DE102022205815A1

DE102022205815A1 - Komponente für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie und Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102022205815A1
Application number: DE102022205815.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Groiss
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-06-08
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2023-12-14
Also published as: TW202349134A; WO2023237452A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Komponente (50,70) für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie (1,101) mit mindestens zwei miteinander verbundenen Bauteilen (51,55,71,75), wobei die Bauteile (51,55,71,75) in mindestens einer Ebene zueinander positioniert werden können und die Position und Ausrichtung über zwei Kontaktflächen (53,54,73,74) bestimmt wird. Dabei ist die Verbindung in der mindestens einen Ebene formschlüssig ausgebildet. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage (1,101) für die Halbleiterlithografie.

Description

Die Erfindung betrifft eine Komponente für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie.
Für Projektionsbelichtungsanlagen bestehen extrem hohe Anforderungen an die Abbildungsgenauigkeit, die maßgeblich von der Positionierung der optischen Elemente einer Projektionsbelichtungsanlage abhängt.
Diese Anforderungen werden von Generation zu Generation höher und wirken sich direkt auch auf die Positionierung von Bauteilen, wie beispielsweise Aktuatoren und Sensoren oder Endanschläge zur Ausrichtung und Begrenzung der Bewegung von optischen Elementen der Projektionsbelichtungsanlage, aus. Die Kombination von hoher Genauigkeit und hoher Positionsstabilität bei teilweise hohen Belastungen, wie beispielsweise ungeplante Kollisionen mit einem Endanschlag auf Grund einer Fehlfunktion der Ansteuerung oder Belastungen durch Erdbeben führen dazu, dass die aus dem Stand der Technik bekannten hoch genauen auf Reibschluss beruhenden Verbindungen zwischen zwei Bauteilen oftmals nicht mehr ausreichen, um diese Anforderungen zu erfüllen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
Eine erfindungsgemäße Komponente für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie umfasst mindestens zwei miteinander verbundene Bauteile, wobei die Bauteile in mindestens einer Ebene zueinander positioniert werden können und wobei die Position und Ausrichtung über zwei Kontaktflächen bestimmt wird.
Erfindungsgemäß ist die Verbindung in der mindestens einen Ebene formschlüssig ausgebildet. Durch die formschlüssige Ausbildung der Verbindung in der Ebene kann erreicht werden, dass eine Translation in x/y-Richtung, also parallel zu der Ebene und eine Rotation um die z-Achse, also um eine zu der Ebene senkrechten Achse, unterbunden werden kann.
Eine besonders genaue Fixierung der Bauteile gegeneinander kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass der Winkel zwischen den beiden Kontaktflächen 90° beträgt. Dadurch kann die Position der beiden Bauteile zueinander in die x-Richtung und die y-Richtung unabhängig voneinander durch Anpassen der jeweiligen korrespondierenden Kontaktfläche eingestellt werden.
Anpassungen hinsichtlich der Positionierung bzw. Ausrichtung der Bauteile können beispielsweise dadurch vorgenommen werden, dass an mindestens einer der Kontaktflächen zwischen den Bauteilen ein Abstandselement angeordnet ist.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann insbesondere gewährleistet werden, dass die Bauteile mit einer Toleranz von kleiner als 67 mrad und kleiner als 30 µm zueinander ausgerichtet werden.
In einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung ist bei einem der beiden Bauteile die Länge der beiden Kontaktflächen unterschiedlich lang ausgebildet. In diesem Fall bewirkt die längere Kontaktfläche eine bessere Positionierung im Hinblick auf eine Rotation um die z-Achse und schafft weiterhin einen längeren Hebelarm, welcher ein in der Ebene wirkendes Moment besser aufnimmt als ein kurzer Hebelarm und damit die Belastung auf den Kontaktpunkt verringert.
Insbesondere können zwischen den beiden Bauteilen drei Kontaktflächen ausgebildet sein.
Dadurch, dass zwischen den Bauteilen ein Keil angeordnet ist, kann auf besonders einfache Weise eine Fixierung der beiden Bauteile zueinander erreicht werden.
Alternativ oder zusätzlich hierzu können die Bauteile auch mit Schrauben miteinander verbunden werden.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn mindestens eine, insbesondere zwei Kontaktflächen eines der Bauteile eine Entkopplung aufweist. In diesem Fall können herstellungsbedingte Winkelfehler durch die Entkopplung ausgeglichen werden. Dabei stellen die Entkopplungen ein flächiges Anliegen an allen Seiten sicher.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
2 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die DUV-Projektionslithografie,
3 eine aus dem Stand der Technik bekannte Lösung,
4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindung,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindung, und
6 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindung.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sind hierbei nicht einschränkend verstanden.
Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer 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.
Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45° gegenüber der Normalenrichtung der Spiegeloberfläche, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (Gl-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe 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 β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.
Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die 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 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.
Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
2 zeigt schematisch im Meridionalschnitt eine weitere Projektionsbelichtungsanlage 101 für die DUV-Projektionslithografie, in welcher die Erfindung eben-falls zur Anwendung kommen kann.
Der Aufbau der Projektionsbelichtungsanlage 101 und das Prinzip der Abbildung ist vergleichbar mit dem in 1 beschriebenen Aufbau und Vorgehen. Gleiche Bauteile sind mit einem um 100 gegenüber 1 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet, die Bezugszeichen in 2 beginnen also mit 101.
Im Unterschied zu einer wie in 1 beschriebenen EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 können auf Grund der größeren Wellenlänge der als Nutzlicht verwendeten DUV-Strahlung 116 im Bereich von 100 nm bis 300 nm, insbesondere von 193 nm, in der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 101 zur Abbildung beziehungsweise zur Beleuchtung refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elementen 117, wie beispielsweise Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen verwendet werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst dabei im Wesentlichen ein Beleuchtungssystem 102, einen Retikelhalter 108 zur Aufnahme und exakten Positionierung eines mit einer Struktur versehenen Retikels 107, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 113 bestimmt werden, einen Waferhalter 114 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 113 und einem Projektionsobjektiv 110, mit mehreren optischen Elementen 117, die über Fassungen 118 in einem Objektivgehäuse 119 des Projektionsobjektives 110 gehalten sind.
Das Beleuchtungssystem 102 stellt eine für die Abbildung des Retikels 107 auf dem Wafer 113 benötigte DUV-Strahlung 116 bereit. Als Quelle für diese Strahlung 116 kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung 116 wird in dem Beleuchtungssystem 102 über optische Elemente derart geformt, dass die DUV-Strahlung 116 beim Auftreffen auf das Retikel 107 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Der Aufbau der nachfolgenden Projektionsoptik 110 mit dem Objektivgehäuse 119 unterscheidet sich außer durch den zusätzlichen Einsatz von refraktiven optischen Elementen 117 wie Linsen, Prismen, Abschlussplatten prinzipiell nicht von dem in 1 beschriebenen Aufbau und wird daher nicht weiter beschrieben.
3 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Verbindung zwischen einem ersten inneren Bauteil 31 und einem zweiten äußeren Bauteil 35 einer Komponente 30, wobei in der 3 ein Schnitt durch die Komponente 30 im Bereich der Verbindung dargestellt ist. Die Komponente 30 kann Teil einer der in der 1 und in der 2 erläuterten Projektionsbelichtungsanlage 1, 101 sein. Insbesondere kann es sich bei dem äußeren Bauteil 35 um einen Teil einer Tragstruktur, eines sogenannten Force Frames einer Projektionsbelichtungsanlage handeln; das innere Bauteil 31 kann beispielsweise Teil eines Endanschlages zur Transportsicherung oder auch für den Betrieb sein. Eine Verbindungsgeometrie 36 des äußeren Bauteils 35 weist eine Ausnehmung 37 auf, welche an drei Seiten zumindest teilweise durch zwei in y-Richtung ausgebildeten Flächen und eine senkrecht dazu ausgebildete Fläche in x-Richtung begrenzt wird und welche auf der der in x-Richtung ausgebildeten Fläche gegenüberliegenden vierten Seite durch eine Schräge 38 begrenzt wird. Dabei ist die in x-Richtung ausgebildete Fläche als eine erste Kontaktfläche 39 und eine der Flächen in y-Richtung als zweite Kontaktfläche 40 zur Positionierung des ersten Bauteils 31 zum zweiten Bauteil 35 ausgebildet. Die Verbindungsgeometrie 32 des inneren Bauteils 31 weist in x-Richtung eine zur Kontaktfläche 39 des äußeren Bauteils 35 korrespondierende Kontaktfläche 33 und in y-Richtung eine zur Kontaktfläche 40 des äußeren Bauteils 35 korrespondierende zweite Kontaktfläche 34 auf. Die Kontaktfläche 34 des inneren Bauteils 31 in y-Richtung ist dabei in der in der 3 dargestellten Ausführungsform näherungsweise als Kontaktlinie mit einer Ausdehnung in z-Richtung, also senkrecht zur Zeichenebene ausgebildet, um eine Doppelpassung der beiden Flächen 33, 34 zu vermeiden. Die Kontaktfläche 33 definiert dabei die Ausrichtung der beiden Bauteile 31, 35 in y-Richtung und in der Rotation um die z-Achse zueinander und die Kontaktfläche 34 die Position in x-Richtung. Die Bauteile 31, 35 werden in y-Richtung durch einen Keil 41, welcher zwischen der Schräge 38 und einer parallel zur Kontaktfläche 33 der inneren Verbindungsgeometrie 32 ausgebildeten Fläche 42 angeordnet ist, formschlüssig verbunden. Dagegen werden die Bauteile 31, 35 in x-Richtung durch die von dem Keil 41 in y-Richtung bewirkte Kraft auf die Fläche 40 und der zwischen dem Keil 41 und der Fläche 42 auftretenden Reibung lediglich reibschlüssig verbunden. Dies kann bei einer Belastung der Verbindung in x-Richtung, wie in der 3 durch einen Pfeil dargestellt, zu einer Bewegung des inneren Bauteils 31 gegenüber dem äußeren Bauteil 35 führen. Die Positionierung der beiden Bauteile 31, 35 zueinander wird über die Anpassung einer oder beider Verbindungsgeometrien 32, 36 beziehungsweise durch das Einlegen von in der 3 nicht dargestellten Abstandselementen die Position des inneren 31 und des äußeren Bauteils 35 eingestellt.
4 zeigt eine erfindungsgemäße Verbindung zwischen einem inneren Bauteil 51 und einem äußeren Bauteil 55 einer Komponente 50, in welcher wiederum ein Schnitt im Bereich der Verbindung der beiden Bauteile 51, 55 dargestellt ist. Die Komponente 50 kann Teil einer der in der 1 und in der 2 erläuterten Projektionsbelichtungsanlage 1, 101 sein. Eine Verbindungsgeometrie 52 des inneren Bauteils 51 umfasst wiederum zwei Kontaktflächen 53, 54, welche rechtwinklig zueinander ausgebildet sind. Eine dritte Fläche 62 ist zu den beiden anderen Kontaktflächen 53, 54 jeweils zu 45° ausgerichtet. Die drei Flächen 53, 54, 62 bilden im gezeigten Beispiel also die Seiten eines gedachten rechtwinkligen, gleichschenkligen Dreiecks, wobei aus fertigungstechnischen Gründen die den rechten Winkel aufweisende Spitze entfernt wurde und die dieser Spitze gegenüberliegende Seite zumindest teilweise abgesetzt ist. Eine Verbindungsgeometrie 56 des äußeren Bauteils 55 weist eine Ausnehmung 57 auf, welche im unteren Bereich trapezartig ausgebildet ist und auf der gegenüberliegenden Seite durch eine Schräge 58 begrenzt wird. Der Öffnungswinkel der trapezartigen Ausnehmung 57 beträgt korrespondierend zu den beiden Kontaktflächen 53, 54 der Verbindungsgeometrie 52 des inneren Bauteils 51 90 Grad. Das innere Bauteil 51 wird durch einen zwischen der Schräge 58 und der dritten Fläche 62 der Verbindungsgeometrie 52 angeordneten Keil 61 in alle Richtungen der Schnittebene (x-y-Ebene) formschlüssig mit dem äußeren Bauteil 55 verbunden. Beispielhaft sind in der 4 in Form eines Pfeils eine Kraft in positive y-Richtung auf das innere Bauteil 51 dargestellt und ebenfalls in Form eines Pfeils die resultierenden Kräfte in negativer y-Richtung dargestellt. Während die Kraft in positive y-Richtung durch den Keil 61 und die Schräge 58 durch den Formschluss aufgenommen wird, verteilt sich die Kraft in negativer y-Richtung auf die beiden in der in der 4 dargestellten Ausführungsform +/- 45° zu der y-Achse ausgebildeten Kontaktflächen 53, 54 der Verbindungsgeometrie 52 des inneren Bauteils 51 und wird durch deren Formschluss aufgenommen. Zwischen den Flächen 53, 54, 62 der inneren Verbindungsgeometrie 52 und den korrespondierenden Flächen 59, 60 der äußeren Verbindungsgeometrie 56 bzw. des Keils 61 können wie in der Figur gezeigt zur Einstellung der Position und Ausrichtung zwischen dem inneren Bauteil 51 und dem äußeren Bauteil 55 Abstandselemente 63 angeordnet sein. Der Keil 61 spannt die Verbindung vor, so dass auch im Fall von im Betrieb oder beim Transport auftretenden Kräften der Formschluss sichergestellt ist. Kräfte können auch durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten und damit unterschiedliche thermische Ausdehnungen des inneren 51 und äußeren Bauteils 55 entstehen.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindung zwischen einem inneren Bauteil 71 und einem äußeren Bauteil 75 einer Komponente 70, wobei ein Schnitt durch die Komponente 70 im Bereich der Verbindung dargestellt ist. Die Komponente 70 kann Teil einer der in der 1 und in der 2 erläuterten Projektionsbelichtungsanlage 1, 101 sein.
Die Verbindungsgeometrie 72 des inneren Bauteils 71 ist prinzipiell entsprechend der in der 4 erläuterten Verbindungsgeometrie 52 ausgebildet. Die in der 5 rechts dargestellte erste Kontaktfläche 73 der inneren Verbindungsgeometrie 72 ist jedoch größer ausgebildet als die zweite Kontaktfläche 74 der inneren Verbindungsgeometrie 72. Wie weiter oben bereits erläutert, ist eine der Kontaktflächen 73, 74 diejenige Kontaktfläche, welche die Ausrichtung der Bauteile zueinander bestimmt. In der in der 5 dargestellten Ausführungsform ist dies die größere Kontaktfläche 73, da die Genauigkeit der Ausrichtung und Position des inneren Bauteils 51 zu äußeren Bauteil 55 von der Größe der Kontaktfläche 73 abhängt.
Zudem hat eine große Kontaktfläche den Vorteil, dass der Hebelarm 86.1 zwischen einem Angriffspunkt 84.1 eines Momentes auf das innere Bauteil 71 und dem äußersten Kontaktpunkt 85.1 auf der Kontaktfläche 73 maximiert werden kann, wodurch die Belastung auf die Kontaktfläche 73 minimiert wird. Die in der 5 links dargestellte kleinere Kontaktfläche 74 der inneren Verbindungsgeometrie 72 umfasst eine Entkopplung 87 und ist dadurch gegenüber der inneren Verbindungsgeometrie 72 derart entkoppelt, dass sich ein fertigungsbedingter Winkelfehler zwischen den Kontaktflächen 73, 74 der inneren Verbindungsgeometrie 72 und der Kontaktflächen 79, 80 der Ausnehmung 77 der äußeren Verbindungsgeometrie 76 ausgleicht.
Dadurch kann eine flächige Anlage der Kontaktflächen 73, 74, 79, 80 aneinander sichergestellt werden. Die zur Schräge 78 der äußeren Verbindungsgeometrie 76 gerichtete Fläche 82 der inneren Verbindungsgeometrie 72 ist aus denselben Gründen ebenfalls gegenüber der Verbindungsgeometrie 72 entkoppelt. Die Entkopplung 88 ist dabei derart ausgebildet, dass der Drehpunkt der Entkopplung 88 einen minimalen Abstand zur entkoppelten Fläche 73, 82 hat. Insbesondere kann die Entkopplung 88 derart ausgebildet sein, dass der Drehpunkt in der Kontaktfläche zwischen dem Keil 81 und der Fläche 82 liegt.
Zur Minimierung der Momente und damit der Belastung auf die Entkopplung 88 ist in der in der 5 dargestellten Ausführungsform ein Entkopplungselement 83 zwischen dem Keil 81 und der Fläche 82 angeordnet. Das Entkopplungselement 83 wird durch einen Anschlag 89 daran gehindert, bei der Montage in Montagerichtung, welche in der 5 durch einen Pfeil angedeutet ist, über das Ende der Fläche 82 geschoben zu werden. Das Entkopplungselement 83 überträgt beim Vorspannen der Verbindung, also bei einer Bewegung des Keils 81 nach links, keine Kräfte in x-Richtung auf das innere Bauteil 71, da diese über den Anschlag 89 aufgenommen werden, wodurch nur die für den Formschluss und eine Vorspannkraft benötigten Kräfte in die y-Richtung übertragen werden.
Die Wirkweise des Formschlusses wird in der 5 durch beispielhaft eingezeichnete Momente, Hebelarme und Kräfte grafisch dargestellt. In einem Momentangriffspunkt 84.1 in der Mitte der inneren Verbindungsgeometrie 72 greift ein Moment im Uhrzeigersinn an. Das Moment wird über einen Hebelarm 86.1 auf einen Kontaktpunkt 85.1 auf der Kontaktfläche 73 übertragen, was in der 5 durch eine als Pfeil dargestellte Kraft verdeutlicht ist. Weiterhin sind noch ein Moment entgegen des Uhrzeigersinns um den gleichen Angriffspunkt 84.1 mit dem Hebelarm 86.2 und Kontaktpunkt 85.2 und je ein Moment um einen Angriffspunkt 84.2 und 84.3 mit den Hebelarmen 86.3 und 86.4 und Kontaktpunkten 85.3 dargestellt, welche alle durch Formschluss, also über einen Hebelarm 86.1, 86.2, 86.3 und eine Kraft senkrecht zu einer Kontaktfläche 73, 74, 79, 80 oder in Richtung des Keils 81, aufgenommen werden. Die Kontaktpunkte 85.1, 85.2, 85.3 sind in der 5 als Rechtecke dargestellt. Weiterhin ist ein Inkreis 90 des bereits weiter oben angesprochenen gedachten Dreiecks dargestellt, welcher die Kontaktflächen 79, 80 und die Fläche 82 berührt. Die Kontaktpunkte 91.1, 91.2, 91.3 des Inkreises 90 werden in der 5 als kleine Quadrate dargestellt und sind die Orte, an welchen das Moment um den Angriffspunkt 84.1 nur durch Reibung, also durch Reibschluss, aufgenommen werden könnte.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Verbindung einer Komponente 70, wobei der Formschluss zwischen den beiden Bauteilen 71, 75 durch eine Verschraubung 92, 94, 96 der Verbindung der inneren Verbindungsgeometrie 72 des inneren Bauteils 71 mit der Verbindungsgeometrie 76 des äußeren Bauteils 75 realisiert ist. Die Verschraubungen 92, 94 sind in den Kontaktflächen 73, 74 bzw. 79, 80 ausgebildet, wobei die Verschraubungen 92, 94 in der in der 6 gezeigten Ausführungsform zwei Schrauben 93, 95 umfassen. Die Längsachsen der Schrauben 93, 95 sind senkrecht zu den Kontaktflächen 73, 74, 79, 80 ausgebildet, so dass der Formschluss durch die Schrauben 93, 95 gewährleistet ist. Alternativ kann auch eine zentrale Verschraubung 96 mit einer Schraube 97 die innere Verbindungsgeometrie 72 mit der äußeren Verbindungsgeometrie 76 formschlüssig verbinden, wobei dies nur für eine unendlich biegesteife Schraube 97 gilt. Wie in der 5 bereits erläutert, sind auch in der 6 ein auf die innere Verbindungsgeometrie 72 wirkendes beispielhaftes Moment, Hebelarme 86.1, 86.2 und Kräfte zur Verdeutlichung der Wirkweise des Formschlusses, dargestellt. Die in der 6 erläuterte Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Keil 81 nicht mehr benötigt wird und die Produktionskosten der Verbindung vorteilhaft minimiert werden. Die Ecken der inneren Verbindungsgeometrie 92 werden insbesondere bei mehrfachem Einbau und Ausbau zur Einstellung der Position und Ausrichtung zwischen dem inneren Bauteil 71 und dem äußeren Bauteil 75 stark belastet und umfassen daher eine Verstärkung 98 in Form eines Einsatzes oder eines speziell gehärteten Bereiches. Dies ist auch für die in der 4 und der 5 dargestellten Ausführungsformen denkbar.
Bezugszeichenliste

1: Projektionsbelichtungsanlage
2: Beleuchtungssystem
3: Strahlungsquelle
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: EUV-Strahlung
17: Kollektor
18: Zwischenfokusebene
19: Umlenkspiegel
20: Facettenspiegel
21: Facetten
22: Facettenspiegel
23: Facetten
30: Komponente
31: inneres Bauteil
32: Verbindungsgeometrie inneres Bauteil
33: erste Kontaktfläche inneres Bauteil
34: zweite Kontaktfläche inneres Bauteil
35: äußeres Bauteil
36: Verbindungsgeometrie äußeres Bauteil
37: Ausnehmung
38: Schräge
39: erste Kontaktfläche äußeres Bauteil
40: zweite Kontaktfläche äußeres Bauteil
41: Keil
42: Fläche
50: Komponente
51: inneres Bauteil
52: Verbindungsgeometrie inneres Bauteil
53: erste Kontaktfläche inneres Bauteil
54: zweite Kontaktfläche inneres Bauteil
55: äußeres Bauteil
56: Verbindungsgeometrie äußeres Bauteil
57: Ausnehmung
58: Schräge
59: erste Kontaktfläche äußeres Bauteil
60: zweite Kontaktfläche äußeres Bauteil
61: Keil
62: Fläche
63: Abstandselemente
70: Komponente
71: inneres Bauteil
72: Verbindungsgeometrie inneres Bauteil
73: erste Kontaktfläche inneres Bauteil
74: zweite Kontaktfläche inneres Bauteil
75: äußeres Bauteil
76: Verbindungsgeometrie äußeres Bauteil
77: Ausnehmung
78: Schräge
79: erste Kontaktfläche äußeres Bauteil
80: zweite Kontaktfläche äußeres Bauteil
81: Keil
82: Fläche
83: Entkopplungselemente
84.1-84.3: Angriffspunkt Moment
85.1-85.3: Kontaktpunkt
86.1-86.4: Hebelarm
87: Entkopplung
88: Entkopplung
89: Anschlag
90: Kreis
91.1-91.3: Reibpunkte
92: Verschraubung kurze Kontaktfläche
93: Schraube
94: Verschraubung lange Kontaktfläche
95: Schraube
96: Verschraubung zentrale Schraube
97: Schraube
98: Verstärkung Ecken
101: Projektionsbelichtungsanlage
102: Beleuchtungssystem
107: Retikel
108: Retikelhalter
110: Projektionsoptik
113: Wafer
114: Waferhalter
116: DUV-Strahlung
117: optisches Element
118: Fassungen
119: Objektivgehäuse
M1-M6: Spiegel

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

DE 102008009600 A1 [0028, 0032]
US 2006/0132747 A1 [0030]
EP 1614008 B1 [0030]
US 6573978 [0030]
DE 102017220586 A1 [0035]
US 2018/0074303 A1 [0049]

Claims

Komponente (50,70) für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie (1,101) mit mindestens zwei miteinander verbundenen Bauteilen (51,55,71,75), wobei die Bauteile (51,55,71,75) in mindestens einer Ebene zueinander positioniert werden können und die Position und Ausrichtung über zwei Kontaktflächen (53,54,73,74) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung in der mindestens einen Ebene formschlüssig ausgebildet ist.
Komponente (50,70) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den beiden Kontaktflächen (53,54,73,74) 90° beträgt.
Komponente (50,70) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer der Kontaktflächen (53,54,73,74) zwischen den Bauteilen (51,55,71,75) ein Abstandselement (63) angeordnet ist.
Komponente (50,70) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Position und die Ausrichtung der beiden Bauteile (51,55,71,75) zueinander in der Ebene über das mindestens eine Abstandselement (63) eingestellt werden.
Komponente (50,70) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung derart ausgebildet ist, dass die Bauteile (51,55,71,75) mit einer Toleranz von kleiner als 67 mrad und kleiner als 30 µm zueinander ausgerichtet werden.
Komponente (70) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem der beiden Bauteile (71,75) die Länge der beiden Kontaktflächen (73,74) unterschiedlich lang ausgebildet ist.
Komponente (50,70) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Bauteilen (51,55,71,75) drei Kontaktflächen (53,54,62,73,74,82) ausgebildet sind.
Komponente (50,70) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Bauteilen (51,55,71,75) ein Keil (61,81) angeordnet ist.
Komponente (70) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (71,75) mit Schrauben (93,95,97) miteinander verbunden werden.
Komponente (70) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kontaktfläche (73,74) eines der Bauteile (71,75) eine Entkopplung (87,88) aufweist.
Komponente (70) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kontaktflächen (74,82) eines der Bauteile (71,75) eine Entkopplung (87,88) aufweisen.
Projektionsbelichtungsanlage (1,101) für die Halbleiterlithografie mit einer Komponente (50,70) nach einem der vorangehenden Ansprüche.