DE102023205426A1

DE102023205426A1 - Modul mit zwei Fügepartnern für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, Projektionsbelichtungsanlage und Verfahren

Info

Publication number: DE102023205426A1
Application number: DE102023205426.4A
Authority: DE
Inventors: Boaz Pnini
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2023-06-12
Filing date: 2023-06-12
Publication date: 2024-05-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Modul (50,70) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1,101) für die Halbleiterlithografie mit mindestens zwei Fügepartnern (51,52,71,72), wobei die beiden Fügepartner (51,52,71,72) über ein Verbindungsteil (65,85) miteinander lösbar verbunden sind und das Verbindungsteil (65,85) mindestens zwei Teilelemente (53,57,73,77) zum Ausgleich einer Verkippung der beiden Fügepartner (51,52,71,72) zueinander aufweist und die Teilelemente (53,57,73,77) durch Klemmung über eine Klemmkraft miteinander verbunden sind. Dabei sind die zum Verbindungsteil (65,85) verbundenen Teilelemente (53,57,73,77) gestaltungsbedingt zueinander vorzentriert. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren und eine Projektionsbelichtungsanlage (1,101) für die Halbleiterlithografie.

Description

Die Erfindung betrifft ein Modul mit zwei Fügepartnern für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage und ein Verfahren zur Montage zweier Fügepartner.
Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithografie werden zur Erzeugung feinster Strukturen, insbesondere auf Halbleiterbauelementen oder anderen mikrostrukturierten Bauteilen, verwendet. Das Funktionsprinzip der genannten Anlagen beruht dabei darauf, mittels einer in der Regel verkleinernden Abbildung von Strukturen auf einer Maske, mit einem sogenannten Retikel, auf einem mit fotosensitivem Material versehenen zu strukturierenden Element, wie beispielsweise einem Wafer, feinste Strukturen bis in den Nanometerbereich zu erzeugen. Die minimalen Abmessungen der erzeugten Strukturen hängen dabei direkt von der Wellenlänge des verwendeten Lichtes, dem sogenannten Nutzlicht, ab. Die verwendeten Lichtquellen weisen Wellenlängen in einem als DUV-Bereich bezeichneten Emissionswellenlängenbereich von 100 nm bis 300 nm auf, wobei in jüngerer Zeit vermehrt Lichtquellen mit einer Emissionswellenlänge im Bereich weniger Nanometer, beispielsweise zwischen 1 nm und 120 nm, insbesondere im Bereich von 13,5 nm verwendet werden. Der beschriebene Emissionswellenlängenbereich wird auch als EUV-Bereich bezeichnet.
Zur Beleuchtung der Strukturen und insbesondere zu deren Abbildung werden optische Elemente wie beispielsweise Linsen, aber auch (vor allem im Bereich der EUV-Lithografie) Spiegel verwendet, deren sogenannte optische Wirkflächen während des üblichen Betriebes der zugehörigen Anlage mit Nutzlicht beaufschlagt werden. Dabei wirken sich Abweichungen der optischen Wirkflächen von einer optimalen Sollposition und Sollform massiv auf die Qualität der Abbildung und damit auf die Qualität der hergestellten Bauteile aus.
Typischerweise wird dieser Problematik dadurch begegnet, dass die verwendeten optischen Elemente bewegbar oder auch deformierbar ausgebildet sind, um die angesprochenen Abbildungsfehler während des Betriebes der Projektionsbelichtungsanlage korrigieren zu können. Die optischen Elemente sind üblicherweise in Aufnahmen optischer Module angeordnet, wobei diese auf Modulhalterungen montiert werden, welche wiederum über Aktuatoren, wie weiter oben beschrieben, bewegbar auf einem Modulrahmen gelagert sein können und dadurch auf eine vorbestimmte Position positioniert werden können.
Zur genauen Ausrichtung der optischen Module auf der Modulhalterung wird eine statisch bestimmte bzw. quasi statische Lagerung bevorzugt, welche beispielsweise durch drei Anbindungspunkte zwischen dem Modul und der Modulhalterung ausgebildet ist. Jede Verbindung an den Anbindungspunkten kann einen oder mehrere Spacer, also auf eine vorbestimmte Dicke hergestellte Abstandselemente, wie beispielsweise eine Unterlegscheibe, aufweisen, wodurch das Modul in drei Freiheitsgraden relativ zur Modulhalterung ausgerichtet werden kann. Die drei Freiheitsgrade können beispielsweise die Richtung der Dicke der Spacer und jeweils eine Rotation um zwei zur Dicke der Spacer und zueinander senkrecht angeordnete Achsen umfassen. Dabei ist es beispielsweise im Fall von Schraubverbindungen oder Klemmverbindungen erforderlich, Kontaktflächen der Verbindung parallel zueinander auszurichten, um parasitäre Kräfte und/oder Momente beim Verschrauben/Klemmen durch Deformation der Kontaktflächen minimieren oder vollständig vermeiden zu können. Grundsätzlich kann das Modul an den Anbindungspunkten in allen sechs Freiheitsgraden eingestellt werden, sofern die Spacer entsprechend angeordnet sind.
In Fällen, in welchen eine hinreichend genaue parallele Ausrichtung der Kontaktflächen nicht oder nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand möglich ist, ist es aus dem Stand der Technik für Schraubverbindungen bekannt, zum Ausgleich von Verkippungen um eine Achse senkrecht zur Verbindungsrichtung Ausgleichselemente mit als konkaven und konvexen Kugelkalotten ausgebildeten und aufeinander abgleitenden Kontaktflächen zu verwenden, wobei eine Verdrehung um die Längsachse der Schraube und Abweichungen in der Ebene senkrecht zur Verschraubungsrichtung üblicherweise über eine entsprechend dimensionierte Durchgangsbohrung ausgeglichen werden kann.
Eine derartige selbstzentrierende Verbindung bringt dabei die Problematik mit sich, dass sich Reibungseffekte im Rahmen der Zentrierung in der Regel nicht vollständig vermeiden lassen, insbesondere auch deswegen, weil für Anwendungen in der Halbleiterlithografie Schmierstoffe praktisch nicht verwendet werden können. Diese Reibungseffekte führen dazu, dass sich eine vollständig zentrierte Verbindung oftmals nicht vollständig schaffen lässt. Die verbleibende Dezentrierung der Verbindung kann dann zu Momenten führen, die ihrerseits über die Verbindung zu Deformationen von verbundenen optischen Elementen und damit zu Bildfehlern in einer zugehörigen Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein optisches Modul mit zwei über ein Verbindungsteil verbundenen Fügepartnern anzugeben, bei welchem die durch das Verbindungsteil eingetragenen mechanischen Störungen verringert sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein entsprechendes Verfahren und eine entsprechende Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie anzugeben.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
Ein erfindungsgemäßes Modul für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie umfasst mindestens zwei Fügepartner. Dabei sind die beiden Fügepartner über ein Verbindungsteil miteinander lösbar verbunden. Das Verbindungsteil weist mindestens zwei Teilelemente zum Ausgleich einer Verkippung der beiden Fügepartner zueinander auf und die Teilelemente sind durch Klemmung über eine Klemmkraft miteinander verbunden. Erfindungsgemäß sind die zum Verbindungsteil verbundenen Teilelemente gestaltungsbedingt zueinander vorzentriert.
Mit anderen Worten ist das Verbindungsteil derart ausgebildet, beispielsweise vormontiert, dass durch die zur Klemmung aufgewandte Klemmkraft keine weitere Zentrierung bzw. Ausrichtung der beiden Teilelemente mehr erfolgt. Eine zum Winkelausgleich gegebenenfalls erforderliche Bewegung/Verkippung der beiden Teilelemente gegeneinander erfolgt in diesem Fall vor dem und nicht durch das Aufbringen der Klemmkraft. Damit wird die oben geschilderte Problematik vermieden und durch die Klemmung werden keine schädlichen Momente verursacht.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass mindestens ein erstes der Teilelemente mindestens zwei derselben Kugel zugehörige gegenüberliegende Teilkugeloberflächen aufweist, wobei dieses Teilelement über die mindestens zwei Teilkugeloberflächen zwischen zwei gegenüberliegenden Flächen eines weiteren Teilelementes geklemmt ist.
Dadurch wird erreicht, dass die von beiden Seiten wirkenden Klemmkräfte auf die Kontaktpunkte des ersten Teilelementes auf einer gemeinsamen Geraden liegen, so dass sich keine aus der Klemmung resultierenden nachteiligen Momente ergeben.
So können beispielsweise die Flächen des weiteren Teilelementes mindestens in demjenigen Bereich, über welchen die Klemmung erfolgt, plan ausgebildet sein. In diesem Fall liegt ein einfacher Fall einer gestaltungsbedingten Vorzentrierung vor, da für die gegenüberliegenden planen Flächen praktisch automatisch eine Zentrierung gegeben ist bzw. keine zentrierenden Kräfte aufgebracht werden.
In einer Variante der Erfindung sind die Flächen des weiteren Teilelementes mindestens in demjenigen Bereich, über welchen die Klemmung erfolgt, konkav ausgebildet; insbesondere mit einem Krümmungsradius im Bereich des Radius der Teilkugeloberflächen des ersten Teilelementes. Vorteilhafte Krümmungsradien liegen im Bereich zwischen 15 mm und 25 mm, insbesondere im Bereich von 20 mm.
Die genannte Vorzentrierung wird dabei insbesondere dadurch erreicht, dass die an der Klemmung beteiligten Oberflächen, also die Teilkugeloberflächen des ersten Teilelementes und die Flächen des weiteren Teilelementes bereits vor der Fügung praktisch vollflächig aufeinander aufliegen, jedoch noch aneinander abgleiten können. Durch das Aufbringen der Klemmkraft werden in diesem Fall lediglich die beiden Teilelemente verdrehsicher aneinander fixiert, jedoch nicht mehr insbesondere translatorisch bewegt.
Insbesondere kann das erste Teilelement einen als Vollkugel ausgebildeten Teil aufweisen, auf welchem die Teilkugeloberflächen angeordnet sind.
Weiterhin kann das erste Teilelement einen als Kugelabschnitt ausgebildeten Teil aufweisen, auf welchem die Teilkugeloberflächen angeordnet sind.
Dabei kann der Kugelabschnitt dadurch gebildet sein, dass eine Vollkugel entlang zweier paralleler, bezüglich dem Kugelmittelpunkt symmetrisch angeordneter Ebenen geschnitten ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann das zweite Teilelement ein Klemmelement aufweisen, welches mittels einer durch eine Durchgangsbohrung geführten Vorspannschraube betätigbar ist.
Dabei kann das Klemmelement mit dem zweiten Teilelement über mindestens ein Festkörpergelenk verbunden sein.
Insbesondere kann das Klemmelement mit dem zweiten Teilelement über mindestens eine Parallelführung verbunden sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der erste Fügepartner als Modulrahmen, beispielsweise für ein Spiegelmodul einer Projektionsbelichtungsanlage und der zweite Fügepartner als Tragrahmen ausgebildet sein.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Montage der beiden Fügepartner umfasst folgende Verfahrensschritte:

- Verbindung der Teilelemente zu dem Verbindungsteil. Dabei kann bereits die oben erwähnte Vorzentrierung erfolgen.
- Verbindung des Verbindungsteils mit einem der Fügepartner beispielsweise durch eine Klebstoffverbindung.
- Ausrichtung der Fügepartner zueinander
- Verbindung des Verbindungsteils mit dem zweiten Fügepartner, beispielsweise durch eine Schraubverbindung.
- Aufbringen einer Vorspannkraft zum Fügen der Fügepartner
- Erfassung der Position und Ausrichtung der Fügepartner zueinander
- Bestimmung der Abweichung der Position und Ausrichtung der Fügepartner von einer vorbestimmten Sollposition
- Lösung der Vorspannkraft und Ausgleich der Abweichungen durch Anpassung des Verbindungsteiles
- Aufbringen der Vorspannkraft und Bestimmung der Position und Ausrichtung der Fügepartner zueinander
- Wiederholung der vier vorherigen Verfahrensschritte, bis die Position und Ausrichtung innerhalb der vorbestimmten Toleranzen liegen.

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 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Modul,
4a,b ein erfindungsgemäßes Modul,
5 eine weitere Ausführungsform eines Details der Erfindung, und
6a-j ein mögliches Verfahren zur Montage der Erfindung.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sind hierbei nicht einschränkend verstanden.
Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.
Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45° gegenüber der Normalenrichtung der Spiegeloberfläche, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (Gl-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.
Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.
Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
2 zeigt schematisch im Meridionalschnitt eine weitere Projektionsbelichtungsanlage 101 für die DUV-Projektionslithografie, in welcher die Erfindung ebenfalls zur Anwendung kommen kann.
Der Aufbau der Projektionsbelichtungsanlage 101 und das Prinzip der Abbildung ist vergleichbar mit dem in 1 beschriebenen Aufbau und Vorgehen. Gleiche Bauteile sind mit einem um 100 gegenüber 1 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet, die Bezugszeichen in 2 beginnen also mit 101.
Im Unterschied zu einer wie in 1 beschriebenen EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 können auf Grund der größeren Wellenlänge der als Nutzlicht verwendeten DUV-Strahlung 116 im Bereich von 100 nm bis 300 nm, insbesondere von 193 nm, in der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 101 zur Abbildung beziehungsweise zur Beleuchtung refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente 117, wie beispielsweise Linsen, Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen verwendet werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst dabei im Wesentlichen ein Beleuchtungssystem 102, einen Retikelhalter 108 zur Aufnahme und exakten Positionierung eines mit einer Struktur versehenen Retikels 107, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 113 bestimmt werden, einen Waferhalter 114 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 113 und einem Projektionsobjektiv 110, mit mehreren optischen Elementen 117, die über Fassungen 118 in einem Objektivgehäuse 119 des Projektionsobjektives 110 gehalten sind.
Das Beleuchtungssystem 102 stellt eine für die Abbildung des Retikels 107 auf dem Wafer 113 benötigte DUV-Strahlung 116 bereit. Als Quelle für diese Strahlung 116 kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung 116 wird in dem Beleuchtungssystem 102 über optische Elemente derart geformt, dass die DUV-Strahlung 116 beim Auftreffen auf das Retikel 107 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Der Aufbau der nachfolgenden Projektionsoptik 101 mit dem Objektivgehäuse 119 unterscheidet sich außer durch den zusätzlichen Einsatz von refraktiven optischen Elementen 117 wie Linsen, Prismen, Abschlussplatten prinzipiell nicht von dem in 1 beschriebenen Aufbau und wird daher nicht weiter beschrieben.
3 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Modul 30 mit einem oberen als Modulrahmen 31 ausgebildeten Fügepartner und einem unteren als Tragrahmen 32 ausgebildeten Fügepartner, welche über ein Verbindungsteil 45 verbunden sind.
Das Verbindungsteil 45 umfasst dabei die beiden Teilelemente 33 und 37. Dabei ist das Teilelement 33 im gezeigten Beispiel über eine Klebeverbindung 34 mit dem Modulrahmen 31 verbunden und weist an seiner in Richtung des Tragrahmens 32 zeigenden Unterseite 35 eine als Kugelkalotte 36 ausgebildete konkave Aussparung auf.
Das zweite Teilelement 37 des Verbindungsteils 45 liegt auf dem Tragrahmen 32 auf. Seine dem Modulrahmen zugewandte Oberfläche ist als eine zur Kugelkalotte 36 korrespondierende Kugeloberfläche 38 ausgebildet.
Der Modulrahmen 31 mit dem ersten Teilelement 33 und das zweite Teilelement 37 weisen ein Durchgangsloch 39 auf. Der Tragrahmen 32 weist ein in der Figur nicht bezeichnetes Sackloch mit einem Gewinde 40 auf, in welches eine durch das Durchgangsloch 39 verlaufende Schraube 41 eingeschraubt werden kann.
Der Tragrahmen 32 und der Modulrahmen 31 können in der mit einem Doppelpfeil dargestellten x-Richtung relativ zueinander bewegt werden. Nach einer ersten Vormontage der beiden Fügepartner 31, 32 sind diese, wie in der 3 dargestellt, zueinander dezentriert, wodurch das erste Teilelement 33 nur mit einer Kante 42 der Kugelkalotte 36 auf der Kugeloberfläche 38 des zweiten Teilelementes 37 aufliegt. Die Dezentrierung kann insbesondere auch durch ein Verkippen des Modulrahmens 31 relativ zum Tragrahmen 32 verursacht werden. Durch das Anziehen der Schraube 41 wird zunächst entlang einer Kraftwirkungsachse 44 eine Vorspannkraft Fv erzeugt, wodurch die entlang der Kugeloberfläche 38 wirkende Komponente Fvt der Vorspannkraft Fv bewirkt, dass die Kante 42 entlang der Kugeloberfläche 38 abgleitet. Die beiden Teilelemente 33, 37 werden also durch die Vorspannkraft Fv zueinander zentriert.
Die sehr hohen Anforderungen an Kontaminationsfreiheit in Projektionsbelichtungsanlagen 1, 101 (1, 2) erfordern, dass alle Teile, insbesondere die Schraube 41 und das Gewinde 40 von allen anhaftenden organischen und anorganischen Stoffen gereinigt werden. Die bereits in der Fertigung vorhandene sehr trockene Umgebungsluft führt zusätzlich dazu, dass die Oberflächen auch nicht durch eine in normaler Luft vorhandene Feuchtigkeit geschmiert sind, so dass zunächst eine hohe Haftreibung und danach auch eine hohe Gleitreibung überwunden werden muss, damit die Kante 42 entlang der Kugeloberfläche 38 abgleitet.
Mit zunehmender Vorspannkraft Fv wird auch der radiale Anteil F_Vr immer größer, so dass tribologische Effekte relevant werden und es zu mikroskopischen Formschlüssen an den Oberflächen der Kante 42 und der Kugeloberfläche 38 kommt. Dieser Effekt wird durch den Effekt der Hertzschen Pressung, also der höchsten Spannung in der Mitte zweier elastischer Körper, zwischen der Kante 42 und der Kugelkalotte 36 noch weiter verstärkt, so dass keine vollständige Zentrierung der beiden Teilelemente 33, 37 zueinander erreicht werden kann.
Da der beschriebene mikroskopische Formschluss eine weitere Zentrierung verhindert, wird durch die Vorspannkraft Fv ein parasitäres Moment M_p um den Kontaktpunkt 43 als Drehpunkt verursacht, welches den Modulrahmen 31 deformiert. Das Moment M_p ergibt sich aus der an der Schraube 41 erzeugten Vorspannkraft Fv und dem Hebelarm zwischen dem Kontaktpunkt 43 und der Vorspannkraft Fv. Die dadurch unebene Oberfläche des Modulrahmens 31 erschwert eine deformationsfreie Montage weiterer Komponenten (nicht dargestellt), wie beispielsweise eines auf dem Modulrahmen 31 angeordneten optischen Elementes. Dies kann negative Auswirkungen auf die Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage 1, 101 haben.
4a zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Moduls 50, welches einen vergleichbaren Aufbau wie das in der 3 erläuterte Modul 30 aufweist, wobei wo sinnvoll einander entsprechende Elemente mit gegenüber der 3 um 20 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind. Der Modulrahmen 51 ist gegenüber dem Tragrahmen 52 im gezeigten Beispiel der 4a verkippt dargestellt. Das erste 53 und das zweite Teilelement 57 des Verbindungsteils 65 zwischen dem Modulrahmen 51 und dem Tragrahmen 52 sind dabei erfindungsgemäß gegenüber dem Beispiel der 3 verändert ausgebildet, wie nachfolgend erläutert werden wird.
Das erste Teilelement 53 ist im gezeigten Beispiel der 4a mit einer Klebstoffverbindung mit dem Modulrahmen 51 verbunden und weist an seinem zum Tragrahmen 52 gerichteten Ende eine seitlich angebrachte Kugel 56 auf.
Das zweite Teilelement 57 weist dabei ein in einer Führung 59 gelagertes Klemmelement 58 auf, wobei die zur Kugel 56 gerichteten Flächen des zweiten Teilelements 57 plan ausgebildet sind. Die Kugel 56 kann mit einer sehr geringen Rundheitstoleranz gefertigt werden, wobei die Durchmessertoleranz, welche sich nur in Klemmrichtung auswirkt, für die Anwendung keine Rolle spielt und daher vernachlässigt werden kann.
Auf das Klemmelement 58 wird während einer Ausrichtung der beiden Fügepartner 51, 52 zueinander, welche in den 6a-6j im Detail erläutert wird, eine Klemmkraft Fv ausgeübt, welche bewirkt, dass die Kugel 56 mit dem zweiten Teilelement 57 über die in der Figur nicht gesondert bezeichneten Teilkugeloberflächen fest verklemmt wird. Durch die entlang der Kraftwirkungsachse 64 wirkenden Reaktionskräfte F_R1, F_R2 an den beiden Kontaktpunkten 62, 63 zwischen der Kugel 56 und dem zweiten Teilelement 57 bzw. der Kugel 56 und dem Klemmelement 58 kann unabhängig von der Ausrichtung des ersten Teilelements 53 zum zweiten Teilelement 57 kein parasitäres Moment verursacht werden. Die Fügeverbindung des Modulrahmens 51 mit dem Tragrahmen 52 ist durch das erfindungsgemäße Verbindungsteil 65 insensitiv gegen einen Winkelfehler zwischen den Fügepartnern 51, 52.
Die 4b zeigt das Modul 50 der 4a, wobei der Modulrahmen 51 parallel zum Tragrahmen 52 ausgerichtet ist. Die dafür notwendige Verkippung des ersten Teilelementes 53 zum zweiten Teilelement 57 führt nicht zu einer Dezentrierung der Reaktionskräfte F_R1, F_R2, welche im Vergleich zur 4a unverändert auf der Kraftwirkungsachse 64 der Vorspannkraft Fv liegen. Es wird vorteilhafterweise kein parasitäres Moment verursacht. Eine mögliche Abweichung der beiden Fügepartner 51, 52 in der x-y-Ebene kann im Rahmen des Spiels der Kugel 56 in dem Bereich zwischen erstem Teilelement 57 und dem Klemmelement 58 durch ein Verschieben der beiden Fügepartner 51, 52 einfach ausgeglichen werden.
5 zeigt ein Modul 70 mit einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbindungsteils 85 zwischen einem Modulrahmen 71 und einem Tragrahmen 72. Das Modul 70 weist einen vergleichbaren Aufbau wie das in der 4a erläuterte Modul 50 auf, wobei wo sinnvoll einander entsprechende Elemente mit gegenüber der 4a um 20 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind. Das Verbindungsteil 85 weist ein erstes Teilelement 73 auf, welches über eine Klebstoffverbindung 74 mit dem Modulrahmen 71 verbunden ist. Das erste Teilelement 73 weist einen Kugelabschnitt 76 auf, wobei in dem gezeigten Beispiel in Richtung des Modulrahmens 71 und in Richtung des Tragrahmens 72 Teilkugeloberflächen 76.1, 76.2 ausgebildet sind.
Das zweite Teilelement 77 weist korrespondierende Kugelkalotten 89.1, 89.2 auf, welche den beiden Teilkugeloberflächen 76.1, 76.2 gegenüberliegen. Eine erste Kugelkalotte 89.1 ist im zweiten Teilelement 77 im zum Tragrahmen 72 gerichteten Bereich ausgebildet und die zweite Kugelkalotte 89.2 in einem Klemmelement 78 des zweiten Teilelementes 77. Die korrespondierenden Kugelkalotten 89.1,89.2 reduzieren die bei Punkt- oder Linienberührungen auftretende Hertzsche Pressung vorteilhaft, wodurch eine plastische Deformation der Kontaktflächen der Teilelemente 73, 77 minimiert oder sogar vollständig vermieden werden kann.
Das Klemmelement 78 wird über eine Festkörpergelenke 79.1, 79.2 umfassende Parallelführung 79 entlang der Kraftwirkungsachse 84 der Vorspannkraft Fv geführt. Unterhalb der Parallelführung 79 ist eine Aussparung 88 ausgebildet, welche eine Relativbewegung des Klemmelementes 78 zum zweiten Teilelement 77 zum Verklemmen des Kugelabschnittes 76 ermöglicht.
Die Vorspannkraft Fv wird, wie bei dem Modul 30 (3), durch eine Schraube 81, welche mit dem Schraubenkopf auf dem Klemmelement 78 aufliegt und in ein Gewinde 80 im Teilelement 77 geschraubt wird, erzeugt. Das erste Teilelement 73 und der Modulrahmen 71 weisen sowohl eine für ein Werkzeug zum Anziehen der Vorspannschraube 81 ausgebildete Durchgangsbohrung 86, als auch weitere für ein Werkzeug zum Anziehen der Schrauben 90 zur Verbindung des zweiten Teilelements 77 mit dem Tragrahmen 72 ausgebildete Durchgangsbohrungen 87 auf.
Das Verbindungsteil 85 weist die gleiche Funktionalität wie das in der 4a und der 4b erläuterte Verbindungsteil 65 auf, gleicht also einen Winkelfehler zwischen den beiden Fügepartnern 71, 72 aus, ohne ein parasitäres Moment zu erzeugen. Die Kugel 76 und das zweite Teilelement 77 mit dem Klemmelement 78 sind zweckmäßigerweise aus sehr steifen Materialien gefertigt, um eine steife Anbindung des Modulrahmens 71 and den Tragrahmen 72 zu gewährleisten.
Anhand der 6a bis 6j wird nachfolgend ein Verfahren zur Verbindung eines Modulrahmens 51 mit einem Tragrahmen 52 zu einem Modul 50 durch ein Verbindungsteil 65 erläutert. Das Modul 50 entspricht dem in der 4a erläuterten Modul 50, wobei zwischen den Verbindungsteilen 65 und dem Tragrahmen 52 zwei Spacer 66.1, 66.2 zum Ausgleich von Unebenheiten in einer zum Modulrahmen 51 gerichteten Oberfläche 60 angeordnet sind. Weiterhin wird der Modulrahmen 51 in x-Richtung durch einen weiteren Spacer 67 justiert, wobei der Spacer 67 zum Einstellen des Abstands des Modulrahmens 51 zu einer nicht dargestellten Referenz auf dem Tragrahmen 52 verwendet wird.
Zunächst (6a) wird der Modulrahmen 51 mit den mit diesem über eine Klebeverbindung 54 verbundenen Verbindungsteilen 65 zum Tragrahmen 52 ausgerichtet. Die Verbindungsteile 65 sind vormontiert, so dass die zu den ersten Teilelementen 53 korrespondierenden zweiten Teilelemente 57 mit den ersten Teilelementen 53 über die Klemmelemente 58 über eine leichte Klemmung verbunden sind, ohne dass bereits die Vorspannkraft Fv wirkt.
Die zweiten Teilelemente 57 weisen an ihren zum Tragrahmen 52 gerichteten Unterseiten je einen Spacer 66.1, 66.2, also eine auf eine bestimmte Dicke gefertigten Abstandshalter, zur Ausrichtung der beiden Fügepartner 51, 52 in z-Richtung und zum Ausgleich einer Verkippung der beiden Fügepartner 51, 52 zueinander auf. Ein weiterer Spacer 67 zur Ausrichtung der beiden Fügepartner 51, 52 in der x-Richtung ist seitlich an einem der beiden Verbindungsteile 65 angeordnet.
Nachfolgend (6b) wird der Modulrahmen 51 über die Verbindungsteile 65 mit dem Tragrahmen 52 über Schrauben 61 verbunden, wobei noch keine Vorspannkraft auf die Klemmelemente 58 wirkt, so dass sich die Kugeln 56 frei in den zweiten Teilelementen 57 ausrichten können.
Danach (6c) werden die Kugeln 56 der ersten Teilelemente 53 über die mit einer Vorspannkraft Fv vorgespannten Klemmelemente 58 mit dem zweiten Teilelement 57 verklemmt. Es ist deutlich zu erkennen, dass der Modulrahmen 51 durch den in y-Richtung zwischen dem Bereich des ersten Spacers 66.1 und dem Bereich des zweiten Spacers 66.2 vorhandene Versatz nicht parallel zu dem Tragrahmen 52 ausgerichtet ist, wobei der dadurch zwischen den beiden Teilelementen 53, 57 vorhandene Winkelversatz durch die Kugeln 56 ausgeglichen wird. Durch die Aufbringung der Vorspannkraft Fv innerhalb des zweiten Teilelementes 57, wie in der Ausführungsform der 5 erläutert, wirkt die Vorspannkraft Fv auf Grund der konstruktiven Auslegung oder der Gestaltung des Verbindungsteils 65 immer entlang der Kontaktpunkte 62, 63 zwischen den Teilelementen 53, 57, wodurch ein parasitäres Moment vorteilhaft vermieden werden kann.
In einem weiteren Verfahrensschritt (6d) wird die Position des Modulrahmens 51 zum Tragrahmen 52 in der z-Richtung und die Verkippung um eine zur y-Richtung parallele Achse über eine im gezeigten Beispiel durch eine Messuhr 68 symbolisierte Messvorrichtung 68 erfasst.
In einem bei einem entsprechenden Messergebnis erforderlichen zusätzlichen Verfahrensschritt wird zunächst die Vorspannkraft Fv gelöst (6e) und im gezeigten Beispiel der Spacer 66.1 durch einen Spacer 66.1 ` zur Korrektur der Verdrehung und der z-Richtung ausgetauscht (6f).
In einem bei einem entsprechenden Messergebnis erforderlichen weiteren Verfahrensschritt (6g) wird zunächst die Vorspannkraft Fv auf das Klemmelement 58 aufgebracht. Nachfolgend wird über die Messvorrichtung 68 einerseits die durch den Spacer 66.1' korrigierte z-Richtung und die Verdrehung der beiden Fügepartner 51, 52 um die y-Achse überprüft und andererseits die Abweichung der Fügepartner 51, 52 in die x-Richtung erfasst. Dabei ist der Tragrahmen 52 die Referenz und der Modulrahmen 51 wird bei Bedarf relativ zum Tragrahmen 52 bewegt.
Nachfolgend (6h) wird der Spacer 67 zur Korrektur der erfassten Abweichung in der x-Richtung bei weiterhin vorgespannten Klemmelementen 58 durch einen angepassten Spacer 67' ersetzt.
Danach (6i) wird die Vorspannkraft Fv zur Entspannung von möglichen durch die Verschiebung in der x-Richtung eingefrorenen Spannungen in dem Verbindungsteil 65 gelöst.
Im nächsten Schritt (6j) wird zunächst das Klemmelement 58 mit der für den Betrieb bestimmten Klemmkraft F_K beaufschlagt und eine abschließende Kontrolle der Position und der Ausrichtung des Modulrahmens 51 zum Tragrahmen 52 durchgeführt. Im Fall einer vorhandenen Abweichung außerhalb der vorbestimmten Toleranzen wir das Verfahren von dem korrespondierenden Verfahrensschritt an erneut durchlaufen, bis bei der abschließenden Kontrolle die vorbestimmte Toleranz eingehalten wird. Im Fall einer Abweichung in z-Richtung oder einer Verdrehung um eine zur y-Achse parallele Drehachse wird das Verfahren ab dem Verfahrensschritt der 6d fortgesetzt, im Fall einer Abweichung in der x-Richtung ab dem Verfahrensschritt der 6h.
Bezugszeichenliste

1: Projektionsbelichtungsanlage
2: Beleuchtungssystem
3: Strahlungsquelle
4: Beleuchtungsoptik
5: Objektfeld
6: Objektebene
7: Retikel
8: Retikelhalter
9: Retikelverlagerungsantrieb
10: Projektionsoptik
11: Bildfeld
12: Bildebene
13: Wafer
14: Waferhalter
15: Waferverlagerungsantrieb
16: EUV-Strahlung
17: Kollektor
18: Zwischenfokusebene
19: Umlenkspiegel
20: Facettenspiegel
21: Facetten
22: Facettenspiegel
23: Facetten
30: Modul
31: Modulrahmen
32: Tragrahmen
33: erstes Teilelement
34: Klebeverbindung
35: Unterseite erstes Teilelement
36: Kugelkalotte
37: zweites Teilelement
38: Kugeloberfläche
39: Durchgangsloch
40: Gewinde
41: Schraube
42: Kante Kugelkalotte
43: Kontaktpunkt
44: Kraftwirkungsachse
45: Verbindungsteil
50: Modul
51: Modulrahmen
52: Tragrahmen
53: erstes Teilelement
54: Klebeverbindung
56: Kugelabschnitt
57: zweites Teilelement
58: Klemmelement
59: Führung
60: Oberfläche Tragrahmen
62: Kontaktpunkte oben
63: Kontaktpunkte unten
64: Kraftwirkungsachse
65: Verbindungsteil
66.1,66.2: Spacer Ebene
67: Spacer Seite
68: Messuhr
70: Modul
71: Modulrahmen
72: Tragrahmen
73: erstes Teilelement
74: Klebeverbindung
75: Unterseite erste Fügepartner
76,76.1,76.2: Kugel
77: zweites Teilelement
78: Klemmelement
79,79.1,79.2: Führung
80: Gewinde
81: Schraube
82: Kontaktpunkte oben
83: Kontaktpunkte unten
84: Kraftwirkungsachse
85: Verbindungsteil
86: Durchgangsbohrung
87: Durchganslöcher für Werkzeug
88: Aussparung für Führung
89.1,89.2: Kugelkalotte
90: Schraube
101: Projektionsbelichtungsanlage
102: Beleuchtungssystem
107: Retikel
108: Retikelhalter
110: Projektionsoptik
113: Wafer
114: Waferhalter
116: DUV-Strahlung
117: optisches Element
118: Fassungen
119: Objektivgehäuse
M1-M6: Spiegel
Fv: Vorspannkraft
Fvt: Tangentialer Anteil Vorspannkraft
FVr: Radialer Anteil Vorspannkraft
FR1,FR2: Reaktionskräfte Kontaktpunkte
FK: Klemmkraft
Mp: Parasitäres Moment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008009600 A1 [0037, 0041]
US 20060132747 A1 [0039]
EP 1614008 B1 [0039]
US 6573978 [0039]
DE 102017220586 A1 [0044]
US 20180074303 A1 [0058]

Claims

Modul (50,70) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1,101) für die Halbleiterlithografie mit mindestens zwei Fügepartnern (51,52,71,72), wobei die beiden Fügepartner (51,52,71,72) über ein Verbindungsteil (65,85) miteinander lösbar verbunden sind und das Verbindungsteil (65,85) mindestens zwei Teilelemente (53,57,73,77) zum Ausgleich einer Verkippung der beiden Fügepartner (51,52,71,72) zueinander aufweist und die Teilelemente (53,57,73,77) durch Klemmung über eine Klemmkraft miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Verbindungsteil (65,85) verbundenen Teilelemente (53,57,73,77) gestaltungsbedingt zueinander vorzentriert sind.
Modul (50,70) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erstes der Teilelemente (53,73) mindestens zwei derselben Kugel zugehörige gegenüberliegende Teilkugeloberflächen (76.1,76.2) aufweist, wobei dieses Teilelement (53,73) über die mindestens zwei Teilkugeloberflächen (76.1,76.2) zwischen zwei gegenüberliegenden Flächen eines weiteren Teilelementes (57,77) geklemmt ist.
Modul (50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen des weiteren Teilelementes (57) mindestens in demjenigen Bereich, über welchen die Klemmung erfolgt, plan ausgebildet sind.
Modul (70) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen des weiteren Teilelementes (77) mindestens in demjenigen Bereich, über welchen die Klemmung erfolgt, konkav ausgebildet sind.
Modul (70) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius der konkaven Flächen des weiteren Teilelementes (77) im Bereich des Radius der Teilkugeloberflächen (76.1,76.2) des ersten Teilelementes (73) liegt.
Modul (70) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius der konkaven Flächen des weiteren Teilelementes (77) im Bereich zwischen 15 mm und 25 mm, insbesondere im Bereich von 20 mm liegt.
Modul (50) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilelement (53) einen als Vollkugel ausgebildeten Teil aufweist, auf welchem die Teilkugeloberflächen angeordnet sind.
Modul (70) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilelement (73) einen als Kugelabschnitt (76) ausgebildeten Teil aufweist, auf welchem die Teilkugeloberflächen (76.1,76.2) angeordnet sind.
Modul (70) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Kugelabschnitt (76) dadurch gebildet ist, dass eine Vollkugel entlang zweier paralleler, bezüglich dem Kugelmittelpunkt symmetrisch angeordneter Ebenen geschnitten ist.
Modul (70) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teilelement (77) ein Klemmelement (78) aufweist, welches mittels einer durch eine Durchgangsbohrung (86) geführten Vorspannschraube (81) betätigbar ist.
Modul (70) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (78) mit dem zweiten Teilelement (77) über mindestens ein Festkörpergelenk (79.1,79.2) verbunden ist.
Modul (70) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (78) mit dem zweiten Teilelement (77) über mindestens eine Parallelführung (79.1,79.2) verbunden ist.
Modul (50,70) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fügepartner als Modulrahmen (51) und der zweite Fügepartner als Tragrahmen (52) ausgebildet ist.
Projektionsbelichtungsanlage (1,101) für die Halbleiterlithografie mit einem Modul (50,70) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren zur Montage zweier Fügepartner (51,52) eines Moduls einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie (1,101) durch ein Verbindungsteil (65) mit mindestens zwei Teilelementen (53,57) umfassend folgende Verfahrensschritte: - Verbindung der Teilelemente (53,57) zu dem Verbindungsteil (65) - Verbindung des Verbindungsteils (65) mit einem der Fügepartner (51) - Ausrichtung der Fügepartner (51,52) zueinander - Verbindung des Verbindungsteils (65) mit dem zweiten Fügepartner (52) - Aufbringen einer Vorspannkraft zum Fügen der Fügepartner (51,52) - Erfassung der Position und Ausrichtung der Fügepartner (51,52) zueinander - Bestimmung der Abweichung der Position und Ausrichtung der Fügepartner (51,52) von einer vorbestimmten Sollposition - Lösung der Vorspannkraft und Ausgleich der Abweichungen durch Anpassung des Verbindungsteiles (65) - Aufbringen der Vorspannkraft und Bestimmung der Position und Ausrichtung der Fügepartner (51,52) zueinander - Wiederholung der vier vorherigen Verfahrensschritte, bis die Position und Ausrichtung innerhalb der vorbestimmten Toleranzen liegen.