DE102022208206A1 - Method for stabilizing an adhesive connection of an optical assembly - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Stabilisierung einer Klebstoffverbindung (37) zweier Komponenten (Mx, 117,33,38,34) einer optischen Baugruppe (30.1,30.2,30.3), umfassend folgende Verfahrensschritte:- Herstellung der Klebstoffverbindung (37) zwischen den Komponenten (Mx,117, 33, 38, 34),- Aushärten des Klebstoffs (36),- Tempern des Klebstoffs (36) zur Erhöhung des Aushärtegrads und der Temperatur des Glasübergangsbereichs des Klebstoffs (36).The invention relates to a method for thermally stabilizing an adhesive connection (37) of two components (Mx, 117,33,38,34) of an optical assembly (30.1,30.2,30.3), comprising the following process steps: - Production of the adhesive connection (37) between the Components (Mx,117, 33, 38, 34), - curing the adhesive (36), - tempering the adhesive (36) to increase the degree of curing and the temperature of the glass transition region of the adhesive (36).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung einer Klebstoffverbindung einer optischen Baugruppe, insbesondere einer optischen Baugruppe für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie.The invention relates to a method for stabilizing an adhesive connection of an optical assembly, in particular an optical assembly for a projection exposure system for semiconductor lithography.
Derartige Anlagen 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 photosensitivem Material versehenen zu strukturierenden Element, einem sogenannten Wafer, 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 vermehrt Lichtquellen mit einer Emissionswellenlänge im Bereich weniger Nanometer, beispielsweise zwischen 1 nm und 120 nm, insbesondere im Bereich von 13,5 nm verwendet. Der beschriebene Wellenlängenbereich wird auch als EUV-Bereich bezeichnet.Such systems are used to produce the finest structures, especially on semiconductor components or other microstructured components. The functional principle of the systems mentioned is based on producing the finest structures down to the nanometer range by means of a generally reducing image of structures on a mask, with a so-called reticle, on an element to be structured with photosensitive material, a so-called wafer. The minimum dimensions of the structures created depend directly on the wavelength of the light used. Recently, light sources with an emission wavelength in the range of a few nanometers, for example between 1 nm and 120 nm, in particular in the range of 13.5 nm, have increasingly been used. The wavelength range described is also referred to as the EUV range.
Die mikrostrukturierten Bauteile werden außer mit EUV-Systemen auch mit den im Markt etablierten DUV-Systemen mit einer Wellenlänge zwischen 100nm und 400nm, insbesondere von 193nm hergestellt. Durch die Einführung des EUV-Bereichs und damit der Möglichkeit noch kleinere Strukturen herstellen zu können, sind auch die Anforderungen an die optische Korrektur der DUV-Systeme mit einer Wellenlänge von 193nm weiter gestiegen. Ergänzend steigt mit jeder neuen Generation von Projektionsbelichtungsanlagen, unabhängig von der Wellenlänge, zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit auch der Durchsatz, was typischerweise zu einer stärkeren thermischen Belastung und damit zu steigenden thermal verursachten Abbildungsfehlern führt. Zur Korrektur der Abbildungsfehler können unter anderem Manipulatoren verwendet werden, die die Position und Ausrichtung der optischen Elemente verändem oder aber die Abbildungseigenschaften der optischen Elemente, insbesondere von Spiegeln, durch Deformation der optisch aktiven Flächen beeinflussen. Die Manipulatoren umfassen üblicherweise einen Aktuator und einen Sensor, welche mit dem optischen Element häufig über einen Klebstoff verbunden werden. Der Klebstoff weist einen Glasübergangsbereichs auf, welcher dem Temperaturbereich entspricht, in welchem das Verhalten des Klebstoffs von einem rein elastischen Verhalten zu einem zunächst zumindest teilweise plastischen bis hin zu einem vollständigen plastischen Verhalten des Klebstoffs übergeht.In addition to EUV systems, the microstructured components are also manufactured with the DUV systems established on the market with a wavelength between 100nm and 400nm, in particular 193nm. Due to the introduction of the EUV range and thus the possibility of producing even smaller structures, the requirements for the optical correction of DUV systems with a wavelength of 193nm have also increased further. In addition, with each new generation of projection exposure systems, regardless of the wavelength, the throughput also increases in order to increase economic efficiency, which typically leads to greater thermal stress and thus to increasing thermally caused imaging errors. To correct the imaging errors, manipulators can be used, among other things, which change the position and orientation of the optical elements or influence the imaging properties of the optical elements, in particular mirrors, by deforming the optically active surfaces. The manipulators usually include an actuator and a sensor, which are often connected to the optical element via an adhesive. The adhesive has a glass transition region which corresponds to the temperature range in which the behavior of the adhesive changes from a purely elastic behavior to an initially at least partially plastic to a completely plastic behavior of the adhesive.
Bei der Herstellung der entsprechenden optischen Baugruppen und auch bei deren späterem Betrieb in einer Anlage werden jedoch regelmäßig Temperaturen im Glasübergangsbereich erreicht. Wird in derartigen Verfahren eine Temperatur im Bereich des Glasübergangsbereichs erreicht, so kann es zu unerwünschten Effekten in den entsprechenden Klebstoffverbindungen kommen.However, during the production of the corresponding optical assemblies and also during their subsequent operation in a system, temperatures in the glass transition range are regularly reached. If a temperature in the glass transition range is reached in such processes, undesirable effects can occur in the corresponding adhesive bonds.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigt.The object of the present invention is to provide a method which eliminates the disadvantages of the prior art described above.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.This task is solved by a method with the features of the independent claim. The subclaims relate to advantageous developments and variants of the invention.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur thermischen Stabilisierung einer Klebstoffverbindung zweier Komponenten einer optischen Baugruppe umfasst folgende Verfahrensschritte:
- - Herstellung der Klebstoffverbindung zwischen den Komponenten,
- - Aushärten des Klebstoffs,
- - Tempern des Klebstoffs zur Erhöhung des Aushärtegrads und der Temperatur des Glasübergangsbereichs des Klebstoffs.
- - Creation of the adhesive connection between the components,
- - curing of the adhesive,
- - Tempering the adhesive to increase the degree of hardening and the temperature of the glass transition region of the adhesive.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme des Temperns des bereits ausgehärteten Klebstoffs und die damit verbundene Erhöhung der Glasübergangstemperatur wird erreicht, dass die Klebstoffverbindung im weiteren Verlauf der Bearbeitung der optischen Baugruppe eine erhöhte Robustheit gegenüber Erwärmung zeigt, insbesondere nicht beginnt, bei externen Kräften eine mechanische Drift zu zeigen, also beispielsweise zu kriechen. Der Temperprozess startet dabei nach dem Aushärten des Klebstoffs, insbesondere bei Raumtemperatur und besteht in einem einmaligen oder mehrmaligen gesteuerten Erwärmen des Klebstoffs über die Raumtemperatur hinaus. Die damit verbundene gewünschte Erhöhung der Glasübergangstemperatur des Klebstoffs hängt dabei von verschiedenen Parametern ab, insbesondere von dem Temperaturverlauf über der Zeit, der maximalen Temperatur, weiteren Umgebungsbedingungen und selbstverständlich auch von der Art des verwendeten Klebstoffs.The measure according to the invention of tempering the already hardened adhesive and the associated increase in the glass transition temperature ensures that the adhesive connection shows increased robustness against heating in the further course of the processing of the optical assembly, in particular does not begin to show mechanical drift when exposed to external forces , for example to crawl. The tempering process starts after the adhesive has hardened, in particular at room temperature, and consists of a single or multiple controlled heating of the adhesive above room temperature. The associated desired increase in the glass transition temperature of the adhesive depends on various parameters, in particular on the temperature profile over time, the maximum temperature, other environmental conditions and of course also on the type of adhesive used.
Bei dem Temperprozess selbst ist zu erwarten, dass der erwärmte Klebstoff Zustände annimmt, in welchen Spannungen relaxieren bzw. es unter der Einwirkung äußerer Kräfte zu einer plastischen Verformung des Klebstoffs und damit zu einer Änderung der mechanischen Parameter der Klebstoffverbindung gegenüber dem Zustand vor dem Temperprozess kommt. Hieraus könnten unerwünschte Effekte, insbesondere eine Änderung der Ausrichtung der beiden gefügten Komponenten zueinander oder auch Deformationen der Komponenten im Bereich der Klebstoffverbindung nach dem Tempern resultieren. Es erweist sich deswegen als günstig, wenn während des Temperns des Klebstoffs mindestens eine der Komponenten derart beeinflusst wird, dass der Eintrag von Kräften durch die Komponente in den Klebstoff verringert wird.During the tempering process itself, it is to be expected that the heated adhesive assumes states in which tensions relax or, under the influence of external forces, there is a plastic deformation of the adhesive and thus a change in the mechanical parameters of the adhesive connection compared to the state before the tempering cess is coming. This could result in undesirable effects, in particular a change in the orientation of the two joined components to one another or even deformations of the components in the area of the adhesive connection after tempering. It therefore proves to be advantageous if at least one of the components is influenced during the tempering of the adhesive in such a way that the input of forces by the component into the adhesive is reduced.
So ist es beispielsweise denkbar, dass durch den Einfluss der Gravitation auf eine der Komponenten während des Temperprozesses und der damit verbundenen temporären Schwächung der Klebstoffverbindung eine mechanische Drift dieser Komponenten in Richtung der Wirkung der Gravitation eintritt. In diesem Fall könnte der Eintrag von Kräften in den Klebstoff, welcher von der wirkenden Gravitation herrührt, dadurch verringert werden, dass die entsprechende Komponente mit einer Halterung versehen oder anderweitig unterstützt wird. Die Halterung kann dabei passiv oder aktiv zur Kompensation unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgebildet sein.For example, it is conceivable that due to the influence of gravity on one of the components during the tempering process and the associated temporary weakening of the adhesive connection, a mechanical drift of these components occurs in the direction of the effect of gravity. In this case, the input of forces into the adhesive resulting from the acting gravity could be reduced by providing the corresponding component with a holder or otherwise supporting it. The holder can be designed passively or actively to compensate for different thermal expansion coefficients.
Es kann sich jedoch bei den Kräften auch um Kräfte handeln, welche durch Temperaturänderungen in mindestens einer der Komponenten verursacht werden.However, the forces can also be forces that are caused by temperature changes in at least one of the components.
So kann beispielsweise ein unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizient einer der Komponenten und des Klebstoffs dazu führen, dass entlang der Fügefläche und im Klebstoff selbst bei einer Temperaturänderung Spannungen entstehen, welche während des Temperprozesses relaxieren und sich damit die mechanischen Verhältnisse der Fügestelle gegenüber dem Zustand vor dem Temperprozess ändern.For example, a different thermal expansion coefficient of one of the components and the adhesive can lead to tensions arising along the joining surface and in the adhesive itself when the temperature changes, which relax during the tempering process and thus change the mechanical conditions of the joint compared to the state before the tempering process .
Eine derartige Situation kann insbesondere dann vorliegen, wenn es sich bei einer der Komponenten um ein optisches Element und bei der anderen der Komponenten um einen Festkörperaktuator, beispielsweise einen elektrostriktiven oder piezoelektrischen Aktuator handelt.Such a situation can occur in particular if one of the components is an optical element and the other of the components is a solid-state actuator, for example an electrostrictive or piezoelectric actuator.
In diesem Fall wirkt sich eine Temperaturänderung auf mindestens zwei verschiedene Arten aus. Erstens führt die Temperaturänderung in bekannter Weise zu einer unterschiedlichen thermischen Ausdehnung des Klebstoffs, des optischen Elements und des Aktuators, wodurch unerwünschte Spannungen während des Tempervorganges entstehen können. Zweitens ändert sich mit sich ändernder Temperatur auch das Ansteuerverhalten insbesondere elektrostriktiver oder piezoelektrischer Aktuatoren, sodass sich bei gleichbleibender angelegter elektrischer Spannung die Auslenkung des Aktuators aufgrund der Temperaturabhängigkeit des elektrostriktiven bzw. piezoelektrischen Effekts ändert.In this case, a change in temperature affects at least two different ways. Firstly, the temperature change, in a known manner, leads to different thermal expansion of the adhesive, the optical element and the actuator, which can result in undesirable stresses during the annealing process. Secondly, as the temperature changes, the control behavior of electrostrictive or piezoelectric actuators in particular also changes, so that with the applied electrical voltage remaining the same, the deflection of the actuator changes due to the temperature dependence of the electrostrictive or piezoelectric effect.
Dieser Problematik kann dadurch begegnet werden, dass der Festkörperaktuator während des Temperprozesses mit einer variablen elektrischen Spannung angesteuert wird, so dass die oben beschriebenen Effekte durch eine geeignete elektrische Ansteuerung des Aktuators kompensiert werden können und im Ergebnis der Eintrag äußerer Kräfte in die Klebstoffverbindung während des Temperprozesses reduziert wird.This problem can be addressed by controlling the solid-state actuator with a variable electrical voltage during the annealing process, so that the effects described above can be compensated for by a suitable electrical control of the actuator and, as a result, the entry of external forces into the adhesive bond during the annealing process is reduced.
Für die Verbindung eines Aktuators mit einem optischen Element, beispielsweise mit einem Grundkörper eines Spiegels einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, bestehen verschiedene Möglichkeiten. So kann beispielsweise in einer ersten Variante der Aktuator in nicht ausgelenktem Zustand, also ohne eine angelegte elektrische Spannung, mit einem Spiegel verbunden werden, welcher auf seiner optischen Wirkfläche im Bereich des Aktuators in diesem Zustand von einer sogenannten Nullstellung abweicht, welche er im üblichen Betrieb annehmen würde. So kann sich beispielsweise in diesem Fall im Bereich des Aktuators ein konkaver Teilbereich auf der optischen Wirkfläche befinden. Die Nullstellung der Wirkfläche des optischen Elementes wird dann dadurch erreicht, dass der Aktuator durch Anlegen einer Default-Spannung derart ausgedehnt wird, dass der konkave Bereich neutralisiert wird. Eine lokale Deformation der optischen Wirkfläche um die Nullstellung herum, also sowohl in konkave als auch in konvexe Richtung kann dann dadurch erreicht werden, dass die angelegte Spannung am Aktuator die Default-Spannung entweder über- oder unterschreitet. In diesem Fall ist es für den Temperprozess vorteilhaft, wenn die Spannung zum Start des Temperprozesses der Spannung in einem nicht ausgelenkten Zustand des Aktuators entspricht, denn in diesem Fall werden durch den Aktuator keine oder nur geringe Kräfte auf die Klebstoffverbindung ausgeübt.There are various options for connecting an actuator to an optical element, for example to a base body of a mirror of a projection exposure system for semiconductor lithography. For example, in a first variant, the actuator can be connected to a mirror in a non-deflected state, i.e. without an applied electrical voltage, which deviates on its optical effective surface in the area of the actuator in this state from a so-called zero position, which it has in normal operation would accept. In this case, for example, there can be a concave partial area on the optical effective surface in the area of the actuator. The zero position of the effective surface of the optical element is then achieved by expanding the actuator by applying a default voltage in such a way that the concave area is neutralized. A local deformation of the optical effective surface around the zero position, i.e. in both concave and convex directions, can then be achieved by the voltage applied to the actuator either exceeding or falling below the default voltage. In this case, it is advantageous for the tempering process if the voltage at the start of the tempering process corresponds to the voltage in a non-deflected state of the actuator, because in this case no or only small forces are exerted by the actuator on the adhesive connection.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, einen Spiegel zunächst derart zu fertigen, dass er ohne Einwirkung eines Aktuators auf seiner optischen Wirkfläche die Nullstellung annimmt. In diesem Fall kann dann der Aktuator in ausgelenktem Zustand, also unter Einwirkung einer elektrischen Spannung, mit dem Spiegel verbunden werden. Eine gewünschte Verformung der optischen Wirkfläche um die Nullstellung herum kann dann ebenfalls durch eine Variation der elektrischen Spannung am Aktuator erreicht werden. Im Unterschied zu der vorgenannten Variante ist der Krafteintrag des Aktuators in die Klebstoffverbindung dann minimal, wenn eine bestimmte Steuerspannung an ihm anliegt, d.h. wenn er bereits um einen bestimmten Betrag ausgelenkt ist. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn die Spannung zum Start des Temperprozesses der Spannung in einem ausgelenkten Zustand des Aktuators entspricht, insbesondere in demjenigen Zustand, welcher der Nullstellung der optischen Wirkfläche entspricht und welche während des Verklebens des Aktuators mit dem Spiegel an dem Aktuator angelegt wurde.However, it is also possible to initially manufacture a mirror in such a way that it assumes the zero position on its optical effective surface without the action of an actuator. In this case, the actuator can then be connected to the mirror in a deflected state, i.e. under the influence of an electrical voltage. A desired deformation of the optical effective surface around the zero position can then also be achieved by varying the electrical voltage on the actuator. In contrast to the aforementioned variant, the force input of the actuator into the adhesive connection is minimal when a certain control voltage is applied to it, ie when it has already been deflected by a certain amount. In this case it is advantageous if the Voltage at the start of the annealing process corresponds to the voltage in a deflected state of the actuator, in particular in the state which corresponds to the zero position of the optical effective surface and which was applied to the actuator during the bonding of the actuator to the mirror.
Für den Temperprozess kann insbesondere ein Laserstrahl zur Anwendung kommen, welcher gezielt auf die Klebstoffverbindung ausgerichtet ist.In particular, a laser beam can be used for the tempering process, which is specifically aimed at the adhesive connection.
Durch diese Maßnahme kann erreicht werden, dass während des Tempervorganges lediglich die Klebstoffverbindung erwärmt wird, sodass die oben beschriebenen nachteiligen thermischen Effekte auf die umgebenden Komponenten verringert bzw. vermieden werden.This measure can ensure that only the adhesive connection is heated during the tempering process, so that the disadvantageous thermal effects on the surrounding components described above are reduced or avoided.
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 optische Baugruppe, -
4a,b eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte optische Baugruppe, -
5 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
6 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und -
7 ein Flussdiagramm zu einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren.
-
1 schematically in meridional section a projection exposure system for EUV projection lithography, -
2 schematically in meridional section a projection exposure system for DUV projection lithography, -
3 an optical assembly known from the prior art, -
4a,b another optical assembly known from the prior art, -
5 a diagram to explain the method according to the invention, -
6 another diagram to explain the method according to the invention, and -
7 a flowchart for a manufacturing method according to the invention.
Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die
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.One embodiment of a
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.A
In der
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.The projection exposure system 1 includes
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.A structure on the
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.The radiation source 3 is an EUV radiation source. The radiation source 3 emits in
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.The
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.After the
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
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.The
Wie beispielsweise aus der
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.Between the
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
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.The
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
Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.The
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.The
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
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.With the help of the
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.In a further embodiment of the
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der
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.In a further embodiment of the
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.The imaging of the
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.The
Bei dem in der
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.Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without an axis of rotational symmetry. Alternatively, the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one axis of rotational symmetry of the reflection surface shape. The mirrors Mi, just like the mirrors of the
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.The
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.The
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.The
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.The
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.Other image scales are also possible. Image scales of the same sign and absolutely the same in the x and y directions, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.
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
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.One of the
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.The
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.The illumination of the entrance pupil of the
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.A likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.Further aspects and details of the illumination of the
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.The
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.The entrance pupil of the
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.It may be that the projection optics have 10 different positions of the entrance pupil for the tangential and sagittal beam paths. In this case, an imaging element, in particular an optical component of the transmission optics, should be provided between the
Bei der in der
Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.The
In
Der Aufbau der Projektionsbelichtungsanlage 101 und das Prinzip der Abbildung ist vergleichbar mit dem in
Im Unterschied zu einer wie in
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.The
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
Zur mechanischen Stabilisierung der Klebstoffverbindung 37 für nachfolgende Verfahrensschritte wird diese nach dem erfindungsgemäßen Verfahren getempert. Dabei wird der Klebstoff 36 in der Klebstoffverbindung 37 beispielsweise durch einen in der
Die Erwärmung des Klebstoffs 36 mit einem Laser hat den Vorteil, dass aufgrund der damit verbundenen lokalen Heizmöglichkeit in dem Spiegel Mx, 117 und dem Referenzspiegel 33 weniger Wärme eingetragen wird, wodurch eine Veränderung der Position und Ausrichtung des Referenzspiegels 33 relativ zum Spiegel Mx, 117 durch thermische Ausdehnung der beteiligten Komponenten so gering wie möglich gehalten oder sogar vollständig vermieden werden kann.Heating the adhesive 36 with a laser has the advantage that, due to the associated local heating possibility, less heat is introduced into the mirror Mx, 117 and the
Zur Vermeidung der Veränderung der Position und/oder Ausrichtung des Referenzspiegels 33 zum Spiegel Mx, 117 durch eine plastische Verformung des Klebstoffs 36 bei dem genannten Temperschritt wird der Referenzspiegel 33 durch eine Halterung 39 in der vorbestimmten Sollposition zum Spiegel Mx, 117 gehalten, wodurch insbesondere die Wirkung der Gewichtskraft kompensiert werden kann. Im Fall einer Erwärmung der gesamten optischen Baugruppe kann zur Kompensation von unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Referenzspiegels 33, des Spiegels Mx, 117 und des Klebstoffs 36 ein Nachführen der Halterung 39 zur Einhaltung der vorbestimmten Sollposition des Referenzspiegels 33 während des Temperns notwendig sein.To avoid changing the position and/or alignment of the
Alternativ zur Beaufschlagung der Aktuatoren 38 mit einer Vorspannung beim Verkleben mit der Spiegelrückseite 31 kann die durch die Auslenkung der Aktuatoren 38 bewirkte Deformation der optischen Wirkfläche 32 bei der Herstellung der optischen Wirkfläche 32 vorgehalten werden.As an alternative to applying a preload to the
Mit anderen Worten wird der Spiegel Mx, 117 derart gefertigt, dass bei Abwesenheit von Aktuatoren oder bei nicht angesteuerten Aktuatoren seine optische Wirkfläche 32 in verschiedenen Bereichen von der Nullstellung abweicht. Die Nullstellung der optischen Wirkfläche 32 wird dann im Betrieb der entsprechenden Anlage dadurch eingestellt, dass die Aktuatoren 38 entsprechend angesteuert werden. In diesem Fall wirkt auf die Klebeverbindung 37 auch während der Nullstellung der optischen Wirkfläche eine mechanische Spannung. Eine derartige mechanische Spannung würde während eines Temperprozesses mindestens teilweise relaxieren. Dies würde dazu führen, dass sich die Spannungsverhältnisse vor dem Temperprozess von denen nach dem Temperprozess unterscheiden.In other words, the mirror Mx, 117 is manufactured in such a way that in the absence of actuators or when the actuators are not activated, its optical
In einem ersten Verfahrensschritt 41 wird ein Bauteil 38 mit einem optischen Element Mx, 117 durch einen Klebstoff 36 verbunden.In a
In einem zweiten Verfahrensschritt 42 wird der Klebstoff 36 ausgehärtet.In a
In einem dritten Verfahrensschritt 43 wird der Klebstoff 36 zur Erhöhung des Aushärtegrads und des Glasübergangsbereichs des Klebstoffs 36 getempert.In a
Wie bereits erwähnt bringt der Temperprozess die Problematik mit sich, dass auch in denjenigen Fällen, in welchen er in einem Zustand gestartet wird, bei welchem durch den Aktuator 38 keine externe Kraft auf die Klebeverbindungen 37 ausgeübt wird, mit steigender Temperatur unerwünschte Kräfte entstehen.As already mentioned, the annealing process brings with it the problem that even in those cases in which it is started in a state in which no external force is exerted on the
Einer der zugrunde liegenden Mechanismen soll anhand der
Gut erkennbar in der
Erfindungsgemäß wird nun während des Temperprozesses in Abhängigkeit der jeweils herrschenden Temperatur die an den Aktuator 38 angelegte Spannung entsprechend der exemplarischen Darstellung der
Eine Bestimmung des für den gewünschten Effekt erforderlichen Spannungsverlaufes über der Temperatur kann beispielsweise experimentell oder auch durch Simulationen, insbesondere unter Anwendung von Finite-Elemente Methoden vorgenommen werden.A determination of the voltage curve versus temperature required for the desired effect can be carried out, for example, experimentally or through simulations, in particular using finite element methods.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
- 22
- BeleuchtungssystemLighting system
- 33
- StrahlungsquelleRadiation source
- 44
- BeleuchtungsoptikIllumination optics
- 55
- ObjektfeldObject field
- 66
- ObjektebeneObject level
- 77
- RetikelReticule
- 88th
- RetikelhalterReticle holder
- 99
- RetikelverlagerungsantriebReticle displacement drive
- 1010
- ProjektionsoptikProjection optics
- 1111
- BildfeldImage field
- 1212
- BildebeneImage plane
- 1313
- Waferwafers
- 1414
- Waferhalterwafer holder
- 1515
- WaferverlagerungsantriebWafer displacement drive
- 1616
- EUV-StrahlungEUV radiation
- 1717
- Kollektorcollector
- 1818
- ZwischenfokusebeneIntermediate focal plane
- 1919
- UmlenkspiegelDeflecting mirror
- 2020
- FacettenspiegelFacet mirror
- 2121
- Facettenfacets
- 2222
- FacettenspiegelFacet mirror
- 2323
- Facettenfacets
- 30.1 -30.330.1 -30.3
- Optische BaugruppeOptical assembly
- 3131
- SpiegelrückseiteMirror back
- 3232
- optische Wirkflächeoptical effective surface
- 3333
- ReferenzspiegelReference mirror
- 3434
- RückplatteBackplate
- 3535
- Kontaktfläche RückplatteContact surface back plate
- 3636
- Klebstoffadhesive
- 3737
- KlebstoffverbindungAdhesive connection
- 3838
- Aktuatoractuator
- 3939
- Halterungbracket
- 4040
- Seitenflächeside surface
- 4141
- VerfahrensschrittProcedural step
- 4242
- VerfahrensschrittProcedural step
- 4343
- VerfahrensschrittProcedural step
- 101101
- ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
- 102102
- BeleuchtungssystemLighting system
- 107107
- RetikelReticule
- 108108
- RetikelhalterReticle holder
- 110110
- ProjektionsoptikProjection optics
- 113113
- Waferwafers
- 114114
- Waferhalterwafer holder
- 116116
- DUV-StrahlungDUV radiation
- 117117
- optisches Elementoptical element
- 118118
- Fassungenversions
- 119119
- ObjektivgehäuseLens housing
- M1-M6M1-M6
- SpiegelMirror
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008009600 A1 [0032, 0036]DE 102008009600 A1 [0032, 0036]
- US 20060132747 A1 [0034]US 20060132747 A1 [0034]
- EP 1614008 B1 [0034]EP 1614008 B1 [0034]
- US 6573978 [0034]US 6573978 [0034]
- DE 102017220586 A1 [0039]DE 102017220586 A1 [0039]
- US 20180074303 A1 [0053]US 20180074303 A1 [0053]
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