DE102022207123A1

DE102022207123A1 - Zapfen für ein Spannsystem

Info

Publication number: DE102022207123A1
Application number: DE102022207123.9A
Authority: DE
Inventors: Robert Ziesel; Guido Limbach
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-07-12
Filing date: 2022-07-12
Publication date: 2024-01-18
Also published as: WO2024012749A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zapfen (30) für ein Spannsystem, umfassend einen zu dem Spannsystem korrespondierenden Adapter (32), welcher in einer Aufnahme (42) in einem Gehäuse (41) eines Zwischenstücks (40) schwimmend gelagert ist, wobei der Adapter (32) in dem Gehäuse (42) schmierstofffrei geführt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Komponente (80), welche mit entsprechenden Zapfen (30) ausgestattet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zapfen für ein Spannsystem, insbesondere für ein Spannsystem einer Bearbeitungsmaschine für die Herstellung oder Bearbeitung von Komponenten von Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie.
Derartige Projektionsbelichtungsanlagen werden zur Erzeugung feinster Strukturen, insbesondere auf Halbleiterbauelementen oder anderen mikrostrukturierten Bauteilen, verwendet. Das Funktionsprinzip der genannten Anlagen beruht dabei darauf, mittels einer in der Regel verkleinernden Abbildung von Strukturen auf einer Maske, mit einem sogenannten Retikel, auf einem mit fotosensitivem Material versehenen zu strukturierenden Element feinste Strukturen bis in den Nanometerbereich zu erzeugen. Die minimalen Abmessungen der erzeugten Strukturen hängen dabei direkt von der Wellenlänge des verwendeten Lichtes ab. In jüngerer Zeit werden neben den Lichtquellen mit einer Emissionswellenlänge in einem Bereich von 100nm bis 300nm, dem sogenannten DUV-Bereich, vermehrt Lichtquellen mit einer Emissionswellenlänge im Bereich weniger Nanometer, beispielsweise zwischen 1nm und 120nm, insbesondere im Bereich von 13,5nm verwendet. Der beschriebene Wellenlängenbereich wird auch als EUV-Bereich bezeichnet.
Die zur Abbildung verwendeten optischen Komponenten für die oben beschriebene Anwendung werden aufgrund der von Generation zu Generation steigenden Anforderungen und der damit verbundenen Vergrößerung der numerischen Apertur immer größer und schwerer. Durch das größere Gewicht der optischen Elemente und eine zunehmende Automatisierung in der Fertigung werden immer häufiger Robotersysteme zum Handling der optischen Elemente oder anderer Komponenten der Projektionsbelichtungsanlagen verwendet. Zur sicheren und hochgenauen Aufnahme der Komponenten durch die Robotersysteme und/oder in Fertigungsmaschinen sollen sogenannte Nullpunktspannsysteme, welche aus der Verwendung in der herkömmlichen Fertigung bekannt sind, Anwendung finden. Bei derartigen Nullpunktspannsystemen wird eine Verbindung eines Spannsystems beispielsweise mit einem Maschinentisch oder einem Robotergreifarm dadurch hergestellt, dass ein Zapfen in eine Öffnung eintaucht und dort fixiert wird.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Zapfen der Nullpunktspannsysteme sind typischerweise zum Toleranzausgleich in einer Führung beweglich gelagert. In einer Reinraumumgebung hat dies jedoch den Nachteil, dass es aufgrund der dort nicht möglichen Schmierung oftmals zu einem Kaltverschweißen zwischen den bewegten Teilen kommen kann.
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 Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
Ein erfindungsgemäßer Zapfen für ein Spannsystem umfasst einen zu dem Spannsystem korrespondierenden Adapter in einer Aufnahme. Die Aufnahme ist in einem Gehäuse eines Zwischenstücks schwimmend gelagert ist. Erfindungsgemäß ist der Adapter in dem Gehäuse schmierstofffrei geführt. Durch den Verzicht auf die Verwendung von Schmierstoffen wird es möglich, den erfindungsgemäßen Zapfen auch in einer Reinraumumgebung einzusetzen.
Dabei können die erforderlichen Gleiteigenschaften dadurch gewährleistet werden, dass der Adapter mit einem in dem Gehäuse zwischen zwei Gleitelementen angeordneten Gleitkörper verbunden ist. Die Gleitelemente und/oder der Gleitkörper können insbesondere mit einer reibungsmindernden Beschichtung versehen sein.
Eine gewisse, definierte Beweglichkeit des Zapfens kann dadurch erreicht werden, dass der Adapter in dem Gehäuse mindestens mittelbar durch mindestens ein Festkörpergelenk geführt ist.
Die bei der Verwendung von Festkörpergelenken auftretende Rückstellkraft der Gelenke kann dabei in vorteilhafter Weise dazu verwendet werden, dass der Adapter in einem ungespannten Betriebszustand durch die Rückstellkräfte der Festkörpergelenke in eine vorbestimmte Mittenposition positioniert wird. Auf diese Weise kann beispielsweise das Greifen durch einen Roboterarm dahingehend vereinfacht werden, dass der Zapfen relativ zu einer Aufnahme eines Roboterarms genauer positioniert ist, so dass idealerweise bei einem Greifen durch den Roboterarm kein oder nur ein geringer Beitrag zur Ausrichtung des Zapfens durch den Roboterarm beziehungsweise durch eine Aufnahme des Roboterarms geleistet werden muss. Auf diese Weise wird eine gegebenenfalls partikelverursachende Reibung zwischen Zapfen und Aufnahme oder im Extremfall sogar die Gefahr einer Kollision wirksam verringert.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist der Adapter lediglich durch ein Festkörpergelenk derart mit dem Gehäuse verbunden, dass dem Adapter lediglich eine lineare Bewegung möglich ist. Die auf diese Weise hergestellte Zwangsführung des Adapters entlang einer Geraden kann für manche Anwendungen vorteilhaft sein.
Ebenso kann es in manchen Situationen von Vorteil sein, wenn der Adapter durch mindestens zwei Festkörpergelenke derart mit dem Gehäuse verbunden ist, dass dem Adapter eine Bewegung in einer Ebene möglich ist. Die beiden Festkörpergelenke wirken in diesem Fall derart zusammen, dass durch die jeweilige Auslenkung beider Gelenke eine Bewegung des Adapters in jeder Richtung innerhalb der Ebene möglich ist. Die Richtung der Bewegung wird dabei durch das Verhältnis der Auslenkung des ersten zu der des zweiten Gelenks bestimmt.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung wird eine Komponente mit vier Zapfen ausgestattet. Bei der Komponente kann es sich beispielsweise um ein optisches Element, eine Aufnahme für das optische Element für ein vereinfachtes Handling des optischen Elementes in der Fertigung, oder eine andere Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage handeln. Ein erster Zapfen lässt dabei keine Relativbewegung zwischen der Komponente und dem Adapter zu, während ein zweiter Zapfen derart ausgebildet ist, dass dem Adapter lediglich eine lineare Bewegung möglich ist. Durch das Zusammenwirken der beiden erstgenannten Zapfen wird Position und Ausrichtung der Komponente festgelegt. Zwei weitere Zapfen dienen dem Toleranzausgleich und sind dabei in der Weise ausgebildet, dass dem Adapter eine Bewegung in einer Ebene möglich ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Komponente vier Zapfen, welche jeweils lediglich entlang einer Geraden beweglich sind. Dabei ist die Bewegungsrichtung der jeweiligen Adapter der Zapfen derart ausgerichtet, dass sie jeweils durch einen Mittelpunkt der Komponente verläuft. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass sich der Mittelpunkt innerhalb eines Nullpunktspannsystemes selbst zentriert.
Weiterhin kann eine Komponente mit vier Zapfen ausgestattet werden, die innerhalb einer Ebene in jede Richtung bewegbar ausgebildet sind. Durch diese Variante wird ein besonders guter Toleranzausgleich ermöglicht.
Es versteht sich von selbst, dass je nach Anwendung auch Lösungen mit mehr oder weniger als vier Zapfen denkbar beziehungsweise vorteilhaft sind.
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,
3a-c Ausführungsformen der Erfindung, und
4a-c weitere bespielhafte Anwendungen der Erfindung.

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.
3a zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zapfens 30 für ein handelsübliches Nullpunktspannsystem, welches in der 3a nicht dargestellt ist. Der Zapfen 30 umfasst einen mit einem handelsüblichen Nullpunktspannsystem korrespondierenden Adapter 32 und ein Zwischenstück 40 mit einem Gehäuse 41. Der Adapter 32 ist in einer Aufnahme 42 im Gehäuse 41 des Zwischenstücks 40 angeordnet. Zwischen der Aufnahme 42 und dem Gehäuse 41 ist ein Festkörpergelenk 34 ausgebildet, wodurch die Aufnahme 42 mit dem Adapter 32 relativ zum Gehäuse 41 bewegt werden kann. In dem Gehäuse 41 ist zwischen zwei als Gleitplatten 51 ausgebildeten Gleitelementen ein Gleitkörper 33 angeordnet, welcher über eine Schraube 31 mit dem Adapter 32 verschraubt ist, wodurch der Adapter 32 in die Aufnahme 42 gezogen wird, während der Gleitkörper 33 in Richtung der oberen der beiden Gleitplatten 51 an die Kontaktfläche 45 der Aufnahme 42 gedrückt wird. Der Lagerkörper 52 weist zwei Schnittstellen 38 für ein Werkzeug zum Gegenhalten beim Verschrauben des Adapters 32 und des Gleitkörpers 33 mit Hilfe der Schraube 31 und damit der Aufnahme 42 auf. Zwischen den Gleitplatten 51 ist ein Lagerkörper 52 angeordnet, welcher den Abstand zwischen den Gleitplatten 51, welche eine reibungsmindernde Beschichtung, beispielsweise Iclidur^® oder eine Beschichtung aus Kohlenstoff, eine sogenannte DLC (diamond like carbon) Beschichtung umfassen können, definiert und eine gleichmäßige Belastung der Gleitplatten 51 durch den Gleitkörper 33 sicherstellt. Auch der Gleitkörper 33 kann in ähnlicher Weise wie die Gleitplatten 51 beschichtet sein. Die obere der Gleitplatten 51 wird über den Lagerkörper 52 gegen die Kontaktfläche 44 am Gehäuse 41 drückt. Das Gehäuse 41 wird auf der von der Aufnahme 42 abgewandten Unterseite durch einen Deckel 60 verschlossen, wobei der Deckel 60 die untere Gleitplatte 51 gegen den Gleitkörper 33 und den Lagerkörper 52 drückt. Der Deckel 60 umfasst eine zur Komponente gerichtete Kontaktfläche 63 und einen Adapter 61 mit einer seitlichen Führungsfläche 62, so dass der Zapfen 30 mit einer korrespondierenden Schnittstelle in der Komponente formschlüssig verbunden werden kann. Bei der Komponente kann es sich beispielsweise um ein optisches Element Mx, 117, wie es in der in der 1 und der 2 erläuterten Projektionsbelichtungsanlagen 1,101 Anwendung findet, oder eine Aufnahme für ein optisches Element Mx, 117 oder eine andere Komponente einer der in der 1 oder der 2 erläuterten Projektionsbelichtungsanlagen 1, 101 handeln.
Zur Verbindung des Zapfens 30 mit der Komponente sind Durchgangsbohrungen 37 für Schrauben im Zwischenstück 40 ausgebildet. Die Bewegung des Gleitkörpers 33, also der Weg 36, in welchem der Adapter 32 relativ zum Gehäuse 41 des Zapfens 30 bewegt werden kann, wird durch einen Endanschlag 53 begrenzt, welcher an dem Lagerkörper 52 des Zwischenstücks 40 ausgebildet ist. Die durch die Federkraft des Festkörpergelenkes 34 bewirkte Rückstellkraft stellt sicher, dass der Adapter 32 des Zapfens 30 nach dem Lösen aus einem Nullpunktspannsystem wieder in seine vorbestimmte Mittenposition bewegt wird. Dies hat den Vorteil, dass der Adapter 32 im Verhältnis zur Komponente immer an der gleichen Position steht und gleichzeitig durch die mögliche Relativbewegung des Adapters 32 zur Komponente mögliche Toleranzen durch die Positionsgenauigkeit eines Robotersystems oder bei der Verwendung von mehreren Nullpunktspannsystemen zur Vermeidung vor einer Überbestimmung oder Doppelpassung ausgleichen kann. Durch die schmierstofffreie Kombination von Gleitkörper 33 und Gleitplatten 51 und durch die reibungsfreien Festkörpergelenke 34 ist der Zapfen 30 besonders für den Einsatz unter Reinraumbedingungen geeignet.
Die 3b zeigt in einer Draufsicht von oben eine weitere Ausführungsform eines zweidimensional bewegbaren Zapfens 72. Der grundsätzliche Aufbau des Zapfens 72 ist identisch zu dem Aufbau des in der 3a erläuterten Zapfens 30. Der über die Schraube 31 mit der Aufnahme 42 im Zwischenstück 40 verbundene Adapter 32 kann durch die zwischen der Aufnahme 42 und dem Gehäuse 41 angeordneten, nur schematisch angedeuteten Festkörpergelenke 34, 35 in der xy-Ebene relativ zum Gehäuse 41 und damit zur Komponente bewegt werden. Der Zapfen 72 wird in der in der 3b dargestellten Ausführungsform mit acht Schrauben mit der nicht dargestellten Komponente verbunden.
Die 3c zeigt ebenfalls in einer Draufsicht von oben eine weitere Ausführungsform der Erfindung in Form eines eindimensional bewegbaren Zapfens 71. Der grundsätzliche Aufbau des Zapfens 71 ist identisch zu dem Aufbau des in der 3a erläuterten Zapfens 30. Der Zapfen 71 weist lediglich ein Festkörpergelenk 34 zur Bewegung des Adapter 32 relativ zum Gehäuse 41 in x-Richtung auf, wogegen eine Relativbewegung des Adapters 32 gegenüber dem Gehäuse 41 in y-Richtung nicht möglich ist. Die unterschiedlichen Ausführungsformen der Zapfen 71, 72 und eines Zapfens mit einer festen Verbindung zwischen dem Adapter 32 und dem Gehäuse 41 des Zwischenstücks 40, also im Ergebnis auch mit der Komponente, können auf verschiedene Art und Weise miteinander kombiniert werden, was in den 4a bis 4c im Detail erläutert wird.
4a zeigt wiederum in einer Draufsicht eine Komponente 80 mit vier Zapfen 70, 71, 72 (2x). Die Komponente 80 kann dabei als ein optisches Element, eine Aufnahme für das optische Element für ein vereinfachtes Handling des optischen Elementes in der Fertigung oder eine andere Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage ausgebildet sein. Ein erster fester Zapfen 70, also ein Zapfen 70, welcher keine Relativbewegung zwischen dem Adapter 32 und der Komponente 80 ermöglicht, ist mit der Komponente 80 verbunden und definiert dadurch die Position in der xy-Ebene eindeutig.
Ein zweiter, eindimensional bewegbarer Zapfen 71 ist gegenüber dem Zapfen 70 auf der Komponente 80 angeordnet, wobei dieser derart ausgerichtet ist, dass die Richtung der möglichen Bewegung des Adapters 32 relativ zum Zapfen 71 durch den Mittelpunkt 81 der Komponente und den festen Zapfen 70 verläuft. Der Zapfen 71 definiert die Ausrichtung der Komponente 80 in der xy-Ebene, wobei zum Ausgleich von Toleranzen, wie Fertigungstoleranzen und Montagetoleranzen, sowie einer möglichen Ausdehnung der Komponente 80 aufgrund einer Erwärmung während der Fertigung, der Adapter 32 durch das in der 3c erläuterte Festkörpergelenk 34 entlang der in der 4a durch einen Doppelpfeil dargestellten Bewegungsrichtung bewegbar ausgebildet ist.
Die beiden weiteren Zapfen 72 sind zweidimensional bewegbar ausgebildet, sodass sie Toleranzen in der xy-Ebene ausgleichen können.
4b zeigt wiederum in einer Draufsicht eine Komponente 80 mit vier Zapfen 71. Die Bewegungsrichtung der jeweiligen Adapter 32 der eindimensional bewegbar ausgebildeten Zapfen 71 ist derart ausgerichtet, dass sie durch den Mittelpunkt 81 der Komponente 80 verläuft. Dadurch ist die Lage des Mittelpunktes 81 und die Ausrichtung der Komponente 80 in der xy-Ebene definiert, wobei sich der Mittelpunkt 81 innerhalb der zu den Zapfen 71 korrespondierenden Nullpunktspannsystemen selbst zentriert. Dies hat den Vorteil, dass sich der Mittelpunkt 81 als Fixpunkt der Komponente 80 auch im Fall einer Ausdehnung der Komponente 80 durch Erwärmung nicht bewegt.
4c zeigt ebenfalls in einer Draufsicht eine Komponente 80 mit vier jeweils zweidimensional bewegbaren Zapfen 72. Die Lage und die Ausrichtung der Komponente ist in der in der 4c dargestellten Ausführungsform daher nicht genau definiert, wobei diese jedoch nur innerhalb des Bewegungsspielraums der Adapter 32 innerhalb der in der 3a erläuterten Wege 36 bis zu den Endanschlägen 53 variiert. Eine solche Anordnung ist insbesondere für das Handling mit Robotersystemen von Vorteil, da im Vergleich zu den beiden anderen in der 4a und der 4b erläuterten Ausführungsformen größere Toleranzabweichungen, insbesondere durch die begrenzte Positioniergenauigkeit der Robotersysteme, ausgeglichen werden können.
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: Zapfen für Nullpunktspannsystem
31: Schraube
32: Adapter zum Nullpunktspannsystem
33: Gleitkörper
34: Festkörpergelenk X
35: Festkörpergelenk Y
36: Weg Adapter zu Zapfen
37: Durchgangsbohrung für Schrauben
38: Schnittstelle Werkzeug
40: Zwischenstück
41: Gehäuse
42: Aufnahme Adapter NPS
43: Innenfläche Gehäuse
44: Kontaktfläche Gehäuse
45: Kontaktfläche Adapter
50: Gleitlager
51: Gleitplatten
52: Lagerkörper
53: Endanschlag Gleitkörper
60: Deckel
61: Adapter Bauteil
62: Führungsfläche Schnittstelle Bauteil
63: Kontaktfläche Bauteil
70: Zapfen fest
71: Zapfen schwimmend eindimensional
72: Zapfen schwimmend zweidimensional
80: Komponente
81: Mittelpunkt Komponente
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 [0029, 0033]
US 2006/0132747 A1 [0031]
EP 1614008 B1 [0031]
US 6573978 [0031]
DE 102017220586 A1 [0036]
US 2018/0074303 A1 [0050]

Claims

Zapfen (30) für ein Spannsystem, umfassend einen zu dem Spannsystem korrespondierenden Adapter (32), welcher in einer Aufnahme (42) in einem Gehäuse (41) eines Zwischenstücks (40) schwimmend gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (32) in dem Gehäuse (41) schmierstofffrei geführt ist.
Zapfen (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (32) mit einem in dem Gehäuse (41) zwischen zwei Gleitelementen (51) angeordneten Gleitkörper (33) verbunden ist.
Zapfen (30) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelemente (51) und/oder der Gleitkörper (33) mit einer reibungsmindernden Beschichtung versehen sind.
Zapfen (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (32) in dem Gehäuse (41) mindestens mittelbar durch mindestens ein Festkörpergelenk (34,35) geführt ist.
Zapfen (30) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (32) in einem ungespannten Betriebszustand durch die Rückstellkräfte der Festkörpergelenke (34,35) in eine vorbestimmte Mittenposition positioniert wird.
Zapfen (30) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (32) lediglich durch ein Festkörpergelenk (34) derart mit dem Gehäuse (41) verbunden ist, dass dem Adapter (32) lediglich eine lineare Bewegung möglich ist.
Zapfen (30) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (32) durch mindestens zwei Festkörpergelenke (34,35) derart mit dem Gehäuse (41) verbunden ist, dass dem Adapter (32) eine Bewegung in einer Ebene möglich ist.
Komponente (80), umfassend - einen Zapfen (70), der keine Relativbewegung zwischen der Komponente (80) und dem Adapter (32) zulässt - einen zweiten Zapfen (30) nach Anspruch 6 - zwei weitere Zapfen (30) nach Anspruch 7.
Komponente (80), umfassend vier Zapfen (71) nach Anspruch 6, wobei die Bewegungsrichtung der jeweiligen Adapter (32) der Zapfen (71) derart ausgerichtet ist, dass sie jeweils durch einen Mittelpunkt (81) der Komponente (80) verläuft.
Komponente (80), umfassend vier Zapfen (72) nach Anspruch 7.
Komponente (80) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Komponente (80) um ein optisches Element, eine Aufnahme für eine optisches Element oder eine andere Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage (1,101) handelt.