbindungsflächen eingerichtet ist. Die Anpassungseinrichtung weist eine Anpassungsschicht mit zwei Kontaktflächen auf, wobei jede der Kontaktflächen an eine der Verbindungsflächen angrenzt, oder die Anpassungseinrichtung weist mehrere, zu einem Stapel zusammengesetzte Anpassungsschichten mit jeweils zwei Kontaktflächen auf, wobei eine Kontaktfläche einer im Stapel obenliegenden Anpassungsschicht und eine Kontaktfläche einer im Stapel untenliegenden Anpassungsschicht an eine der Verbindungsflächen angrenzt und jeweils zwei der weiteren Kontaktflächen der Anpassungsschichten aneinander angrenzen. Erfindungsgemäß ist dabei ferner vorgesehen, dass die eine Anpassungsschicht oder die Anpassungsschichten derart ausgebildet und entsprechend ihren jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, ihren jeweiligen elastischen Eigenschaften und ihren geometrischen Abmessungen derart angeordnet sind, dass zwischen den Kontaktflächen und den Verbindungsflächen und bei dem Stapel der Anpassungsschichten auch zwischen den aneinander angrenzenden Kontaktflächen von zwei Anpassungsschichten eine durch eine thermische Ausdehnung zu erwartende Querkraft geringer ist, als eine Haftreibungskraft.
• Die Querkraft, die bislang unmittelbar auf die Verbindungsflächen zwischen der ersten und der zweiten Modulkomponenten eingewirkt hat, wird durch die erfindungsgemäße Lösung aufgeteilt.
• Die Querkraft kann auch als Scherkraft bezeichnet werden.
• Bei der zu erwartenden Querkraft, die zwischen den Modulkomponenten und den Anpassungsschichten auftritt, handelt es sich, wenn die Vorrichtung bei einer Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt wird, insbesondere um eine Querkraft die bei der Projektionsbelichtungsanlage bedingt beispielsweise durch eine Erwärmung während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage und/oder bei einem Temperprozess und/oder bei einem Transport auftritt.
• Es kann zur Aufteilung der Querkraft derart, dass diese nicht mehr die Haftkraft zwischen den aneinander angrenzenden Flächen übersteigt, ausreichend sein, wenn die Anpassungseinrichtung genau eine Anpassungsschicht mit zwei Kontaktflächen aufweist, wobei jede der Kontaktflächen an eine der Verbindungsflächen angrenzt.
• Erfindungsgemäß kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Anpassungseinrichtung mehrere, beispielsweise zwei, drei oder vier, zu einem Stapel zusammengesetzte Anpassungsschichten mit jeweils zwei Kontaktflächen aufweist. Die zu einem Stapel zusammengesetzten Anpassungseinrichtungen liegen sind vorzugsweise aufeinandergestapelt. An eine Kontaktfläche einer im Stapel obenliegenden Anpassungsschicht grenzt dabei eine der Verbindungsflächen, vorzugsweise die Verbindungsfläche der ersten Modulkomponente an. An eine Kontaktfläche einer im Stapel untenliegenden Anpassungsschicht grenzt ebenfalls eine der Verbindungsflächen, vorzugsweise die Verbindungsfläche der zweiten Modulkomponente an. Jeweils zwei der weiteren Kontaktflächen der Anpassungsschichten des Stapels grenzen aneinander an.
• Durch eine geeignete Auswahl z. B. des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der elastischen Eigenschaft und der geometrischen Abmessung der wenigstens einen Anpassungsschicht und die Anordnung genau einer geeigneten Anpassungsschicht zwischen den Modulkomponenten oder eines Stapels aus mehreren Anpassungsschichten, lässt sich nicht nur die Querkraft auf mehrere Flächen aufteilen, sondern auch sicherstellen, dass zwischen den Kontaktflächen und den Verbindungsflächen und bei dem Stapel der Anpassungsschichten auch zwischen den aneinander angrenzenden Kontaktflächen von zwei Anpassungsschichten, eine durch eine thermische Ausdehnung zu erwartende Querkraft geringer ist, als eine Haftreibungskraft zwischen den jeweiligen Flächen.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung verhindert ein ruckartiges, thermisches Springen dadurch, dass die zu erwartende Querkraft zwischen den Verbindungs- bzw. Kontaktflächen der Modulkomponenten und der Anpassungsschichten zu keiner Zeit die durch die Verbindungskraft bedingte Haftreibungskraft überschreitet.
• Hierdurch bleiben die einzelnen Kontaktflächen bzw. Verbindungsflächen stets in schlüssigem Kontakt und vollziehen gegebenenfalls eine thermische Ausdehnung des jeweiligen Kontaktpartners nach.
• Vorzugsweise ist die eine Anpassungsschicht derart ausgewählt, dass sich zwischen der Anpassungsschicht und den Modulkomponenten eine identische oder ähnliche Haftreibung bzw. Rauigkeit ergibt. Bei der Verwendung von mehreren Anpassungsschichten sind diese vorzugsweise derart ausgewählt und angeordnet, dass sich auch zwischen den Anpassungsschichten eine identische oder ähnliche Haftreibung bzw. Rauigkeit ergibt.
• Die wenigstens eine Anpassungsschicht kann als Platte ausgebildet sein.
• Es kann sich bei den beiden Modulkomponenten um nicht-optische Bauteile handeln. Es kann sich bei der ersten Modulkomponente auch um eine Optik bzw. eine Komponente handeln die geeignet bzw. vorgesehen ist eine optische Oberfläche mittelbar oder unmittelbar aufzunehmen bzw. diese auszubilden. Bei der zweiten Modulkomponente kann es sich in diesem Fall vorzugsweise um ein Fassung handeln.
  Die erfindungsgemäße Lösung kann grundsätzlich auch in anderen Bereichen bei denen thermal belastete Schraubverbindungseinrichtungen oder ähnliche Verbindungstechnologien ein Problem darstellen können, eingesetzt werden.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, sich der erste thermische Ausdehnungskoeffizient der ersten Modulkomponente von dem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten der zweiten Modulkomponente unterscheidet.
• Von besonderem Vorteil ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf eine Situation, bei der die Modulkomponenten unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. In einer derartigen Situation zeigen die Modulkomponenten besonders große Unterschiede in ihrer thermischen Ausdehnung, was ein thermisches Springen begünstigt.
• Sind der erste thermische Ausdehnungskoeffizient und der zweite thermische Ausdehnungskoeffizient gleich, so kann die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung insbesondere beim Auftreten von Temperaturgradienten zwischen den Modulkomponenten von Vorteil sein.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der jeweilige thermische Ausdehnungskoeffizient der wenigstens einen Anpassungsschicht zwischen dem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten der ersten Modulkomponente und dem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten der zweiten Modulkomponente liegt.
• Ein zwischen dem ersten und dem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten angesiedelter Ausdehnungskoeffizient der wenigstens einen Anpassungsschicht hat den Vorteil, dass hierdurch die Anpassungsschicht besonders gut vermittelnd zwischen den Ausdehnungen der ersten und der zweiten Modulkomponente wirken kann. Dies kann insbesondere eine Auswahl der Materialien für die wenigstens eine Anpassungsschicht hinsichtlich ihrer elastischen Eigenschaften und ihrer geometrischen Abmessungen erleichtern.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass mehrerer Anpassungsschichten derart angeordnet sind, dass die jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie der erste und der zweite thermische Ausdehnungskoeffizient, vorzugsweise äquidistant, nach ihrer Größe geordnet sind.
• Im Rahmen der Erfindung hat sich eine spezielle Anordnung von mehreren Anpassungsschichten als besonders vorteilhaft herausgestellt. Hierbei werden die Anpassungsschichten derart angeordnet, dass die Abstände zwischen den jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Anpassungsschichten sowie dem ersten und dem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten äquidistant sind.
• Ist beispielsweise der erste thermische Ausdehnungskoeffizient kleiner als der zweite thermische Ausdehnungskoeffizient so ist es von Vorteil, wenn die jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Anpassungsschichten ihrer Größe nach vom ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten zum zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten derart geordnet sind, dass die Abstände zwischen den jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten jeweils gleich groß sind.
• Bei der Auswahl der thermischen Ausdehnungskoeffizienten kann vorzugsweise gemäß der Formel (1) verfahren werden. In der Formel (1) bezeichnet CTE_i den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der i-ten Anpassungsschicht ab der zweiten Modulkomponente. CTE_Bottom bezeichnet den zweiten Ausdehnungskoeffizienten und CTE_Top bezeichnet den ersten Ausdehnungskoeffizienten. Die Gesamtzahl der Anpassungsschichten wird mit n bezeichnet. $$CT{E}_i=CT{E}_{Bottom}+i\cdot \frac{CT{E}_{Top}-CT{E}_{Bottom}}{n+1}$$

  
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Kontaktflächen entlang der Schraubverbindungseinrichtungen angeordnet sind.
• Eine Anordnung der Kontaktflächen entlang der Schraubverbindungseinrichtungen hat den Vorteil, dass die Kontaktflächen in einem Bereich angeordnet sind, in welchem sich durch die von den Schraubverbindungen aufgebrachten Verbindungskraft ein Verspannungskraftkegel ausbildet. Dies ermöglicht eine besonders stabile Verbindung zwischen den einzelnen Anpassungsschichten.
• Es kann vorgesehen sein, dass die Kontaktflächen lediglich entlang der Schraubverbindungseinrichtungen ausgebildet sind. Hierzu kann vorgesehen sein, dass beispielsweise die Kontaktflächen einer jeweiligen Anpassungsschicht durch Haltestege miteinander verbunden sind, welche zu den jeweils benachbarten Haltestegen einer anderen Anpassungsschicht beabstandet sind und/oder mit den benachbarten Haltestegen keinen kraftschlüssigen Kontakt in einem relevanten Maße ausbilden können. Es kann, mit anderen Worten, somit vorgesehen sein, dass die Anpassungsschichten abseits der Kontaktflächen lediglich Haltestege ausbilden.
• Eine entlang einer Schraubverbindungseinrichtung angeordnete Kontaktfläche kann vorzugsweise eine Fläche aufweisen die dem 1 bis 100-fachen, weiter bevorzugt dem 1 bis 50-fachen, noch weiter bevorzugt dem 1 bis 20-fachen, ganz besonders bevorzugt dem 1 bis 10-fachen, insbesondere dem 1 bis 5-fachen, der Fläche entspricht mit der die Schraubverbindungseinrichtung entlang der die Kontaktfläche angeordnet ist, auf eine Modulkomponente, z.B. die erste Modulkomponente, einwirkt. Bei der Fläche mit der die Schraubverbindungseinrichtung auf die erste Modulkomponente einwirkt, kann es sich insbesondere um die Unterseite eines Schraubenkopfs einer Schraube, die im Rahmen der Erfindung auch als Schraubenkontaktfläche bezeichnet wird, handeln.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Schraubverbindungseinrichtungen jeweils Schrauben aufweisen, welche derartige elastische Eigenschaften aufweisen und eine derartige Verbindungskraft aufbringen, dass die Schrauben einem durch die thermische Ausdehnung zu erwartenden Versatz der Modulkomponenten zueinander elastisch derart nachvollziehen können, dass die Querkraft zwischen den Schrauben und der ersten Modulkomponente an den Schraubenkontaktflächen kleiner ist als die Haftreibungskraft zwischen den Schrauben und der ersten Modulkomponente an den Schraubenkontaktflächen.
• Es kann vorgesehen sein, dass die Schrauben mit den Schraubenkontaktflächen an einer der beiden Modulkomponenten, beispielsweise der ersten Modulkomponente anliegen. Hierbei wird eine Haftreibungskraft zwischen den Schrauben und der ersten Modulkomponente an den Schraubenkontaktflächen ausgebildet. Zur Vermeidung des thermischen Springens ist es dann von Vorteil, wenn die Schrauben derart federn können, dass der durch die thermische Ausdehnung bedingte Versatz zwischen den Modulkomponenten nicht zu einer Querkraft führt, welche die Haftreibungskraft übersteigt, was wiederum ein thermisches Springen ermöglichen würde. Vielmehr kann es von Vorteil sein, wenn die Querkraft ausreicht, die Schrauben federnd aus ihrer Ursprungsausrichtung auszulenken.
• Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Schrauben ausreichend stabil und hart sind, um die erste und die zweite Modulkomponente zuverlässig miteinander zu verbinden und zugleich weich und elastisch genug sind, um der Querkraft in ausreichendem Maße zu folgen, um ein thermisches Springen zu verhindern.
• Es kann von besonderem Vorteil sein, wenn die Schraubverbindungseinrichtungen jeweils Schrauben mit Schraubenkontaktflächen aufweisen die geeignet sind eine hohe Haftreibungskraft zwischen den Schrauben und der zugeordneten Modulkomponente auszubilden.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Schrauben eine laterale Federkonstante von weniger als 1000 N/mm aufweisen.
• Im Rahmen der Erfindung hat sich eine laterale Federkonstante der Schrauben mit dem genannten Wert als besonders vorteilhaft herausgestellt. Die laterale Federkonstante der Schrauben ergibt sich aus deren elastischen Eigenschaften, beispielsweise dem verwendeten Material, und/oder deren Querschnittsfläche und/oder deren Länge.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Anpassungsschichten aus vakuumtauglichen Materialien ausgebildet sind.
• Die Verwendung von vakuumtauglichen Materialien ist von besonderem Vorteil, da Modulkomponenten von Projektionsbelichtungsanlagen häufig in Vakuumkammern eingesetzt werden und nicht vakuumtaugliche Materialien beispielsweise durch Ausgasungen zu Ablagerungen auf optischen Elementen führen können, welche eine Bildqualität verschlechtern können. Insbesondere kann eine Verwendung von Materialien von Vorteil sein, welche keine, insbesondere polymeren, Ausgasungen aufweisen, die durch Ablagerung eine Funktionsfähigkeit von optischen Elementen in einer Vakuumumgebung in einer Projektionsbelichtungsanlage beeinträchtigen können.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Anpassungsschicht aus
• - einer Aluminiumlegierung, insbesondere aus dem Werkstoff EN AW5083, und/oder
• - einem Edelstahl, insbesondere einem Edelstahl mit der Werkstoffnummer 1.4404, und/oder
• - einem Invar und/oder
• - einer Keramik, insbesondere einem siliziuminfiltrierten Siliziumkarbid, und/oder
• - einem Codierit und/oder
• - einem Molybdän und/oder
• - einer Titanlegierung, insbesondere aus dem Werkstoff TiAI6V4
ausgebildet ist.
• Die vorgenannten Materialien haben sich im Rahmen der Erfindung als besonders geeignet zur Verwendung und Ausbildung der Anpassungsschicht erwiesen.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Anpassungsschicht einen Elastizitätsmodul von wenigstens 60 GPa, vorzugsweise wenigstens 78 GPa und/oder einen Schubmodul von wenigstens 20 GPa, vorzugsweise wenigstens 28 GPa aufweist.
• Die vorbeschriebenen Werte des Elastizitätsmoduls und des Schubmoduls haben sich im Rahmen der Erfindung als besonders vorteilhaft zur Ausbildung der Anpassungsschichten herausgestellt, da hinreichend harte Anpassungsschichten eine vorteilhaft stabile Verbindung zwischen den Modulkomponenten ermöglichen.
• Besonders weiche Anpassungsschichten können zwar eine große Relativbewegung zwischen den Modulkomponenten ohne thermische Sprünge nachvollziehen, erschweren jedoch eine stabile und zuverlässige Verbindung der Modulkomponenten. Dies gilt insbesondere, wenn eine der Modulkomponenten zur Aufnahme beispielsweise einer Spiegelfläche vorgesehen ist, deren absolute Positionierung innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage mit höchster Präzision, beispielsweise mit Nanometerpräzision, erfolgen muss.
• Es ist demnach von Vorteil, wenn die Anpassungsschichten ausreichend stabil und hart sind, um die erste und die zweite Modulkomponente zuverlässig miteinander zu verbinden und zugleich weich und elastisch genug sind, um der Querkraft in ausreichendem Maße zu folgen, um ein thermisches Springen zu verhindern.
• Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, eine oder mehrere vorzugsweise dünne, z.B. plattenförmig ausgebildete, Anpassungsschichten zwischen den Modulkomponenten einzubauen, welche dann einen Mismatch bzw. ein Missverhältnis zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten an den jeweiligen Verbindungsflächen bzw. den Kontaktflächen auf ein erträgliches Maß reduzieren. Hierdurch können beispielsweise die Querkräfte an den jeweiligen Verbindungsstellen reduziert werden, um ein unerwünschtes, insbesondere sprunghaftes Verschieben zu verhindern.
• Die Erfindung betrifft ferner ein Modul eines Lithografiesystems mit den in Anspruch 11 genannten Merkmalen.
• Das erfindungsgemäße Modul eines Lithografiesystems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage weist wenigstens eine erste Modulkomponente mit einem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie einer ersten Verbindungsfläche und eine zweite Modulkomponente mit einem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie einer zweiten Verbindungsfläche auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Modulkomponenten mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden sind.
• Das erfindungsgemäße Modul hat den Vorteil, dass es zur stabilen und zuverlässigen Anordnung verschiedener Bauteile innerhalb einer Projektionsbelichtungsanlage geeignet ist.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Moduls kann vorgesehen sein, dass die Modulkomponenten
• - aus vakuumtauglichen Materialien ausgebildet sind und/oder
• - aus einer Aluminiumlegierung, insbesondere aus dem Werkstoff EN AW5083, ausgebildet sind und/oder
• - aus einem Edelstahl, insbesondere einem Edelstahl mit der Werkstoffnummer 1.4404, ausgebildet sind und/oder
• - aus einem Invar ausgebildet sind und/oder
• - aus einer Keramik, insbesondere einem siliziuminfiltrierten Siliziumkarbid, ausgebildet sind und/oder
• - aus einem Codierit ausgebildet sind und/oder
• - aus einem Molybdän ausgebildet sind und/oder
• - aus einer Titanlegierung, insbesondere aus dem Werkstoff TiAI6V4, ausgebildet sind und/oder
• - einen Elastizitätsmodul von wenigstens 60 GPa, vorzugsweise wenigstens 78 GPa und/oder einen Schubmodul von wenigstens 20 GPa, vorzugsweise wenigstens 28 GPa aufweisen.
• Es hat sich im Rahmen der Erfindung als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Modulkomponenten die vorbeschriebenen Eigenschaften aufweisen. Insbesondere sind diese Eigenschaften im Zusammenspiel mit den Materialeigenschaften der Anpassungsschichten der erfindungsgemäßen Vorrichtung von besonderem Vorteil.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Moduls kann vorgesehen sein, dass sich der erste thermische Ausdehnungskoeffizient der ersten Modulkomponente von dem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten der zweiten Modulkomponente unterscheidet.
• Die Verwendung von unterschiedlichen Materialien für die beiden Modulkomponenten kann von Vorteil sein, da hierdurch die erste Modulkomponente auf andere Anwendungsarten optimiert sein kann als die zweite Modulkomponente. Es kann somit der unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizient implizit durch aus anderen Gründen unterschiedlich gewählten Materialien bedingt sein.
• Ferner kann vorgesehen sein, dass die Materialien der ersten Modulkomponente und der zweiten Modulkomponente mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gezielt derart gewählt werden, dass bei einem Auftreten eines Temperaturgradienten zwischen der ersten Modulkomponente und der zweiten Modulkomponente die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten eine gleichartige Ausdehnung der beiden Modulkomponenten relativ zueinander bewirken.
• Wird beispielsweise die erste Modulkomponente in einem Betrieb einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage stärker erwärmt und weist hierdurch eine höhere Temperatur auf, während die zweite Modulkomponente weniger stark erwärmt wird und/oder benachbart zu einer Wärmesenke angeordnet ist, so ist es von Vorteil, wenn der erste thermische Ausdehnungskoeffizient kleiner gewählt wird als der zweite thermische Ausdehnungskoeffizient, insbesondere in einem relativen Verhältnis der ersten und der zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten, welches einem relativen Verhältnis der Temperaturen der ersten und zweiten Modulkomponente entspricht.
• Durch eine lineare Abhängigkeit der thermischen Ausdehnung von sowohl Temperatur als auch dem Ausdehnungskoeffizienten kann hierdurch eine Relativausdehnung der beiden Modulkomponenten zueinander nahezu vollständig vermieden werden.
• Die Erfindung betrifft ferner ein optisches Element mit den in Anspruch 14 genannten Merkmalen.
• Das erfindungsgemäße optische Element, insbesondere ein Spiegel für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage, weist eine erste Modulkomponente zur, wenigstens indirekten, Aufnahme einer optischen Oberfläche sowie eine zweite Modulkomponente zur Aufnahme der ersten Modulkomponente auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die erste Modulkomponente und die zweite Modulkomponente mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden sind und/oder dass das erfindungsgemäße optische Element ein erfindungsgemäßes Modul aufweist.
• Das erfindungsgemäße optische Element zeichnet sich durch eine vorteilhaft präzise und zuverlässige Positionierbarkeit innerhalb der EUV-Projektionsbelichtungsanlage aus.
• Die Erfindung betrifft ferner ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 15 genannten Merkmalen.
• Das erfindungsgemäße Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie umfasst ein Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eines der optischen Elemente eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist und/oder wenigstens eines der optischen Elemente ein erfindungsgemäßes Modul aufweist und/oder wenigstens eines der optischen Elemente ein erfindungsgemäßes optisches Element ist.
• Das erfindungsgemäße Lithografiesystem ist in der Lage, durch vorteilhaft stabil positionierte Bauteile, insbesondere vorteilhaft stabil positionierte optische Elemente, zuverlässig hohe Abbildungsqualitäten zu erzielen und kann über einen langen Bereich ohne kostspielige und zeitintensive Rejustage betrieben werden.
• Nachfolgend wird ferner ein vorteilhaftes Verfahren zur Verbindung wenigstens einer ersten und einer zweiten Modulkomponenten eines Lithografiesystems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, offenbart.
• Bei dem vorteilhaften Verfahren zur Verbindung wenigstens einer ersten und einer zweiten Modulkomponenten eines Lithografiesystems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, werden die erste Modulkomponente mit einem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie einer ersten Verbindungsfläche und die zweite Modulkomponente mit einem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie einer zweiten Verbindungsfläche mittels wenigstens zwei die Verbindungsflächen durchstoßenden Schraubverbindungseinrichtungen verbunden, wobei durch die Schraubverbindungseinrichtungen eine zu den Verbindungsflächen senkrechte Verbindungskraft aufgebracht wird. Vorgesehen ist dabei, dass eine unterschiedliche Wärmeausdehnung der Modulkomponenten mittels einer zwischen den Verbindungsflächen anzuordnenden Anpassungseinrichtung kompensiert wird. Die Anpassungseinrichtung weist eine Anpassungsschicht mit zwei Kontaktflächen auf, wobei die Anpassungsschicht derart angeordnet wird, dass jede der Kontaktflächen an eine der Verbindungsflächen angrenzt. Alternativ kann die Anpassungseinrichtung auch mehrere, zu einem Stapel zusammengesetzte Anpassungsschichten mit jeweils zwei Kontaktflächen auf, wobei die Anpassungsschichten des Stapels derart angeordnet werden, dass eine Kontaktfläche einer im Stapel obenliegenden Anpassungsschicht und eine Kontaktfläche einer im Stapel untenliegenden Anpassungsschicht an eine der Verbindungsflächen angrenzt und jeweils zwei der weiteren Kontaktflächen der Anpassungsschichten aneinander angrenzen. Dadurch wird eine zu erwartende Gesamtquerkraft zwischen den Modulkomponenten derart zerlegt, dass zwischen zwei Kontaktflächen bzw. zwischen einer Kontaktfläche und einer Verbindungsfläche eine durch eine thermische Ausdehnung zu erwartende Einzelquerkraft geringer ist als eine an den ursprünglich direkt aneinander angrenzenden Verbindungsflächen der Modulkomponenten auftretende Gesamtquerkraft. Hierbei werden die Anpassungsschichten des Stapels entsprechend ihren jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, ihrer jeweiligen elastischen Eigenschaften und ihrer jeweiligen geometrischen Abmessungen zwischen den Modulkomponenten angeordnet.
• Merkmale, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dem erfindungsgemäßen Modul, dem erfindungsgemäßen optischen Element und dem erfindungsgemäßen Lithografiesystem beschrieben wurden, sind auch für das offenbarte Verfahren vorteilhaft umsetzbar. Ebenso ist das offenbarte Verfahren vorteilhaft im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dem erfindungsgemäßen Modul, dem erfindungsgemäßen optischen Element und dem erfindungsgemäßen Lithografiesystem einsetzbar.
• Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, das erfindungsgemäße Modul, das erfindungsgemäße optische Element oder das erfindungsgemäße Lithografiesystem, beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.
• Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
• In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
• Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie „erstes“ oder „zweites“ etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.
• Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
• Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
• In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
• Es zeigen:
• 1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage im Meridionalschnitt;
• 2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
• 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Moduls mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
• 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Moduls mit einer in einer zweiten Ausführungsform dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung;
• 5 eine schematische Darstellung eines gattungsgemäßen Moduls ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung;
• 6 eine schematische Darstellung des mechanischen Prinzips des erfindungsgemäßen Moduls mit einer in einer dritten Ausführungsform dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung;
• 7 eine schematische Darstellung der Spannungslinien innerhalb des in 6 dargestellten Moduls;
• 8 eine vergrößerte schematische Darstellung der Spannungslinien in einem Modul nach 7, in einem Bereich in dem eine Verbindungsfläche einer ersten Modulkomponente an eine Kontaktfläche einer Anpassungsschicht angrenzt;
• 9 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Moduls mit einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor einer thermischen Ausdehnung;
• 10 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Moduls nach 9 nach einer thermischen Ausdehnung;
• 11 eine schematische, diagrammartige Darstellung des Einflusses der Anpassungsschichten auf die Querkraft; und
• 12 eine weitere schematische, diagrammartige Darstellung des Einflusses der Anpassungsschichten auf die Querkraft.
• Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 für die Mikrolithografie als Beispiel für ein Lithografiesystem beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
• Ein Beleuchtungssystem 101 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 weist neben einer Strahlungsquelle 102 eine Beleuchtungsoptik 103 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 104 in einer Objektebene 105 auf. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 104 angeordnetes Retikel 106. Das Retikel 106 ist von einem Retikelhalter 107 gehalten. Der Retikelhalter 107 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 108 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
• In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 105.
• Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 umfasst eine Projektionsoptik 109. Die Projektionsoptik 109 dient zur Abbildung des Objektfeldes 104 in ein Bildfeld 110 in einer Bildebene 111. Die Bildebene 111 verläuft parallel zur Objektebene 105. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111 möglich.
• Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 106 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 110 in der Bildebene 111 angeordneten Wafers 112. Der Wafer 112 wird von einem Waferhalter 113 gehalten. Der Waferhalter 113 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 114 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 106 über den Retikelverlagerungsantrieb 108 und andererseits des Wafers 112 über den Waferverlagerungsantrieb 114 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
• Bei der Strahlungsquelle 102 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 102 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 115, welche im Folgen-den auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 115 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 102 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 102 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser („Free-Electron-Laser“, FEL) handeln.
• Die Beleuchtungsstrahlung 115, die von der Strahlungsquelle 102 ausgeht, wird von einem Kollektor 116 gebündelt. Bei dem Kollektor 116 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 116 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 115 beaufschlagt werden. Der Kollektor 116 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung 115 und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
• Nach dem Kollektor 116 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 115 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 117. Die Zwischenfokusebene 117 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 102 und den Kollektor 116, und der Beleuchtungsoptik 103 darstellen.
• Die Beleuchtungsoptik 103 umfasst einen Umlenkspiegel 118 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 119. Bei dem Umlenkspiegel 118 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 118 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 115 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 119 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, die zur Objektebene 105 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 119 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 120, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 120 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
• Die ersten Facetten 120 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 120 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 120 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 119 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
• Zwischen dem Kollektor 116 und dem Umlenkspiegel 118 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 115 horizontal, also längs der y-Richtung.
• Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 ist dem ersten Facettenspiegel 119 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 121. Sofern der zweite Facettenspiegel 121 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 121 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 119 und dem zweiten Facettenspiegel 121 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 121 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 122. Die zweiten Facetten 122 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
• Bei den zweiten Facetten 122 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 122 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
  Die Beleuchtungsoptik 103 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator („Fly's Eye Integrator“) bezeichnet.
• Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 121 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 109 optisch konjugiert ist, anzuordnen.
• Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 121 werden die einzelnen ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 121 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 115 im Strahlengang vor dem Objektfeld 104.
• Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Objektfeld 104 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 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.
• Die Beleuchtungsoptik 103 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 116 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 118, den Feldfacettenspiegel 119 und den Pupillenfacettenspiegel 121.
• Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann der Umlenkspiegel 118 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 103 nach dem Kollektor 116 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 119 und den zweiten Facettenspiegel 121.
• Die Abbildung der ersten Facetten 120 mittels der zweiten Facetten 122 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 122 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 105 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
• Die Projektionsoptik 109 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 durchnummeriert sind.
• Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 109 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 115. Bei der Projektionsoptik 109 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 109 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 103, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 115 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
• Die Projektionsoptik 109 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 104 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 110. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111.
• Die Projektionsoptik 109 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 109 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
• Die Projektionsoptik 109 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
• Die Projektionsoptik 109 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 104 und dem Bildfeld 110 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 109, 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 122 ist genau einer der Feldfacetten 120 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 120 in eine Vielzahl an Objektfeldern 104 zerlegt. Die Feldfacetten 120 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 122.
• Die Feldfacetten 120 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 122 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 auf das Retikel 106 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 104 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 109 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
• Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 103 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
• Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 104 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 beschrieben.
• Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
• Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 121 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 109, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 121 telezentrisch auf den Wafer 112 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.
• Es kann sein, dass die Projektionsoptik 109 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 121 und dem Retikel 106 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Bauelements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
• Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 103 ist der Pupillenfacettenspiegel 121 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Feldfacettenspiegel 119 ist verkippt zur Objektebene 105 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 118 definiert ist.
• Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 121 definiert ist.
• In 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 dargestellt. Die DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 weist ein Beleuchtungssystem 201, eine Retikelstage 202 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 203, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 204 bestimmt werden, einen Waferhalter 205 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 204 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich eine Projektionsoptik 206, mit mehreren optischen Elementen, insbesondere Linsen 207, die über Fassungen 208 in einem Objektivgehäuse 209 der Projektionsoptik 206 gehalten sind, auf.
• Alternativ oder ergänzend zu den dargestellten Linsen 207 können diverse refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente, unter anderem auch Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen, vorgesehen sein.
• Das grundsätzliche Funktionsprinzip der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 sieht vor, dass die in das Retikel 203 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 204 abgebildet werden.
• Das Beleuchtungssystem 201 stellt einen für die Abbildung des Retikels 203 auf den Wafer 204 benötigten Projektionsstrahl 210 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 201 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 210 beim Auftreffen auf das Retikel 203 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
• Mittels des Projektionsstrahls 210 wird ein Bild des Retikels 203 erzeugt und von der Projektionsoptik 206 entsprechend verkleinert auf den Wafer 204 übertragen. Dabei können das Retikel 203 und der Wafer 204 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 203 auf entsprechende Bereiche des Wafers 204 abgebildet werden.
• Optional kann ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 207 und dem Wafer 204 durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex größer 1,0 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf.
• Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, insbesondere auch nicht mit dem beschriebenen Aufbau, beschränkt. Die Erfindung eignet sich für beliebige Lithografiesysteme bzw. Mikrolithografiesysteme, insbesondere jedoch für Projektionsbelichtungsanlagen, mit dem beschriebenen Aufbau. Die Erfindung eignet sich auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine geringere bildseitige numerische Apertur als jene, die im Zusammenhang mit 1 beschrieben ist. Insbesondere eignet sich die Erfindung auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine bildseitige numerische Apertur von 0,25 bis 0,5, vorzugsweise 0,3 bis 0,4, besonders bevorzugt 0,33, aufweisen. Die Erfindung sowie die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sind ferner nicht auf eine spezifische Bauform beschränkt zu verstehen.
• Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar.
• 3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Moduls 1 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2.
• Das erfindungsgemäße Modul 1 des Lithografiesystems, insbesondere der Projektionsbelichtungsanlage 100, 200 umfasst wenigstens eine erste Modulkomponente 3 mit einem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie einer ersten Verbindungsfläche 4 und eine zweite Modulkomponente 5 mit einem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie einer zweiten Verbindungsfläche 6. Die Modulkomponenten 3,5 sind mittels der Vorrichtung 2 miteinander verbunden.
• Die Vorrichtung 2 ist zur Verbindung wenigstens zweier Modulkomponenten 3,5 der Projektionsbelichtungsanlage 100,200 geeignet, wobei die erste Modulkomponente 3 den ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie die erste Verbindungsfläche 4 aufweist und die zweite Modulkomponente 5 den zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie die zweite Verbindungsfläche 6 aufweist.
• Die Vorrichtung 2 umfasst wenigstens zwei die Verbindungsflächen 4,6 durchstoßende Schraubverbindungseinrichtungen 7 zur Aufbringung einer zu den Verbindungsflächen 4,6 senkrechten Verbindungskraft 8. Ferner ist eine Anpassungseinrichtung 9 zur Kompensation einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung der Modulkomponenten 3,5 vorhanden, welche zur Anordnung zwischen den Verbindungsflächen 4,6 eingerichtet ist und zwischen den Verbindungsflächen 4,6 angeordnet ist.
• Die Anpassungseinrichtung weist im Ausführungsbeispiel nach 4 genau eine Anpassungsschicht 11 mit zwei Kontaktflächen 10 auf, wobei jede der Kontaktflächen 10 an eine der Verbindungsflächen 4,6 angrenzt.
• In den Ausführungsbeispielen nach 3 und den 6 bis 10 weist die Anpassungseinrichtung 9 mehrere, zu einem Stapel zusammengesetzte Anpassungsschichten 11 mit jeweils zwei Kontaktflächen 10 auf. Dabei ist vorgesehen, dass eine Kontaktfläche 10 einer im Stapel obenliegenden Anpassungsschicht 11 an die Verbindungsfläche 4 und eine Kontaktfläche 10 einer im Stapel untenliegenden Anpassungsschicht 11 an die Verbindungsfläche 6 angrenzt. Jeweils zwei der weiteren Kontaktflächen 10 der Anpassungsschichten 11 des Stapels sind aneinander angrenzend positioniert, so dass zwei aneinander angrenzende Anpassungsschichten 11 mittels der einander zugewandten Kontaktflächen 10 miteinander verbunden sind.
• Die genau eine Anpassungsschicht 11 nach 4 oder die Anpassungsschichten 11 eines Stapels sind derart ausgebildet, dass zwischen den Kontaktflächen 10 und den Verbindungsflächen 4,6 und bei dem Stapel der Anpassungsschichten 11 auch zwischen den aneinander angrenzenden Kontaktflächen 10 von zwei Anpassungsschichten 11 eine durch eine thermische Ausdehnung zu erwartende Querkraft 12 geringer ist, als eine Haftreibungskraft 13.
• Im Ausführungsbeispiel nach 3 und den 6 bis 10 sind die Anpassungsschichten 11 ferner entsprechend ihren jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, ihren jeweiligen elastischen Eigenschaften und ihren geometrischen Abmessungen derart angeordnet, dass die durch eine thermische Ausdehnung zu erwartende Querkraft 12 auch aufgrund der Anordnung geringer ist, als eine Haftreibungskraft 13.
• In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 2 sind die Anpassungsschichten 11 vorzugsweise aus vakuumtauglichen Materialien ausgebildet und daher besonders zum Einsatz in einer Vakuumkammer der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 geeignet.
• Die wenigstens eine Anpassungsschicht 11 sowie die Modulkomponenten 3,5 sind in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, insbesondere aus dem Werkstoff EN AW5083 und/oder einem Edelstahl, insbesondere einem Edelstahl mit der Werkstoff Nr. 1.4404, und/oder einem Invar und/oder einer Keramik, insbesondere einem siliziuminfiltrierten Siliziumkarbid und/oder einem Codierit und/oder einem Molybdän und/oder einer Titanlegierung, insbesondere aus dem Werkstoff TiAI6V4 ausgebildet.
• Die Anpassungsschichten 11 sowie die Modulkomponenten 3,5 weisen vorzugsweise einen Elastizitätsmodul von wenigstens 60 GPa, vorzugsweise wenigstens 78 GPa und/oder einen Schubmodul von wenigstens 20 GPa, vorzugsweise wenigstens 28 GPa auf. Ferner sind auch die Modulkomponenten 3,5 aus vakuumtauglichen Materialien ausgebildet.
• In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vorzugsweise der erste thermische Ausdehnungskoeffizient der ersten Modulkomponente 3 von dem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten der zweiten Modulkomponente 5.
• Ferner liegen die jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Anpassungsschichten 11 ihrer Größe nach zwischen dem ersten und dem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten.
• Vorzugsweise sind in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die mehreren Anpassungsschichten 11 derart angeordnet, dass die jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie der erste und der zweite thermische Ausdehnungskoeffizient vorzugsweise äquidistant nach ihrer Größe geordnet sind.
• Die Kontaktflächen 10 sind vorzugsweise entlang der Schraubverbindungseinrichtungen 7 angeordnet.
• In 3 sind exemplarisch zwei Anpassungsschichten 11 gezeigt, es kann auch nur eine oder mehr als zwei oder mehr als drei Anpassungsschichten 11 vorgesehen sein, z.B. drei, vier oder fünf Anpassungsschichten 11.
• 4 zeigt eine Ausführungsform des Moduls 1 bzw. der Vorrichtung 2, bei der lediglich eine Verbindungsschicht 11 zwischen den Modulkomponenten 3,5 vorgesehen ist.
• Der thermische Ausdehnungskoeffizient der einzelnen Anpassungsschicht 11 liegt vorzugsweise zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Modulkomponenten 3,5. Sollte der Mismatch zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten immer noch zu groß sein, können weitere Anpassungsschichten 11 vorgesehen und eingebaut werden, um die Querkräfte 12 auf ein akzeptables Niveau zu senken.
• 5 zeigt ein gattungsgemäßes Modul 1, bei dem keine Vorrichtung 2 vorhanden ist. Das in 5 dargestellte gattungsgemäße Modul 1 kann zum thermischen Springen neigen.
• 6 zeigt eine schematische Darstellung des Moduls 1 und der Vorrichtung 2, wobei die Darstellung das mechanische Prinzip der Erfindung vereinfacht wiedergibt. Die Kontaktflächen 10 sind annähernd ausschließlich entlang der in 6 nicht dargestellten Schraubverbindungseinrichtung 7, welche die Verbindungskraft 8 aufbringt, angeordnet. Die Anpassungsschichten 11 bilden Kontaktflächen 10 und damit einen Kraftschluss lediglich entlang der Schraubverbindungseinrichtungen 7 aus. Zwischen den Schraubverbindungseinrichtungen 7 wirken die Anpassungsschichten 11 lediglich als Verbindungselemente bzw. Haltestege. Die dargestellte Situation kann sich dadurch ergeben, dass außerhalb eines Verspannungskegels, welcher durch die Schraubverbindungseinrichtungen 7 aufgebracht wird, keine nennenswerte Haftreibungskraft 13 zwischen den Anpassungsschichten 11 untereinander und/oder den Modulkomponenten 3,5 zustande kommt.
• 7 zeigt Verspannungen und/oder Verwerfungen innerhalb der Anpassungsschichten 11 und/oder der Modulkomponenten 3,5 als Abweichungen von einem regelmäßigen Gitter. Die in 7 dargestellten Situation ergibt sich nach einer Temperaturerhöhung. Durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten ergibt sich eine unterschiedlich starke Wärmeausdehnung der ersten Modulkomponente 3 und der zweiten Modulkomponente 5. Die Anpassungsschichten 11 verhindern eine relative Ausdehnung der ersten Modulkomponente 3 relativ zur zweiten Modulkomponente 5. Die hierzu aufgebrachte Haftreibungskraft 13 führt zu Verwerfungen innerhalb der Modulkomponenten 3,5.
• 8 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Verwerfungen in der ersten Modulkomponente 3 und der Anpassungsschicht 11 in der Nähe bzw. im Bereich der ersten Verbindungsfläche 4.
• Bei der der 8 zugrundeliegenden Simulation nach der Finite-Elemente-Methode wurden die Anpassungsschichten 11 sowie die Modulkomponenten 3,5 mit einem gleichen E-Modul von 200 GPa und einer gleichen Poissonzahl von 0,28 simuliert. Ferner wurden alle Anpassungsschichten 11 sowie die Modulkomponenten 3,5 als Verbundkontaktelemente ohne Reibung und/oder Slip modelliert. Die resultierenden Querkräfte 12 können anschließend für einen gesamten Kraftpfad durch die Kontaktflächen 10 aufsummiert werden.
• 9 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform des Moduls 1 bzw. der Vorrichtung 2 in einem nicht erwärmten Zustand.
• 10 zeigt das Modul 1 bzw. die Vorrichtung 2 aus 9 in einem erwärmten Zustand, wobei sich der erste thermische Ausdehnungskoeffizient der ersten Modulkomponente 3 von dem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten der zweiten Modulkomponente 5 unterscheidet.
• Die Anpassungsschichten 10 verhindern in dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel nicht eine relative Ausdehnung der Modulkomponenten 3,5 zueinander, sondern vermindern die Gefahr eines thermischen Springens.
• In dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Schraubverbindungseinrichtungen 7 jeweils Schrauben 14 mit Schraubenkontaktflächen 15 auf. Die Schrauben 14 weisen derartige elastische Eigenschaften auf und bringen eine derartige Verbindungskraft 8 auf, dass die Schrauben 14 einen durch die thermische Ausdehnung zu erwartenden Versatz der Modulkomponenten 3,5 zueinander elastisch derart nachvollziehen können, dass die Querkraft 12 zwischen den Schrauben 14 und der ersten Modulkomponente 3 an den Schraubenkontaktflächen 15 kleiner ist als die Haftreibungskraft 13 zwischen den Schrauben 14 und der ersten Modulkomponente 3 an den Schraubenkontaktflächen 15.
• In dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Schrauben 14 vorzugsweise eine laterale Federkonstante von weniger als 1000 N/mm auf.
• 11 zeigt eine schematische diagrammartige Darstellung des Einflusses der Anzahl von Anpassungsschichten 11 auf eine Reduktion der Querkraft pro Schraube 14. Hierbei ist auf einer horizontalen X-Achse die Anzahl der Anpassungsschichten aufgetragen und auf einer vertikalen Y-Achse eine Reduktion der Querkraft 12 pro Schraube 14 in Prozent aufgetragen. Mit einer durchgezogenen Linie sind hierbei die Ergebnisse einer Finite-Elemente-Simulation dargestellt, während mit einer punktierten Linie eine Ausgleichsgerade dargestellt ist.
• In 12 ist eine schematische, diagrammartige Darstellung des Einflusses der Anzahl der Anpassungsschichten 11 auf die effektive Querkraft 12 pro Schraube 14 dargestellt. Auf einer horizontalen X-Achse ist hierbei die Anzahl der Anpassungsschichten 11 aufgetragen, während auf einer vertikalen Y-Achse die effektive Querkraft 12 pro Schraube 14 in Newton innerhalb eines Finite-Elemente-Simulationsexperimentes aufgetragen ist. Aus dem in 12 dargestellten Diagramm ist ersichtlich, dass die effektive Querkraft 12 pro Schraube 14 in Newton mit der Anzahl der Anpassungsschichten 11 abfällt.
• Die in den 1 und 2 dargestellten optischen Elemente 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207, insbesondere die Spiegel Mi für die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100, weisen vorzugsweise die erste Modulkomponente 3 zur, wenigstens indirekten, Aufnahme bzw. zur Ausbildung einer optischen Oberfläche und die zweite Modulkomponente 5 zur Aufnahme der ersten Modulkomponente 3 auf. Bei wenigstens einem der optischen Elemente 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 der Projektionsbelichtungsanlage sind die erste Modulkomponente 3 und die zweite Modulkomponente 5 mittels der Vorrichtung 2 miteinander verbunden. Alternativ oder zusätzlich weist wenigstens eines der optischen Elemente 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 das Modul 1 auf.
• Bezugszeichenliste

1

Modul

2

Vorrichtung

3

erste Modulkomponente

4

erste Verbindungsfläche

5

zweite Modulkomponente

6

zweite Verbindungsfläche

7

Schraubverbindungseinrichtung

8

Verbindungskraft

9

Anpassungseinrichtung

10

Kontaktfläche

11

Anpassungsschicht

12

Querkraft

13

Haftreibungskraft

14

Schraube

15

Schraubenkontaktflächen

100

EUV-Projektionsbelichtungsanlage

101

Beleuchtungssystem

102

Strahlungsquelle

103

Beleuchtungsoptik

104

Objektfeld

105

Objektebene

106

Retikel

107

Retikelhalter

108

Retikelverlagerungsantrieb

109

Projektionsoptik

110

Bildfeld

111

Bildebene

112

Wafer

113

Waferhalter

114

Waferverlagerungsantrieb

115

EUV- / Nutz- / Beleuchtungsstrahlung

116

Kollektor

117

Zwischenfokusebene

118

Umlenkspiegel

119

erster Facettenspiegel / Feldfacettenspiegel

120

erste Facetten / Feldfacetten

121

zweiter Facettenspiegel / Pupillenfacettenspiegel

122

zweite Facetten / Pupillenfacetten

200

DUV-Projektionsbelichtungsanlage

201

Beleuchtungssystem

202

Retikelstage

203

Retikel

204

Wafer

205

Waferhalter

206

Projektionsoptik

207

Linse

208

Fassung

209

Objektivgehäuse

210

Projektionsstrahl

Mi

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 10115915 A1 [0014]
• US 2019/0086823 A1 [0015]
• DE 102013104159 A1 [0016]
• EP 0394828 A1 [0017]
• US 2017/0153552 A1 [0018]
• WO 2007/010011 A2 [0019]
• US 2008/0002170 A1 [0020]
• DE 102018207454 A1 [0021]
• DE 102014224418 A1 [0022]
• DE 102008009600 A1 [0109, 0113]
• US 2006/0132747 A1 [0111]
• EP 1614008 B1 [0111]
• US 6573978 [0111]
• US 2018/0074303 A1 [0129]

Claims (15)

1. Vorrichtung (2) zur Verbindung wenigstens einer ersten und einer zweiten Modulkomponenten (3,5) eines Lithografiesystems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage (100, 200), - wobei die erste Modulkomponente (3) einen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie eine erste Verbindungsfläche (4) aufweist und die zweite Modulkomponente (5) einen zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie eine zweite Verbindungsfläche (6) aufweist, - aufweisend wenigstens zwei, die Verbindungsflächen (4,6) durchstoßende Schraubverbindungseinrichtungen (7) zur Aufbringung einer zu den Verbindungsflächen (4,6) senkrechten Verbindungskraft (8), dadurch gekennzeichnet, dass - eine Anpassungseinrichtung (9) zur Kompensation einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung der Modulkomponenten (3,5) vorgesehen ist, welche zur Anordnung zwischen den Verbindungsflächen (4,6) eingerichtet ist, wobei - die Anpassungseinrichtung (9) eine Anpassungsschicht (11) mit zwei Kontaktflächen (10) aufweist, wobei jede der Kontaktflächen (10) an eine der Verbindungsflächen (4,6) angrenzt, oder die Anpassungseinrichtung (9) mehrere, zu einem Stapel zusammengesetzte Anpassungsschichten (11) mit jeweils zwei Kontaktflächen (10) aufweist, wobei eine Kontaktfläche (10) einer im Stapel obenliegenden Anpassungsschicht (11) und eine Kontaktfläche (10) einer im Stapel untenliegenden Anpassungsschicht (11) an eine der Verbindungsflächen (4,6) angrenzt und jeweils zwei der weiteren Kontaktflächen (10) der Anpassungsschichten (11) aneinander angrenzen, wobei - die eine Anpassungsschicht (11) oder die Anpassungsschichten (11) derart ausgebildet und entsprechend ihren jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, ihren jeweiligen elastischen Eigenschaften und ihren geometrischen Abmessungen derart angeordnet ist bzw. sind, dass zwischen den Kontaktflächen (10) und den Verbindungsflächen (4,6) und bei dem Stapel der Anpassungsschichten (11) auch zwischen den aneinander angrenzenden Kontaktflächen (10) von zwei Anpassungsschichten (11) eine durch eine thermische Ausdehnung zu erwartende Querkraft (12) geringer ist, als eine Haftreibungskraft (13).
2. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste thermische Ausdehnungskoeffizient der ersten Modulkomponente (3) von dem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten der zweiten Modulkomponente (5) unterscheidet.
3. Vorrichtung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige thermische Ausdehnungskoeffizient der wenigstens einen Anpassungsschicht (11) zwischen dem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten der ersten Modulkomponente (3) und dem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten der zweiten Modulkomponente (5) liegt.
4. Vorrichtung (2) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Anpassungsschichten (11) derart angeordnet sind, dass die jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie der erste und der zweite thermische Ausdehnungskoeffizient, vorzugsweise äquidistant, nach ihrer Größe geordnet sind.
5. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (10) entlang der Schraubverbindungseinrichtungen (7) angeordnet sind.
6. Vorrichtung (2) nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubverbindungseinrichtungen (7) jeweils Schrauben (14) aufweisen, welche derartige elastische Eigenschaften aufweisen und eine derartige Verbindungskraft (8) aufbringen, dass die Schrauben (14) einen durch die thermische Ausdehnung zu erwartenden Versatz der Modulkomponenten (3,5) zueinander elastisch derart nachvollziehen können, dass die Querkraft (12) zwischen den Schrauben (14) und der ersten Modulkomponente (3) an den Schraubenkontaktflächen (15) kleiner ist, als die Haftreibungskraft (13) zwischen den Schrauben (14) und der ersten Modulkomponente (3) an den Schraubenkontaktflächen (15).
7. Vorrichtung (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben (14) eine laterale Federkonstante von weniger als 1000 N/mm aufweisen.
8. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsschichten (11) aus vakuumtauglichen Materialien ausgebildet sind.
9. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Anpassungsschicht (11) aus - einer Aluminiumlegierung, insbesondere aus dem Werkstoff EN AW5083, und/oder - einem Edelstahl, insbesondere einem Edelstahl mit der Werkstoffnummer 1.4404, und/oder - einem Invar und/oder - einer Keramik, insbesondere einem siliziuminfiltrierten Siliziumkarbid, und/oder - einem Codierit und/oder - einem Molybdän und/oder - einer Titanlegierung, insbesondere aus dem Werkstoff TiAI6V4, ausgebildet ist.
10. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Anpassungsschicht (11) einen Elastizitätsmodul von wenigstens 60 GPa, vorzugsweise wenigstens 78 GPa und/oder einen Schubmodul von wenigstens 20 GPa, vorzugsweise wenigstens 28 GPa aufweist.
11. Modul (1) eines Lithografiesystems, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage (100, 200), aufweisend wenigstens - eine erste Modulkomponente (3) mit einem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie einer ersten Verbindungsfläche (4), und - eine zweite Modulkomponente (5) mit einem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie einer zweiten Verbindungsfläche (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Modulkomponenten (3, 5) mittels einer Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 verbunden sind.
12. Modul (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulkomponenten (3,5) - aus vakuumtauglichen Materialien ausgebildet sind und/oder - aus einer Aluminiumlegierung, insbesondere aus dem Werkstoff EN AW5083, ausgebildet sind und/oder - aus einem Edelstahl, insbesondere einem Edelstahl mit der Werkstoffnummer 1.4404, ausgebildet sind und/oder - aus einem Invar ausgebildet sind und/oder - aus einer Keramik, insbesondere einem siliziuminfiltrierten Siliziumkarbid, ausgebildet sind und/oder - aus einem Codierit ausgebildet sind und/oder - aus einem Molybdän ausgebildet sind und/oder - aus einer Titanlegierung, insbesondere aus dem Werkstoff TiAI6V4, ausgebildet sind und/oder - einen Elastizitätsmodul von wenigstens 60 GPa, vorzugsweise wenigstens 78 GPa und/oder einen Schubmodul von wenigstens 20 GPa, vorzugsweise wenigstens 28 GPa aufweisen.
13. Modul (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste thermische Ausdehnungskoeffizient von dem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten unterscheidet.
14. Optisches Element (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207), insbesondere Spiegel (Mi) für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage (100), mit einer ersten Modulkomponente (3) zur, wenigstens indirekten, Aufnahme einer optischen Oberfläche und einer zweiten Modulkomponente (5) zur Aufnahme der ersten Modulkomponente (3), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Modulkomponente (3) und die zweite Modulkomponente (5) mittels einer Vorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 verbunden sind und/oder das optische Element (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) ein Modul (1) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13 aufweist.
15. Lithografiesystem, insbesondere Projektionsbelichtungsanlage (100, 200) für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem (101, 201) mit einer Strahlungsquelle (102) sowie einer Optik (103, 109, 206), welche wenigstens ein optisches Element (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass - wenigstens eines der optischen Elemente (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) eine Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist und/oder - wenigstens eines der optischen Elemente (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) ein Modul (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13 aufweist, und/oder - wenigstens eines der optischen Elemente (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) ein optisches Element (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) nach Anspruch 14 ist.

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