DE102022211637A1 - Thermally deformable mirror element and its use, thermal deformation system and lithography system - Google Patents
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Abstract
Offenbart wird ein thermisch deformierbares Spiegelelement (80), umfassend einen Spiegelkörper (81) mit einer Deformationsschicht (86) und einem Grundkörper (84) sowie eine an einer Oberfläche der Deformationsschicht (86) angeordnete Reflexionsfläche (82), wobei die Deformationsschicht (86) aus einem Deformationswerkstoff mit einem Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet ist, der einen Wert ungleich Null aufweist, und wobei der Grundkörper (84) dazu ausgebildet ist, seine Form bei einer Erwärmung der Deformationsschicht (86) zu wahren, ein das Spiegelelement (80) und eine Heizeinrichtung (21) zum Erwärmen mindestens eines Bereichs (22) der Deformationsschicht (86) umfassendes thermisches Deformationssystem (20) und ein das Spiegelelement (80) und/oder das thermische Deformationssystem (20) umfassendes Lithographiesystem (1) sowie die Verwendung des Spiegelelements (80) in einem Projektionssystem (11). A thermally deformable mirror element (80) is disclosed, comprising a mirror body (81) with a deformation layer (86) and a base body (84) and a reflection surface (82) arranged on a surface of the deformation layer (86), the deformation layer (86) is formed from a deformation material with an expansion coefficient which has a value not equal to zero, and wherein the base body (84) is designed to retain its shape when the deformation layer (86) is heated, the mirror element (80) and a heating device ( 21) for heating at least one region (22) of the deformation layer (86) comprising a thermal deformation system (20) and a lithography system (1) comprising the mirror element (80) and/or the thermal deformation system (20) and the use of the mirror element (80) in a projection system (11).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein thermisch deformierbares Spiegelelement und dessen Verwendung in einem Projektionssystem sowie ein thermisches Deformationssystem und ein Lithographiesystem, die jeweils das Spiegelelement umfassen.The present invention relates to a thermally deformable mirror element and its use in a projection system, as well as a thermal deformation system and a lithography system, each of which comprises the mirror element.
Die lithographische Herstellung von integrierten Schaltkreisen mit besonders kleinen Strukturen erfordert die Verwendung sehr kurzwelliger, tief ultravioletter oder extrem ultravioletter Strahlung (DUV- oder EUV-Strahlung) mit einer Wellenlänge zwischen 5 und 100 nm (EUV-Strahlung) oder zwischen 100 nm und 300 nm (DUV-Strahlung) und die Bereitstellung entsprechend ausgebildeter Lithographiesysteme. Um hierbei eine hohe Abbildungsqualität zu erreichen, muss die in einem Strahlengang der Strahlung eines solchen Lithographiesystems, insbesondere durch Spiegel, bewirkte Strahlformung besonders präzise einstellbar sein. Dabei kann es erforderlich sein, eine solche Strahlformung einzustellen, die durch eine Positionierung und Ausrichtung eines Spiegels allein nicht erreicht werden kann. Dazu kann ein solcher Spiegel thermisch deformierbar ausgebildet sein. Auf diese Weise können die geometrischen Abmessungen des Spiegels und auch seine Form durch Erwärmung verändert und so dessen optische Eigenschaften geändert und dessen Wirkung auf die Strahlformung eingestellt werden. Ein solcher thermisch deformierbarer Spiegel ist aus der
Allerdings kann die Abbildungsqualität in einem Lithographiesystem nur außerhalb des tatsächlichen Belichtungsvorgangs eines zu belichtenden Wafers ex-situ bestimmt werden, sodass für eine definierte Änderung der optischen Eigenschaften eines Spiegels im Strahlengang und somit für die Einstellung einer definierten Strahlformung eine möglichst exakte Modellierung des verwendeten Spiegels und der Veränderung von dessen optischen Eigenschaften erforderlich ist.However, the imaging quality in a lithography system can only be determined ex situ outside of the actual exposure process of a wafer to be exposed, so that for a defined change in the optical properties of a mirror in the beam path and thus for setting a defined beam shaping, the mirror used and the mirror used can be modeled as precisely as possible changing its optical properties is required.
Um ein solches Modell bereitzustellen, bedarf es entsprechend umfangreicher Kenntnis des Spiegels und der möglichen Veränderungen der optischen Eigenschaften. Entsprechend erfordert ein Modell eines thermisch deformierbaren Spiegels Kenntnis insbesondere der Art und des Umfangs der durch eine jeweilige Erwärmung hervorgerufenen thermischen Deformation. Da zur Bestimmung der thermischen Deformation eine Vielzahl von teilweise miteinander in Wirkverbindung stehenden Effekten zu berücksichtigen ist, ist zur Erstellung eines geeigneten Modells einer thermischen Deformation die Berücksichtigung einer Vielzahl relevanter Parameter erforderlich. Dies macht insbesondere die Einstellung einer definierten Strahlformung eines thermisch deformierbaren Spiegelelements bei einer ex-situ Ansteuerung besonders aufwändig.In order to provide such a model, a correspondingly extensive knowledge of the mirror and the possible changes in the optical properties is required. Accordingly, a model of a thermally deformable mirror requires knowledge in particular of the type and extent of the thermal deformation caused by a respective heating. Since a large number of effects, some of which are functionally connected to one another, have to be taken into account in order to determine the thermal deformation, a large number of relevant parameters must be taken into account in order to create a suitable model of a thermal deformation. In particular, this makes the setting of a defined beam shaping of a thermally deformable mirror element particularly complex in the case of ex-situ control.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, vor dem Hintergrund der voranstehend genannten Probleme ein verbessertes thermisch deformierbares Spiegelelement bereitzustellen, das insbesondere eine verbesserte Einstellbarkeit der von dem Spiegelelement bewirkten Strahlformung, vor allem bei einer ex-situ Ansteuerung, ermöglicht.Against the background of the problems mentioned above, it is therefore an object of the present invention to provide an improved thermally deformable mirror element which, in particular, enables improved adjustability of the beam shaping effected by the mirror element, above all in the case of ex-situ control.
Die erfindungsmäße Lösung liegt in den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The solution according to the invention lies in the features of the independent claims. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
Gemäß der Erfindung wird ein thermisch deformierbares Spiegelelement offenbart, umfassend einen Spiegelkörper mit einer Deformationsschicht und einem Grundkörper sowie eine an einer Oberfläche der Deformationsschicht angeordnete Reflexionsfläche, wobei die Deformationsschicht aus einem Deformationswerkstoff mit einem Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet ist, der einen Wert ungleich Null aufweist, und wobei der Grundkörper dazu ausgebildet ist, seine Form bei einer Erwärmung der Deformationsschicht zu wahren.According to the invention, a thermally deformable mirror element is disclosed, comprising a mirror body with a deformation layer and a base body as well as a reflection surface arranged on a surface of the deformation layer, the deformation layer being formed from a deformation material with a coefficient of expansion that is not equal to zero, and wherein the base body is designed to retain its shape when the deformation layer is heated.
Das Spiegelelement kann beispielsweise eine Komponente eines EUV- und/oder eines DUV-Lithographiesystems, insbesondere eines Projektionssystems eines solchen Lithographiesystems, sein.The mirror element can, for example, be a component of an EUV and/or a DUV lithography system, in particular a projection system of such a lithography system.
Nachfolgend seien zunächst einige im Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Begriffe erläutert:
- Unter „thermischer Deformation“ ist die Änderung der geometrischen Abmessungen eines Körpers bei seiner Erwärmung zu verstehen. Der Zusammenhang zwischen der Änderung der geometrischen Abmessung und der Temperaturänderung wird durch den Ausdehnungskoeffizienten beschrieben.
- "Thermal deformation" means the change in the geometric dimensions of a body when it is heated. The relationship between the change in geometric dimensions and the change in temperature is described by the coefficient of expansion.
Als „Ausdehnungskoeffizient“ wird üblicherweise ein, in der Regel temperaturabhängiger, Parameter bezeichnet, dessen Wert das Verhalten eines Stoffes bezüglich Veränderungen seiner Abmessungen bei Temperaturveränderungen beschreibt. Es handelt sich um eine stoffspezifische Materialkonstante. Der Ausdehnungskoeffizient des Deformationswerkstoffs soll einen Wert ungleich Null aufweisen. Insbesondere kann ein von Null verschiedener Wert des Ausdehnungskoeffizienten für jede Temperatur innerhalb eines Temperaturbereichs vorliegen, der von einem für das Spiegelelement bei einem ordnungsgemäßen Betrieb vorgesehenen Betriebstemperaturbereich umfasst ist oder diesem vorgesehenen Betriebstemperaturbereich entspricht. Ist der Ausdehnungskoeffizient „nulldurchgangsfrei“, nimmt er darüber hinaus keine vorzeichenverschiedenen Werte oder einen Wert von Null an.A “expansion coefficient” is usually a temperature-dependent parameter, the value of which describes the behavior of a substance with regard to changes in its dimensions when the temperature changes. It is a substance-specific material constant. The expansion coefficient of the deformation material should have a value not equal to zero. In particular, a non-zero value of the coefficient of expansion can be present for each temperature within a temperature range that is included in an operating temperature range provided for the mirror element during proper operation or corresponds to this provided operating temperature range. Is the Expansion coefficient "zero-crossing-free", it also does not assume any values with different signs or a value of zero.
Unter einer „normalen Richtung“ soll eine Richtung entlang einer Flächennormalen der Reflexionsfläche verstanden werden. Entsprechend beschreibt eine „normale Erstreckung“ eine Erstreckung in der normalen Richtung. Die „laterale Erstreckung“ bezeichnet somit eine flächige Erstreckung in einer Ebene senkrecht zu einer normalen Erstreckung.A “normal direction” should be understood to mean a direction along a surface normal of the reflection surface. Similarly, a "normal extension" describes an extension in the normal direction. The “lateral extent” thus designates an areal extent in a plane perpendicular to a normal extent.
Bei der Erfindung handelt es sich um eine vorteilhafte Ausgestaltung eines thermisch deformierbaren Spiegelelements, das eine Deformationsschicht aufweist. Durch eine thermische Deformation der Deformationsschicht kann die Form der an einer Oberfläche der Deformationsschicht angeordneten Reflexionsfläche verändert werden. Auf diese Weise kann die von dem Spiegelelement bewirkte Strahlformung durch eine Erwärmung der Deformationsschicht eingestellt werden.The invention relates to an advantageous embodiment of a thermally deformable mirror element that has a deformation layer. The shape of the reflection surface arranged on a surface of the deformation layer can be changed by thermal deformation of the deformation layer. In this way, the beam shaping effected by the mirror element can be adjusted by heating the deformation layer.
Indem der Grundkörper des Spiegelkörpers dazu ausgebildet ist, seine Form bei einer Erwärmung der Deformationsschicht zu wahren, kann die thermische Deformation auf die Deformationsschicht beschränkt werden, was die Modellierung der thermischen Deformation des Spiegelelements und der dadurch bewirkten Einstellung der Strahlformung vereinfacht. Beispielsweise beträgt die normale Erstreckung der Deformationsschicht weniger als die Hälfte, vorzugsweise weniger als ein Viertel, weiter vorzugsweise weniger als ein Achtel der normalen Erstreckung des Spiegelelements. Insbesondere wird die Modellierung nicht durch typischerweise stets vorhandene lokale Inhomogenitäten von für den Grundkörper verwendeten Werkstoffen erschwert.Since the base body of the mirror body is designed to retain its shape when the deformation layer heats up, the thermal deformation can be limited to the deformation layer, which simplifies the modeling of the thermal deformation of the mirror element and the resulting setting of the beam shaping. For example, the normal extent of the deformation layer is less than half, preferably less than a quarter, more preferably less than an eighth of the normal extent of the mirror element. In particular, the modeling is not made more difficult by the local inhomogeneities that are typically always present in the materials used for the base body.
Die normale Erstreckung der Deformationsschicht kann so gewählt werden, dass ein Temperaturunterschied innerhalb der Deformationsschicht vernachlässigt werden kann, oder dass ein vorgegebener maximaler Temperaturunterschied zwischen der Reflexionsfläche und einer der Reflexionsfläche gegenüberliegenden Seite der Deformationsschicht bei einem vorgesehenen Betrieb des Spiegelelements nicht überschritten wird. Auf diese Weise ist es möglich, das Spiegelelement und dessen thermische Deformation mit einem zweidimensionalen Temperaturfeld zu modellieren.The normal extent of the deformation layer can be selected such that a temperature difference within the deformation layer can be neglected, or that a predetermined maximum temperature difference between the reflection surface and a side of the deformation layer opposite the reflection surface is not exceeded during intended operation of the mirror element. In this way it is possible to model the mirror element and its thermal deformation with a two-dimensional temperature field.
Der Umfang der erforderlichen Parameter für eine Modellierung der thermischen Deformation des erfindungsgemäßen Spiegelelements zur Einstellung der Strahlformung kann demnach erheblich verringert werden, wodurch die Modellierung der thermischen Deformation des Spiegelelements signifikant vereinfacht und der dazu erforderliche Berechnungsaufwand bedeutend verringert werden kann. Dies ermöglicht eine verbesserte Einstellbarkeit einer definierten Strahlformung der reflektierten Strahlung, insbesondere der Manipulation der Form der Wellenfront der reflektierten Strahlung.The scope of the parameters required for modeling the thermal deformation of the mirror element according to the invention for setting the beam shaping can therefore be significantly reduced, which significantly simplifies the modeling of the thermal deformation of the mirror element and the calculation effort required for this can be significantly reduced. This enables improved adjustability of a defined beam shaping of the reflected radiation, in particular the manipulation of the shape of the wave front of the reflected radiation.
Beispielsweise liegt die normale Erstreckung der Deformationsschicht in einem Bereich von 100 µm bis 10 mm. Die normale Erstreckung der Deformationsschicht kann in einem Bereich von 100 pm bis 2 mm liegen, zum Beispiel im Fall einer Ausbildung der Deformationsschicht als eine Beschichtung. Beispielsweise bei Ausbildung der Deformationsschicht als eine mittels Fügen an dem Grundkörper befestigte Komponente kann die normale Erstreckung der Deformationsschicht aber auch in einem Bereich von 1 mm bis 10 mm, vorzugsweise von 1 mm bis 5 mm, besonders bevorzugt von 2 mm bis 4 mm, liegen. Bei einer beispielhaften Anordnung einer Kühlungsschicht im Grundkörper kann die normale Erstreckung der Deformationsschicht auch in einem Bereich von 1 mm bis 5 mm liegen, vorzugsweise in einem Bereich von 1 mm bis 3 mm.For example, the normal extent of the deformation layer is in a range from 100 μm to 10 mm. The normal extent of the deformation layer can be in a range from 100 μm to 2 mm, for example in the case of forming the deformation layer as a coating. For example, if the deformation layer is formed as a component attached to the base body by means of joining, the normal extent of the deformation layer can also be in a range from 1 mm to 10 mm, preferably from 1 mm to 5 mm, particularly preferably from 2 mm to 4 mm . In an exemplary arrangement of a cooling layer in the base body, the normal extent of the deformation layer can also be in a range from 1 mm to 5 mm, preferably in a range from 1 mm to 3 mm.
Die Reflexionsfläche des Spiegelelements ist dazu ausgebildet, Strahlung zu reflektieren und dabei eine Strahlformung vorzunehmen. Die Strahlformung der reflektierten Strahlung kann durch die Form der Reflexionsfläche beeinflusst werden. Die Reflexionsfläche ist beispielsweise dazu eingerichtet, Strahlung einer Wellenlänge zwischen 5 nm und 100 nm, vorzugsweise einer Wellenlänge von 13,5 nm, und/oder zwischen 100 nm und 300 nm, vorzugsweise einer Wellenlänge von 193 nm, zu reflektieren. Bei Strahlung einer Wellenlänge zwischen 5 nm und 100 nm handelt es sich um EUV-Strahlung, bei Strahlung einer Wellenlänge zwischen 100 nm und 300 nm um DUV-Strahlung. Die Reflexionsfläche kann aus einer oder mehreren hoch reflektierenden Beschichtungen ausgeformt sein, beispielsweise in Form von Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium.The reflective surface of the mirror element is designed to reflect radiation and thereby shape the beam. The shape of the reflected radiation can be influenced by the shape of the reflection surface. The reflection surface is set up, for example, to reflect radiation with a wavelength between 5 nm and 100 nm, preferably a wavelength of 13.5 nm, and/or between 100 nm and 300 nm, preferably a wavelength of 193 nm. Radiation with a wavelength between 5 nm and 100 nm is EUV radiation, radiation with a wavelength between 100 nm and 300 nm is DUV radiation. The reflection surface can be formed from one or more highly reflective coatings, for example in the form of multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.
Vorzugsweise ist die Deformationsschicht aus einem Deformationswerkstoff mit einem nulldurchgangsfreien Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet. In diesem Fall nimmt der Ausdehnungskoeffizient des Deformationswerkstoffs keine vorzeichenverschiedenen Werte oder einen Wert von Null an. Da somit Zustände, bei denen ein gegenteiliger oder kein Effekt eintritt, bei der Modellierung der thermischen Deformation des Spiegelelements unberücksichtigt bleiben können, kann die Einstellbarkeit der Strahlformung weiter vereinfacht werden.The deformation layer is preferably formed from a deformation material with a zero-crossing-free coefficient of expansion. In this case, the expansion coefficient of the deformation material does not assume any values with different signs or a value of zero. Since states in which an opposite effect occurs or no effect occurs can thus remain unconsidered in the modeling of the thermal deformation of the mirror element, the adjustability of the beam shaping can be further simplified.
Der Grundkörper wahrt seine Form, wenn die Deformationsschicht erwärmt wird. Dies kann erreicht werden, indem der Grundkörper von der Deformationsschicht thermisch entkoppelt wird, sodass der Grundkörper trotz einer Erwärmung der Deformationsschicht seine Temperatur behält. Dies kann auch erreicht werden, indem der Grundkörper aus einem Werkstoff ausgebildet ist, der unter dem Einfluss der von der Deformationsschicht übertragenen Wärme, insbesondere bei zumindest einer vorgesehenen Betriebssituation des Spiegelelements, einer vernachlässigbaren thermischen Ausdehnung unterliegt. Möglich ist auch eine Kombination dieser beiden Maßnahmen. Auch ist eine Ausgestaltung zum Zusammenwirken mit weiteren, nicht dem Grundkörper zugehörigen Mitteln, denkbar.The base body maintains its shape when the deformation layer is heated. This can be achieved by thermally decoupling the base body from the deformation layer, so that the base body retains its temperature despite heating of the deformation layer. This can also be achieved by forming the base body from a material that is subject to negligible thermal expansion under the influence of the heat transmitted by the deformation layer, in particular in at least one intended operating situation of the mirror element. A combination of these two measures is also possible. A configuration for interaction with further means not belonging to the base body is also conceivable.
In einer Ausführungsform ist der Grundkörper aus einem Grundwerkstoff ausgebildet, dessen Ausdehnungskoeffizient in seiner Temperaturabhängigkeit einen Nulldurchgang bei einer Nulldurchgangstemperatur aufweist. In der Umgebung des Nulldurchgangs erfolgt keine oder nur eine vernachlässigbare thermische Ausdehnung. Ein beispielhafter Grundwerkstoff ist ein Material mit ultraniedriger thermischer Expansion („Ultra-Low-Expansion-Material“), zum Beispiel ein Material aus der Familie der Titan-Silikat-Gläser.In one embodiment, the base body is formed from a base material whose temperature-dependent coefficient of expansion exhibits a zero crossing at a zero crossing temperature. In the vicinity of the zero crossing, there is no or only negligible thermal expansion. An exemplary base material is an ultra-low thermal expansion material ("ultra-low-expansion-material"), for example a material from the titanium-silicate glasses family.
Eine solche Ausgestaltung des Grundkörpers ermöglicht es, dass sich dessen Form bei einem Betrieb des Spiegelelements im Bereich der Nulldurchgangstemperatur bei einer Erwärmung der Deformationsschicht, selbst bei einer dadurch gegebenenfalls hervorgerufenen Erwärmung des Grundkörpers, nicht oder zumindest nicht substantiell ändert, beispielsweise im Vergleich mit einer gleichzeitigen, insbesondere absoluten, Formänderung der Deformationsschicht. Auf diese Weise kann die Form des Grundkörpers bei einer Erwärmung der Deformationsschicht aufrechterhalten werden, ohne dass auf weitere Mittel zurückgegriffen werden muss.Such a configuration of the base body makes it possible for its shape not to change or at least not to change substantially when the mirror element is operated in the range of the zero crossing temperature when the deformation layer heats up, even if the base body heats up as a result, for example in comparison with a simultaneous , in particular absolute, change in shape of the deformation layer. In this way, the shape of the base body can be maintained when the deformation layer is heated, without having to resort to further means.
Eine weitere, zusätzliche oder alternative Möglichkeit der Ausbildung des Grundkörpers zur Wahrung seiner Form bei einer Erwärmung der Deformationsschicht liegt in einer thermischen Entkopplung des Grundkörpers von der Deformationsschicht. Dazu kann der Grundkörper mit einer Kühlungseinrichtung zur Kühlung des Grundkörpers versehen sein.A further, additional or alternative possibility of designing the base body to maintain its shape when the deformation layer is heated lies in thermal decoupling of the base body from the deformation layer. For this purpose, the base body can be provided with a cooling device for cooling the base body.
Zur Kühlung des Grundkörpers kann eine solche Kühlungseinrichtung zum Zusammenwirken mit einer Kühlvorrichtung eingerichtet sein. Beispielsweise ist die Kühlvorrichtung von dem Spiegelelement oder dem thermischen Deformationssystem umfasst. Unter dem Zusammenwirken mit einer Kühlvorrichtung soll verstanden werden, dass eine, beispielsweise außerhalb des Spiegelkörpers angeordnete, Kühlvorrichtung mit der Kühlungseinrichtung zur Temperaturabsenkung des Grundkörpers wirkverbunden werden kann. Die Kühlungseinrichtung ist beispielsweise zum Zusammenwirken mit einer Fluidkühlung ausgebildet. Die Kühlungseinrichtung kann baulich in den Grundkörper integriert sein. Zum Beispiel ist die Kühlungseinrichtung in Form von Kühlkanälen zur Leitung eines von der Kühlvorrichtung bereitgestellten Kühlmediums ausgebildet.To cool the base body, such a cooling device can be set up to interact with a cooling device. For example, the cooling device is encompassed by the mirror element or the thermal deformation system. The interaction with a cooling device should be understood to mean that a cooling device, for example arranged outside of the mirror body, can be operatively connected to the cooling device for reducing the temperature of the base body. The cooling device is designed, for example, to interact with a fluid cooling system. The cooling device can be structurally integrated into the base body. For example, the cooling device is designed in the form of cooling channels for conducting a cooling medium provided by the cooling device.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Grundkörper eine an die Deformationsschicht angrenzende Kühlungsschicht mit mehreren nebeneinander angeordneten Kühlkanälen zur Leitung eines Kühlmediums. Beispielsweise sind die Kühlkanäle eingerichtet zur Leitung eines flüssigen Kühlmediums einer Fluidkühlung. Das Kühlmedium kann von der Kühlvorrichtung bereitgestellt werden.According to one embodiment, the base body comprises a cooling layer adjoining the deformation layer with a plurality of cooling channels arranged next to one another for conducting a cooling medium. For example, the cooling channels are set up to conduct a liquid cooling medium of a fluid cooling system. The cooling medium can be provided by the cooling device.
Wird die Deformationsschicht erwärmt, kann unter Verwendung der Kühlungseinrichtung einer Erwärmung des Grundkörpers entgegengesteuert werden. So kann erreicht werden, dass eine Erwärmung auf die Deformationsschicht beschränkt wird. Eine thermische Deformation des Spiegelkörpers ist dann auf die Deformationsschicht beschränkt, und eine thermisch bedingte Ausdehnung des Grundkörpers, jenseits der Kühlungseinrichtung, kann wirkungsvoll unterbunden werden, sodass der Grundkörper seine Form wahren kann. Die Kühlungseinrichtung kann so als eine Wärmebarriere des Grundkörpers wirken. Darunter soll insbesondere verstanden werden, dass eine Temperaturangleichung zwischen der erwärmten Deformationsschicht und dem Grundkörper unterbunden oder zumindest derart verlangsamt werden kann, dass eine Erwärmung des Grundkörpers während des Betriebs des Spiegelelements in vernachlässigbarem Maße erfolgt. Beispielsweise ist die Erwärmung des Grundkörpers um mindestens einen Faktor 5, vorzugsweise um mindestens einen Faktor 10, weiter vorzugsweise um mindestens einen Faktor 50 geringer als die Erwärmung der Deformationsschicht.If the deformation layer is heated, heating of the base body can be counteracted using the cooling device. In this way it can be achieved that heating is limited to the deformation layer. A thermal deformation of the mirror body is then limited to the deformation layer, and a thermally induced expansion of the base body, beyond the cooling device, can be effectively prevented, so that the base body can maintain its shape. The cooling device can thus act as a heat barrier for the base body. This is to be understood in particular as meaning that a temperature equalization between the heated deformation layer and the base body can be prevented or at least slowed down in such a way that the base body heats up to a negligible extent during operation of the mirror element. For example, the heating of the base body is less than the heating of the deformation layer by a factor of at least 5, preferably by a factor of at least 10, more preferably by a factor of at least 50.
Dabei kann die Kühlungsschicht an die Deformationsschicht angrenzend angeordnet sein. Entsprechend ist dann die Kühlungsschicht in einem an die Deformationsschicht angrenzenden Bereich des Grundkörpers angeordnet.In this case, the cooling layer can be arranged adjacent to the deformation layer. Correspondingly, the cooling layer is then arranged in a region of the base body adjoining the deformation layer.
Auf diese Weise kann einer Erwärmung des Grundkörpers besonders effektiv entgegengesteuert werden. Zusätzlich kann eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung über den Grundkörper bei einer Erwärmung der Deformationsschicht erreicht werden. Darüber hinaus ermöglicht eine solche Ausgestaltung eine besonders einfache Fertigung eines Spiegelelements mit einem aus einzelnen Schichten gefügten Spiegelkörper.In this way, heating of the base body can be counteracted particularly effectively. In addition, a particularly uniform temperature distribution over the base body can be achieved when the deformation layer is heated. In addition, such a configuration enables a particularly simple production of a mirror element with a mirror body assembled from individual layers.
Alternativ oder zusätzlich kann die Kühlungsschicht auch von der Deformationsschicht umfasst sein. Die Kühlungsschicht ist beispielsweise in einem an den Grundkörper angrenzenden Bereich der Deformationsschicht angeordnet. Es ist auch denkbar, dass ein erster Teil der Kühlungsschicht vom Grundkörper und ein zweiter Teil der Kühlungsschicht von der Deformationsschicht umfasst sind.Alternatively or additionally, the cooling layer can also be encompassed by the deformation layer. The cooling layer is arranged, for example, in a region of the deformation layer adjoining the base body. It is also conceivable that a first part of the cooling layer is surrounded by the base body and a second part of the cooling layer is surrounded by the deformation layer.
In einer Ausführungsform weist die Deformationsschicht mehrere, flächig nebeneinander angeordnete und voneinander thermisch isolierte Teilbereiche auf.In one embodiment, the deformation layer has a plurality of subregions which are arranged areally next to one another and are thermally insulated from one another.
Darunter soll verstanden werden, dass die Deformationsschicht in ihrer lateralen Erstreckung in mehrere Teilbereiche unterteilt ist, wobei die Wärmeleitung zwischen den Teilbereichen erheblich vermindert ist, zum Beispiel durch eine physische Trennung der Teilbereiche. Entsprechend kann die Deformationsschicht zwischen Teilbereichen angeordnete Grenzbereiche aufweisen, wobei der Deformationswerkstoff nur von den Teilbereichen, nicht aber von den Grenzbereichen umfasst ist. Beispielsweise sind die Grenzbereiche als Spalte ausgebildet, vorzugsweise einer Dicke von weniger als 1 mm, weiter vorzugsweise von weniger als 100 µm, besonders vorzugsweise von weniger als 10 µm, sodass die Teilbereiche entsprechend um den Betrag dieser Dicke voneinander beabstandet sind.This is to be understood as meaning that the deformation layer is subdivided into a number of sub-areas in its lateral extent, with the heat conduction between the sub-areas being significantly reduced, for example by physically separating the sub-areas. Correspondingly, the deformation layer can have border areas arranged between sub-areas, the deformation material being encompassed only by the sub-areas but not by the border areas. For example, the boundary areas are designed as gaps, preferably with a thickness of less than 1 mm, more preferably less than 100 μm, particularly preferably less than 10 μm, so that the partial areas are spaced apart from one another by the amount of this thickness.
Bei Verwendung einer Heizeinrichtung kann so eine Temperaturänderung nur in einzelnen Teilbereichen der Deformationsschicht und somit eine Änderung der geometrischen Abmessungen in einem spezifischen Teilbereich hervorgerufen werden. Die Temperaturänderung, und somit auch die thermische Deformation, kann auf den oder die jeweils betrachteten Teilbereiche beschränkt werden. Indem nur einzelne Teilbereiche thermisch deformiert werden können, kann eine orthotrope Wärmeleitung innerhalb der Deformationsschicht erreicht werden. Des Weiteren kann eine Einstellung der Strahlformung beispielsweise durch ein Verbringen der Reflexionsfläche in eine nichtplane oder eine gekrümmte Form erfolgen. Auch ist es so möglich, durch thermische Deformation unterschiedlicher Teilbereiche Flächenbereiche der Reflexionsfläche in mehreren in parallelen Ebenen entlang der normalen Richtung anzuordnen.If a heating device is used, a temperature change can only be brought about in individual partial areas of the deformation layer and thus a change in the geometric dimensions in a specific partial area. The temperature change, and thus also the thermal deformation, can be limited to the sub-area or areas under consideration. Since only individual partial areas can be thermally deformed, orthotropic heat conduction can be achieved within the deformation layer. Furthermore, the beam shaping can be adjusted, for example, by bringing the reflection surface into a non-planar or curved shape. It is also possible in this way to arrange surface areas of the reflection surface in several parallel planes along the normal direction by thermal deformation of different partial areas.
Die Deformationsschicht kann durch ein Beschichten auf dem Grundkörper aufgebracht sein. Es ist aber auch denkbar, dass die Deformationsschicht mittels Fügens an dem Grundkörper befestigt ist. Darunter soll verstanden werden, dass die Deformationsschicht und der Grundkörper, beispielsweise unter Verwendung eines Fügestoffs, dauerhaft miteinander verbunden sind.The deformation layer can be applied to the base body by coating. However, it is also conceivable that the deformation layer is attached to the base body by means of joining. This is to be understood as meaning that the deformation layer and the base body are permanently connected to one another, for example using a joining material.
Beispielhafte Fügeverfahren sind Schweißen - insbesondere Laserschweißen, Elektronenstrahlschweißen und Reibschweißen -, Löten mit - insbesondere niedrigschmelzenden - metallischen Loten oder Glasloten, Kleben, reaktives Fügen, direktes Fügen, silikatisches Fügen oder Hydroxid-Fügen. Ein weiteres mögliches Fügeverfahren stellt Klettwelding dar, bei dem auf die zu verbindenden Oberflächen jeweils eine Vielzahl von Nanodrähten aufgebracht wird und die Oberflächen dann zusammengepresst werden.Exemplary joining methods are welding—especially laser welding, electron beam welding and friction welding—soldering with—especially low-melting—metallic solders or glass solders, gluing, reactive joining, direct joining, silicate joining or hydroxide joining. Another possible joining method is Klettwelding, in which a large number of nanowires are applied to the surfaces to be connected and the surfaces are then pressed together.
Bei einem direkten Fügen kann ein fügestoffloses Fügeverfahren zum Einsatz kommen. Eine Beeinflussung der thermischen Deformation durch einen zusätzlichen Fügestoff kann so vermieden werden. Es ist aber auch denkbar, dass, insbesondere bei einem reaktiven Fügen, ein Fügestoff verwendet wird, der eine im Vergleich zum Deformationswerkstoff geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, sodass die Fügeschicht eine Wärmebarriere zwischen Deformationsschicht und Grundkörper darstellt, zum Beispiel als eine weitere Wärmebarriere zusätzlich zu einer Kühlungsschicht des Grundkörpers. Auch kann der Fügestoff so gewählt werden, dass der Ausdehnungskoeffizient des Fügestoffs im Wesentlichen desjenigen des Deformationswerkstoffs entspricht, beispielsweise für zumindest diejenigen Temperaturen, die die Deformationsschicht während des ordnungsgemäßen Betriebs des Spiegelelements aufweist. So kann eine thermische Deformation des Spiegelelements unterstützt werden. Es ist aber auch denkbar, dass der Fügestoff einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der geringer ist als derjenige des Deformationswerkstoffs.In the case of direct joining, a joining method without joining material can be used. An influence on the thermal deformation by an additional joining material can thus be avoided. However, it is also conceivable that, especially in the case of reactive joining, a joining material is used which has a low thermal conductivity compared to the deformation material, so that the joining layer represents a thermal barrier between the deformation layer and the base body, for example as a further thermal barrier in addition to a cooling layer of the body. The joining material can also be chosen such that the coefficient of expansion of the joining material essentially corresponds to that of the deformation material, for example for at least those temperatures which the deformation layer has during proper operation of the mirror element. A thermal deformation of the mirror element can be supported in this way. However, it is also conceivable that the joining material has an expansion coefficient that is lower than that of the deformation material.
Das Fügen stellt ein besonders einfaches Verfahren zum Verbinden der Deformationsschicht mit dem Grundkörper dar, bei dem die Eigenschaften des Fügestoffs bei der vorteilhaft genutzt werden können.Joining represents a particularly simple method for joining the deformation layer to the base body, in which the properties of the joining material can be used to advantage.
Gemäß einer Ausführungsform ändert sich der Wert des Ausdehnungskoeffizienten des Deformationswerkstoffs bei einer Temperaturänderung innerhalb eines Temperaturbereichs von 20°C bis 80°C, bevorzugt innerhalb eines Temperaturbereichs von 20°C bis 60°C, weiter bevorzugt innerhalb eines Temperaturbereichs von 20°C bis 40°C, im Speziellen innerhalb eines Temperaturbereichs von 20°C bis 30°C, von mehr als 1 K, vorzugsweise um mehr als 4 K, weiter bevorzugt um mehr als 7 K um weniger als 5 %/K, bevorzugt um weniger als 3 %/K, weiter bevorzugt um weniger als 1,5 %/K, im Speziellen um weniger als 1 %/K. Beispielhaft ist der Deformationswerkstoff SiO2-basiert und weist einen Ausdehnungskoeffizienten auf, dessen Wert sich bei einer Temperaturänderung von mehr als 7 K in einem Temperaturbereich von 20°C bis 30°C um weniger als 1 %/K ändert. Zum Beispiel handelt es sich bei dem Deformationswerkstoff um Quarzglas („Fused Silica“). Es kann sich bei dem Deformationswerkstoff beispielhaft auch um Platin handeln, das einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, dessen Wert sich bei einer Temperaturänderung von mehr als 7 K in einem Temperaturbereich von 20°C bis 30°C um 0,03 %/K ändert.According to one embodiment, the value of the expansion coefficient of the deformation material changes with a temperature change within a temperature range of 20° C. to 80° C., preferably within a temperature range of 20° C. to 60° C., more preferably within a temperature range of 20° C. to 40 ° C, in particular within a temperature range from 20 ° C to 30 ° C, of more than 1 K, preferably more than 4 K, more preferably more than 7 K by less than 5% / K, preferably by less than 3 %/K, more preferably by less than 1.5%/K, in particular by less than 1%/K. For example, the deformation material is SiO 2 -based and has an expansion coefficient whose value changes by less than 1%/K in the event of a temperature change of more than 7 K in a temperature range of 20°C to 30°C. For example, it is this Deformation material around quartz glass (“fused silica”). The deformation material can also be platinum, for example, which has an expansion coefficient whose value changes by 0.03%/K with a temperature change of more than 7 K in a temperature range of 20°C to 30°C.
Beispielsweise beträgt der Ausdehnungskoeffizient des Deformationswerkstoffs maximal 20·10-6K-1, vorzugsweise maximal 10. 10-6K-1.For example, the coefficient of expansion of the deformation material is at most 20*10 -6 K -1 , preferably at most 10*10 -6 K -1 .
Bei einer solch geringen Schwankung des Ausdehnungskoeffizienten kann der Ausdehnungskoeffizient als ein konstanter, temperaturunabhängiger Wert angenommen werden. Dies macht eine weitere Vereinfachung der Modellierung der thermischen Deformation des Spiegelelements bei Erwärmung und somit eine Verbesserung der Steuerbarkeit des Spiegelelements zur Einstellung der Strahlformung möglich.With such a small variation in the coefficient of expansion, the coefficient of expansion can be assumed to be a constant, temperature-independent value. This makes it possible to further simplify the modeling of the thermal deformation of the mirror element when it is heated and thus improve the controllability of the mirror element for setting the beam shaping.
Bei dem Deformationswerkstoff kann es sich um einen keramischen oder um einen metallischen Deformationswerkstoff und/oder um einen amorphen oder um einen kristallinen Deformationswerkstoff handeln. Der Deformationswerkstoff kann zusätzliche Verformungsmöglichkeiten aufweisen und beispielsweise remanent polarisierbar sein, zum Beispiel piezoelektrisch sein, und/oder remanent magnetisierbar sein. Bei Wahl eines geeigneten Deformationswerkstoffs kann eine thermische Deformation des Deformationswerkstoffs so mit einer oder mehreren dieser zusätzlichen Verformungsmöglichkeiten kombinierbar sein. Auf diese Weise kann die thermische Deformation unter Ausnutzung geeigneter physikalischer Effekte unterstützt werden.The deformation material can be a ceramic or a metallic deformation material and/or an amorphous or a crystalline deformation material. The deformation material can have additional deformation options and, for example, be remanently polarizable, for example piezoelectric, and/or be remanently magnetizable. If a suitable deformation material is selected, thermal deformation of the deformation material can thus be combined with one or more of these additional deformation options. In this way, the thermal deformation can be supported using suitable physical effects.
Beispielhafte keramische Deformationswerkstoffe sind Silikat-Keramiken, Oxid-Keramiken (zum Beispiel Bariumtitanat, Lithiumniobat, Lithiumtantalat, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid) und Nicht-Oxid-Keramiken (zum Beispiel Skandiumnitrid, Siliziumkarbid, technischer Diamant), bleihaltige Keramiken (zum Beispiel Bleizirkonat-Bleititanat, PZT). Beispielhafte metallische Deformationswerkstoffe sind Chrom, Gold, Silber, Platin, Palladium, Aluminium und Rhodium. Dabei weisen insbesondere PZT, Bariumtitanat, Skandiumnitrid, Lithiumniobat und Lithiumtantalat piezoelektrische Eigenschaften auf. Ein beispielhafter amorpher Deformationswerkstoff ist Glas, insbesondere Quarzglas.Exemplary deformation ceramic materials are silicate ceramics, oxide ceramics (e.g. barium titanate, lithium niobate, lithium tantalate, silicon dioxide, aluminum oxide) and non-oxide ceramics (e.g. scandium nitride, silicon carbide, technical diamond), lead-containing ceramics (e.g. lead zirconate-lead titanate, PZT). Exemplary metallic deformation materials are chromium, gold, silver, platinum, palladium, aluminum and rhodium. PZT, barium titanate, scandium nitride, lithium niobate and lithium tantalate in particular have piezoelectric properties. An exemplary amorphous deformation material is glass, in particular quartz glass.
Gemäß der Erfindung wird zudem ein thermisches Deformationssystem offenbart, umfassend ein erfindungsgemäßes Spiegelelement und eine Heizeinrichtung zum Erwärmen mindestens eines Bereichs der Deformationsschicht.According to the invention, a thermal deformation system is also disclosed, comprising a mirror element according to the invention and a heating device for heating at least one area of the deformation layer.
Bei der Heizeinrichtung handelt es sich beispielsweise um einen Infrarot-Heizstrahler, der zumindest einen Bereich der Deformationsschicht durch Bestrahlung erwärmt. Zusätzlich oder alternativ kann die Heizeinrichtung auch als eine elektrische Heizung ausgebildet sein, wobei beispielsweise deren Heizelemente in dem Spiegelelement, zum Beispiel innerhalb des Spiegelkörpers, so angeordnet sind, dass zumindest ein Bereich der Deformationsschicht erwärmt werden kann. Die Heizelemente einer elektrischen Heizung können in der Deformationsschicht, beispielsweise an die Reflexionsschicht, die Kühlungsschicht oder den Grundkörper angrenzend angeordnet sein. Die Heizelemente können eine laterale Erstreckung entlang der Reflexionsfläche aufweisen, und zum Beispiel parallel zur Reflexionsfläche oder mit einem Winkelversatz angeordnet sein. Sie können unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet sein. Die Heizelemente können in Form von mehreren übereinander angeordneten, beispielsweise zumindest teilweise überlappenden Heizschichten ausgebildet sein, wobei die Heizschichten elektrisch leitend sind und unterschiedliche elektrische Widerstände aufweisen. Ebenso ist es möglich, dass die Erwärmung durch Induzierung von Wirbelströmen erreicht wird.The heating device is, for example, an infrared heater that heats at least one area of the deformation layer by radiation. Additionally or alternatively, the heating device can also be embodied as an electrical heater, with its heating elements being arranged in the mirror element, for example inside the mirror body, such that at least one region of the deformation layer can be heated. The heating elements of an electrical heater can be arranged in the deformation layer, for example adjacent to the reflection layer, the cooling layer or the base body. The heating elements can have a lateral extent along the reflection surface and can be arranged, for example, parallel to the reflection surface or with an angular offset. They can be arranged directly adjacent to one another. The heating elements can be designed in the form of a plurality of heating layers arranged one above the other, for example at least partially overlapping, the heating layers being electrically conductive and having different electrical resistances. It is also possible that the heating is achieved by inducing eddy currents.
Insbesondere ist denkbar, dass mehrere Bereiche der Deformationsschicht unabhängig voneinander gleichmäßig durch die Heizeinrichtung erwärmt werden können. Bei den erwärmbaren Bereichen kann es sich um in lateraler Richtung voneinander beabstandete Bereiche der Deformationsschicht handeln. Die Heizeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, mehrere, zum Beispiel voneinander beabstandete Bereiche, insbesondere unabhängig voneinander, gleichmäßig zu erwärmen, wobei beispielsweise die erwärmten Bereiche eine im Wesentlichen gleiche Temperatur aufweisen. Die Summe der Flächen der Bereiche kann beispielsweise mehr als ein Drittel, vorzugsweise mehr als eine Hälfte, weiter vorzugsweise mehr als zwei Drittel der lateralen Erstreckung der Reflexionsfläche betragen. Die erwärmbaren Bereiche können sich, zumindest teilweise, auch über die Reflexionsfläche hinaus erstrecken. Zum Beispiel reicht die laterale Erstreckung zumindest eines erwärmbaren Bereichs über den Rand des Reflexionsbereichs hinaus. Die Bereiche können über die gesamte laterale Erstreckung des Spiegelelements verteilt, beispielsweise symmetrisch, angeordnet sein. Die erwärmbaren Bereiche können punktsymmetrisch angeordnet sein.In particular, it is conceivable that several areas of the deformation layer can be uniformly heated independently of one another by the heating device. The heatable areas can be areas of the deformation layer that are spaced apart from one another in the lateral direction. The heating device can be set up to uniformly heat a plurality of areas that are spaced apart from one another, for example, in particular independently of one another, with the heated areas having essentially the same temperature, for example. The sum of the areas of the areas can be, for example, more than one third, preferably more than one half, more preferably more than two thirds of the lateral extent of the reflection surface. The heatable areas can also extend, at least partially, beyond the reflection surface. For example, the lateral extent of at least one heatable area extends beyond the edge of the reflection area. The areas can be distributed, for example symmetrically, over the entire lateral extension of the mirror element. The heatable areas can be arranged point-symmetrically.
Das Erwärmen eines Bereichs der Deformationsschicht bewirkt eine Änderung der geometrischen Abmessungen dieses Bereichs der Deformationsschicht. Der Betrag der Änderung der geometrischen Abmessungen, und somit auch eine davon abhängige Änderung der durch das Spiegelelement bewirkten Strahlformung, kann anhand der erfolgten Temperaturänderung bestimmt werden. Zur Bestimmung der Temperaturänderung bestehen mehrere Möglichkeiten. Beispielsweise kann das thermische Deformationssystem entsprechende Sensoren umfassen. Diese können zum Beispiel in oder an dem Spiegelelement oder auch außerhalb des Spiegelelements angeordnet sein.The heating of an area of the deformation layer causes a change in the geometric dimensions of this area of the deformation layer. The amount of change in the geometric dimensions, and thus also a dependent change in the beam shaping caused by the mirror element, can be calculated using the temperature change that has taken place can be determined. There are several ways to determine the temperature change. For example, the thermal deformation system can include appropriate sensors. These can be arranged, for example, in or on the mirror element or else outside of the mirror element.
Des Weiteren wird gemäß der Erfindung ein Lithographiesystem offenbart, umfassend ein erfindungsgemäßes Spiegelelement und/oder umfassend ein erfindungsgemäßes thermisches Deformationssystem.Furthermore, according to the invention, a lithography system is disclosed, comprising a mirror element according to the invention and/or comprising a thermal deformation system according to the invention.
Bei dem Lithographiesystem kann es sich um ein DUV-Lithographiesystem oder auch um ein EUV-Lithographiesystem handeln. Mithilfe eines Projektionssystems kann ein in einer Objektebene angeordnetes Objektfeld über eine Mehrzahl von optischen Elementen in eine Bildebene abgebildet werden. Beispielhaft kann eine in einer Objektebene angeordnete Maske (auch Retikel genannt) auf eine lichtempfindliche Schicht eines in der Bildebene angeordneten Wafers abgebildet werden.The lithography system can be a DUV lithography system or also an EUV lithography system. With the aid of a projection system, an object field arranged in an object plane can be imaged in an image plane via a plurality of optical elements. For example, a mask (also called a reticle) arranged in an object plane can be imaged onto a light-sensitive layer of a wafer arranged in the image plane.
Unter einem Projektionssystem soll insbesondere ein System verstanden werden, das mehrere optische Elemente umfasst, die in einem Strahlengang nacheinander angeordnet sind, um eine in das Projektionssystem eintretenden Strahlung zu formen. Die optischen Elemente des Projektionssystems können, insbesondere sämtlich, als Spiegel ausgebildet sein. Dies ist besonders hilfreich, wenn die Strahlenquelle EUV-Strahlung abgibt, da EUV-Strahlung allgemein hohen Transmissionsverlusten unterliegt. Die Transmissionsverluste werden vermieden, wenn die Strahlung nur reflektiert und nicht transmittiert wird. Die Spiegel können für einen streifenden Einfall des Strahlengangs eingerichtet sein. Es versteht sich, dass das Projektionssystem insbesondere auch mehrere erfindungsgemäße Spiegelelemente und/oder thermische Deformationssysteme umfassen kann.A projection system is to be understood in particular as a system which comprises a plurality of optical elements which are arranged one after the other in a beam path in order to shape radiation entering the projection system. The optical elements of the projection system can, in particular all, be designed as mirrors. This is particularly helpful if the radiation source emits EUV radiation, since EUV radiation is generally subject to high transmission losses. The transmission losses are avoided if the radiation is only reflected and not transmitted. The mirrors can be set up for a grazing incidence of the beam path. It goes without saying that the projection system can in particular also include a plurality of mirror elements and/or thermal deformation systems according to the invention.
Gemäß der Erfindung wird zudem eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Spiegelelements in einem Projektionssystem, insbesondere einem Projektionssystem eines Lithographiesystems, offenbart.According to the invention, a use of a mirror element according to the invention in a projection system, in particular a projection system of a lithography system, is also disclosed.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen und Ausgestaltungen sind lediglich als beispielhaft zu verstehen und sollen die vorliegende Erfindung in keiner Weise einschränken.The embodiments and configurations described above are to be understood as exemplary only and are not intended to limit the present invention in any way.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von vorteilhaften Ausführungsformen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Lithographiesystems; -
2a eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines thermischen Deformationssystems in Querschnittsansicht; -
2b eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines thermischen Deformationssystems in Querschnittsansicht; -
3 eine schematische Darstellung der beispielhaften thermischen Deformationssysteme der2a und2b in Draufsicht; -
4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines thermisch deformierbaren Spiegelelements in Querschnittsansicht; und -
5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines thermisch deformierbaren Spiegelelements in thermisch deformiertem Zustand in Querschnittsansicht.
-
1 a schematic representation of an embodiment of a lithography system; -
2a a schematic representation of an embodiment of a thermal deformation system in cross-sectional view; -
2 B a schematic representation of a further embodiment of a thermal deformation system in cross-section; -
3 a schematic representation of the exemplary thermal deformation systems of FIG2a and2 B in top view; -
4 a schematic representation of an embodiment of a thermally deformable mirror element in cross-sectional view; and -
5 a schematic representation of an embodiment of a thermally deformable mirror element in a thermally deformed state in cross-sectional view.
In
Das EUV-Lithographiesystem 1 umfasst ein Beleuchtungssystem 10 und ein Projektionssystem 11. Mithilfe des Beleuchtungssystems 10 wird ein Objektfeld 13 in einer Objektebene 12 beleuchtet.The EUV lithography system 1 comprises an
Das Beleuchtungssystem 10 umfasst eine Beleuchtungsstrahlungsquelle 14, die elektromagnetische Strahlung im EUV-Bereich, also insbesondere mit einer Wellenlänge zwischen 5 nm und 100 nm, abgibt. Die von der Beleuchtungsstrahlungsquelle 14 ausgehende Beleuchtungsstrahlung wird zunächst durch einen Kollektor 15 in eine Zwischenfokusebene 16 gebündelt.The
Das Beleuchtungssystem 10 umfasst einen Umlenkspiegel 17, mit dem die von der Beleuchtungsstrahlungsquelle 14 abgegebene Beleuchtungsstrahlung auf einen ersten Facettenspiegel 18 umgelenkt wird. Dem ersten Facettenspiegel 18 ist ein zweiter Facettenspiegel 19 nachgeordnet. Der erste Facettenspiegel und der zweite Facettenspiegel 19 umfassen jeweils eine Vielzahl von individuell um jeweils zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen verschwenkbare Mikrospiegel. Mithilfe des zweiten Facettenspiegels 19 werden die einzelnen Facetten des ersten Facettenspiegels 18 in das Objektfeld 13 abgebildet.The
Mithilfe des Projektionssystems 11 wird das Objektfeld 13 über eine Mehrzahl von Spiegeln 8,8` in eine Bildebene 9 abgebildet. Dabei umfassen die Spiegel 8 jeweils ein thermisches Deformationssystem 20. In der Objektebene 12 ist eine Maske (auch Retikel genannt) angeordnet, die auf eine lichtempfindliche Schicht eines in der Bildebene 9 angeordneten Wafers abgebildet wird. Die diversen Spiegel des EUV-Lithographiesystems 1, an denen die Beleuchtungsstrahlung reflektiert wird, sind als EUV-Spiegel ausgebildet. Die EUV-Spiegel sind mit hoch reflektierenden Beschichtungen versehen, beispielsweise in Form von Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium.With the aid of the
Ein beispielhaftes thermisches Deformationssystem 20, wie es zum Beispiel auch von den Spiegeln 8 umfasst ist, ist in
Ferner umfasst das thermische Deformationssystem 20 eine Heizeinrichtung 21. Die Heizeinrichtung 21 ist im vorgestellten Ausführungsbeispiel als eine Mehrzahl von Infrarot-Heizstrahlern 211, 212 ausgebildet, die eingerichtet sind, durch Bestrahlung der Reflexionsfläche 82 einen an die Reflexionsfläche 82 angrenzenden Bereich 22 der Deformationsschicht 86 zu erwärmen.The
Eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines thermischen Deformationssystems 20 ist in
In den Ausführungsbeispielen der
In
Der Spiegelkörper 81 umfasst einen Grundkörper 84, eine Deformationsschicht 86, an der die Reflexionsfläche 82 angeordnet ist. Der Grundkörper 84 umfasst eine Kühlungsschicht 90. Soll das Spiegelelement 80 Teil eines thermischen Deformationssystems 20 mit einer elektrischen Heizeinrichtung 21, wie in
Die Deformationsschicht 86 ist aus PZT als einem Deformationswerkstoff mit einem Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet, der einen Wert ungleich Null aufweist und nulldurchgangsfrei ist. Die Deformationsschicht 86 weist mehrere, flächig in einer Richtung parallel zur Reflexionsfläche 82 nebeneinander angeordnete und physisch voneinander getrennte Teilbereiche 88 auf. Die Wärmeleitung zwischen den auf diese Weise thermisch isolierten Teilbereichen 88 ist erheblich vermindert. Dies ermöglicht es, eine Änderung der geometrischen Abmessungen durch thermische Deformation nur in einzelnen Teilbereichen 88 der Deformationsschicht 86 hervorzurufen. Indem die geometrischen Abmessungen nur einzelner Teilbereiche geändert werden können, kann eine orthotrope Wärmeleitung innerhalb der Deformationsschicht 86 erreicht werden. Des Weiteren kann die Einstellung der durch das Spiegelelement 80 bewirkten Strahlformung beispielsweise dahingehend erfolgen, dass die Reflexionsfläche 82 sowohl entlang ihrer Flächennormalen verschoben wird als auch in eine nichtplane Form verbracht wird.The
Im Beispiel der
Der Grundkörper 84 umfasst eine Kühlungsschicht 90, die sich durch den gesamten Spiegelkörper 81 erstreckt und an die Deformationsschicht 86 angrenzt.The
Die Kühlungsschicht 90 umfasst mehrere, in einer zur Reflexionsfläche 82 parallelen Ebene nebeneinander angeordnete Kühlkanäle 92 sowie zwischen den Kühlkanälen 92 liegende Stegbereiche 91. Die Kühlkanäle 92 sind eingerichtet, mit einer Kühlvorrichtung zusammenzuwirken und ein von einer Fluidkühlung bereitgestelltes flüssiges Kühlmedium zu leiten. Auf diese Weise kann eine Temperaturabsenkung der an die Kühlungsschicht 90 angrenzenden Bereiche des Spiegelkörpers 81 erfolgen. Findet eine Erwärmung der Deformationsschicht 86 statt, so kann die Kühlungsschicht 90 als eine Wärmebarriere zwischen der erwärmten Deformationsschicht 86 und dem Grundkörper 84 wirken, und einer Temperaturangleichung zwischen der erwärmten Deformationsschicht 86 und dem Grundkörper 84 entgegenwirken, sodass der Grundkörper 84 bei einer Erwärmung der Deformationsschicht 86 seine Form wahren kann.The
Zusätzlich kann der Grundkörper 84 aus Ultra-Low-Expansion-Glass als Grundwerkstoff ausgebildet sein, der einen Nulldurchgang bei einer Nulldurchgangstemperatur aufweist. Dadurch kann der Grundkörper 84 auch bei einer, beispielsweise unplanmäßigen, Erwärmung des Grundkörpers 84 dennoch seine Form wahren. Die Stegbereiche 91 können dann ebenfalls aus dem Grundwerkstoff ausgeformt sein. Es ist aber auch denkbar, dass die Stegbereiche aus einem von dem Grundwerkstoff verschiedenen Werkstoff ausgebildet sind, der beispielsweise eine besonders geringe Reibung bei der Leitung des Kühlmediums aufweist, und der dazu zum Beispiel eine besonders glatte Innenfläche der Kühlkanäle 92 bereitstellt.In addition, the
Bei dem Spiegelelement 80 ist die Deformationsschicht 86 an dem Grundkörper 84 befestigt, sodass sich die Änderungen der geometrischen Abmessungen in Richtung der eingezeichneten Pfeile ergeben. Insbesondere wird die Reflexionsfläche 82 an der Oberfläche des Teilbereichs 88` entlang der Flächennormalen der Reflexionsfläche 82, in
Dadurch, dass auch eine Ausdehnung parallel zur Reflexionsfläche 82 erfolgt, und so die nicht erwärmten Teilbereiche 88 gestaucht werden, wird die Reflexionsfläche 82 zusätzlich gekrümmt, was in
Auf diese Weise kann die Form der Reflexionsfläche 82, insbesondere an der Oberfläche des Teilbereichs 88', und damit die durch das Spiegelelement 80 in einem Strahlengang bewirkte Strahlformung geändert werden.In this way, the shape of the
Die in dieser Spezifikation beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und die diesbezüglich jeweils angeführten optionalen Merkmale und Eigenschaften sollen auch in allen Kombinationen miteinander offenbart verstanden werden. Insbesondere soll auch die Beschreibung eines von einer Ausführungsform umfassten Merkmals - sofern nicht explizit gegenteilig erklärt - vorliegend nicht so verstanden werden, dass das Merkmal für die Funktion der Ausführungsform unerlässlich oder wesentlich ist.The embodiments of the present invention described in this specification and the optional features and properties listed in each case in this regard should also be understood to be disclosed in all combinations with one another. In particular, the description of a feature covered by an embodiment - unless explicitly stated to the contrary - is not to be understood here in such a way that the feature is indispensable or essential for the function of the embodiment.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- US 10031423 B2 [0002]US10031423B2 [0002]
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