EP4732057A1 - Halterungseinrichtung, optische baugruppe und optisches system - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Halterungseinrichtung (28) für ein Spiegelelement, insbesondere für ein Spiegelelement (19) zur Reflexion von EUV-Strahlung (16), das ein Verhältnis von Länge (L) zu Breite (B) von mehr als 2 : 1, bevorzugt von mehr als 3 : 1, besonders bevorzugt von mehr als 4 : 1, insbesondere von mehr als 10 : 1 aufweist. Die Halterungseinrichtung (28) weist eine Fassung (29) mit einer Mehrzahl von Halterungselementen (30) zum seitlichen Einspannen des Spiegelelements (19) auf. Die Halterungselemente (30) weisen überstehende, federnde Abschnitte (32) zur federnden Lagerung des Spiegelelements (19) auf. Die Erfindung betrifft auch eine optische Baugruppe (27) mit einem solchen Spiegelelement (19) sowie mit einer Halterungseinrichtung (28) zur Halterung des Spiegelelements (19), die wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch ein EUV- Lithographiesystem, das mindestens eine solche optische Baugruppe (27) aufweist.

Description

Halterungseinrichtung, optische Baugruppe und optisches System

Bezugnahme auf verwandte Anmeldung

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE102023205748.4 vom 20. Juni 2023, deren gesamter Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Halterungseinrichtung für ein Spiegelelement, insbesondere für ein Spiegelelement zur Reflexion von EUV-Strahlung, das ein Verhältnis von Länge zu Breite von mehr als 2 : 1 , bevorzugt von mehr als 3 : 1 , besonders bevorzugt von mehr als 4 : 1 , insbesondere von mehr als 10 : 1 aufweist. Die Erfindung betrifft auch eine optische Baugruppe, die eine solche Halterungseinrichtung und ein solches Spiegelelement aufweist. Die Erfindung betrifft zudem ein optisches System, insbesondere ein EUV- Lithographiesystem, mit mindestens einer solchen optischen Baugruppe.

Bei dem EUV-Lithographiesystem kann es sich um eine EUV- Lithographieanlage zur Belichtung eines Wafers oder um eine andere optische Anordnung handeln, die für die EUV-Lithographie verwendet wird, beispielsweise um ein Inspektionssystem, z.B. um eine Anordnung zur Vermessung bzw. zur Inspektion von in der EUV-Lithographie verwendeten Masken, Wafern oder dergleichen. Das EUV-Lithographiesystem ist für den Betrieb mit Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich ausgebildet. Unter dem EUV-Wellenlängenbereich wird im Sinne dieser Anmeldung ein Wellenlängenbereich zwischen ca. 5 nm und ca. 30 nm verstanden. Das weiter oben beschriebene Spiegelelement, genauer gesagt das Substrat eines solchen Spiegelelements, ist typischerweise rechteckig bzw. quaderförmig ausgebildet.

Spiegelelemente für die EUV-Lithographie oder für Röntgenoptiken sind im Betrieb typischerweise hohen Strahlungslasten ausgesetzt, während dies in Betriebspausen nicht der Fall ist. Dies kann zu Temperaturschwankungen der Spiegelelemente in der Größenordnung von z.B. AT = ±40 K führen. Auch beim Transport derartiger Spiegelelemente können Temperaturschwankungen in der Größenordnung von AT = ±10 K auftreten.

In der Regel sind Spiegelelemente, genauer gesagt Substrate von Spiegelelementen, für die EUV-Lithographie aus einem sogenannten Null- Ausdehnungsmaterial hergestellt, d.h. aus einem Material, das einen sehr geringen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten (engl. „Coefficient of Thermal Expansion“, CTE) aufweist, der bei einer Temperatur, der sogenannten Nulldurchgangs-Temperatur, ein Minimum aufweist. Das Material der Halterungseinrichtung ist typischerweise nicht aus einem Null- Ausdehnungsmaterial gebildet, weshalb dessen linearer Wärmeausdehnungskoeffizient vom linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials des Spiegelelements abweicht. Der Unterschied zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrats des Spiegelelements und dem Material der Halterungseinrichtung kann zu unzulässigen Deformationen, zu Spannungen und ggf. zu einem Bruch führen.

Die Halterung von Spiegelelementen für EUV-Lithographieanlagen erfolgt typischerweise nicht durch die Aufnahme in einer Fassung, wie dies in der Regel bei Linsenelementen der Fall ist, sondern mit Hilfe einer Dreipunktauflage, bei welcher das Spiegelelement, genauer gesagt das Substrat des Spiegelelements, von einer Halterungseinrichtung an drei Auflagepunkten unterstützt wird. Diese Art der Halterung führt bei Spiegelelementen, die ein großes Aspektverhältnis, d.h. einen großen Unterschied zwischen ihrer Länge und ihrer Breite aufweisen, jedoch ebenfalls zu in der Regel nicht tolerierbaren Deformationen.

Eine weiteres Problem bei der Halterung derartiger Spiegelelemente, insbesondere wenn es sich um Ersatzteile handelt, ist die Tatsache, dass die optische Baugruppe, die aus dem Spiegelelement und der Halterungseinrichtung besteht, für den Fall, dass diese hohe Eigenfrequenzen von z.B. mehr als ca. 100 Hz aufweist, beim Handling und beim Transport ggf. eine Schocklast bzw. g-Kräfte von ggf. bis zu 10g aufnehmen muss, ohne hierbei beschädigt zu werden.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halterungseinrichtung, eine optische Baugruppe und ein EUV-Lithographiesystem bereitzustellen, welche die Halterung von Spiegelelementen mit großem Aspektverhältnis bei möglichst kleinen Deformationen und Spannungen ermöglichen.

Gegenstand der Erfindung

Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch eine Halterungseinrichtung der eingangs genannten Art, die eine Fassung mit einer Mehrzahl von Halterungselementen zum seitlichen Einspannen des Spiegelelements aufweist.

Die Halterungselemente weisen typischerweise über die Fassung überstehende, federnde Abschnitte zur federnden Lagerung des Spiegelelements auf.

Bei diesem Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, für die Halterung eines in der Regel rechteckigen Spiegelelements mit großem Aspektverhältnis eine Fassung zu verwenden, welche das Spiegelelement, genauer gesagt das Substrat des Spiegelelements, seitlich an einer Mehrzahl von Halterungselementen, typischerweise an mehr als zehn oder mehr als zwanzig Halterungselementen, einspannt und auf diese Weise geringere lokale Spannungen in das Spiegelelement einbringt als dies bei einer Dreipunktauflage der Fall ist. Für das Einspannen greifen die Halterungselemente an den Seitenflächen des Spiegelelements an, die Halterungselemente können aber auch ausgebildet sein, das Spiegelelement zu unterstützen, d.h. diese können das Spiegelelement seitlich einspannen und auch als Auflage für das Spiegelelement dienen.

Ein seitliches Einspannen von Spiegelelementen für die EUV-Lithographie ist beispielsweise in der DE102015219671 A1 beschrieben. Die dort beschriebenen stegförmigen Befestigungselemente zur Halterung eines Spiegelelements verlaufen jeweils ausgehend von der Fassung in radialer Richtung auf das kreisförmige Spiegelelement zu. Die Kräfte, die bei einer temperaturbedingten Veränderung des Abstandes zwischen der ringförmigen Fassung und dem kreisförmigen Spiegelelement auftreten, wirken in radialer Richtung und werden gleichmäßig von den dort beschriebenen Befestigungselementen aufgenommen.

Dies ist bei dem hier beschriebenen Spiegelelement, das ein großes Aspektverhältnis aufweist, nicht der Fall: Auch bei gleichen Abständen zwischen benachbarten Halterungselementen entlang des Randes bzw. des seitlichen Umfangs des Spiegelelements sind die Kraftrichtungen, die bei einer Veränderung des Abstandes zwischen dem Spiegelelement und der Fassung auf die Halterungselemente wirken, unterschiedlich. Entsprechend kann die in der DE102015219671 A1 beschriebene Art der Halterung nicht ohne weiteres auf Spiegelelemente mit großem Aspektverhältnis übertragen werden. Alternativ oder zusätzlich zu einer seitlichen Einspannung kann das Spiegelelement bei einem weiteren Aspekt der Erfindung bzw. bei einer weiteren Ausführungsform auch durch eine Abstützung an der Unter- oder Oberseite des Spiegelelements mit mindestens drei Halterungselementen gelagert sein.

Bei einer Ausführungsform ist die Fassung aus einem Material mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet, der bei 2 ppm/K oder weniger, bevorzugt bei 1 ppm/K oder weniger liegt. Wie weiter oben beschrieben wurde, handelt es sich bei dem Material des Spiegelelements, genauer gesagt beim Material des Substrats des Spiegelelements, häufig um ein Null-Ausdehnungsmaterial. Um bei Änderungen der Temperatur eine möglichst geringe Veränderung des Abstandes zwischen dem Spiegelelement und der Fassung zu erzeugen und dadurch bedingte Deformationen und Spannungen idealerweise zu vermeiden, ist es in diesem Fall günstig, wenn die Fassung aus einem Material mit einem möglichst niedrigen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet ist.

Es ist nicht zwingend erforderlich, dass es sich beim Material des Substrats um ein Null-Ausdehnungsmaterial handelt. Das Substrat kann vielmehr aus einem anderen Material gebildet sein, beispielsweise aus Quarzglas oder aus Silizium. Auch in diesem Fall sollte das Verhältnis des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials der Fassung und des Materials des Substrats des Spiegelelements möglichst nahe bei Eins liegen, d.h. die linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden Materialien sollten möglichst wenig voneinander abweichen. Für den Fall, dass es sich bei dem Material des Substrats nicht um ein Null-Ausdehnungsmaterial handelt, ist der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient der Fassung in der Regel größer als weiter oben angegeben, um diese Bedingung zu erfüllen. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Fassung aus Invar gebildet. Bei Invar handelt es sich um eine Eisen-Nickel-Legierung, die einen geringen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 2 ppm/K bzw. von 1 ppm/K oder weniger aufweist. Es versteht sich, dass auch andere Materialien, die einen möglichst geringen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, als Fassung für die hier beschriebene Halterungseinrichtung dienen können. Wie weiter oben beschrieben wurde, können für die Fassung Materialien mit einem größeren linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet werden, wenn die Halterungseinrichtung zur Halterung eines Substrats dienen soll, das nicht aus einem Null-Ausdehnungsmaterial besteht.

Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Halterungselemente an der Fassung befestigt. Für die hier beschriebene Anwendung hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Halterungselemente nicht einstückig mit der Fassung ausgebildet sind, sondern an der Fassung über eine stoffschlüssige, kraft- und/oder formschlüssige Verbindung befestigt sind. Beispielsweise können die Halterungselemente an der Fassung mit Hilfe von Schraubverbindungen befestigt sein.

Für die Befestigung weisen die Halterungselemente einen Befestigungsabschnitt auf, dessen Unterseite typischerweise an der Oberseite der Fassung befestigt ist. Der Befestigungsabschnitt kann zwei, drei oder mehr Befestigungsstellen aufweisen, die z.B. in Form von Bohrungen ausgebildet sind, an denen ein jeweiliges Halterungselement mit der Fassung verschraubt wird. Dies ermöglicht eine präzise Ausrichtung eines jeweiligen Halterungselements. Es versteht sich, dass der Befestigungsabschnitt auch auf andere Weise an der Fassung befestigt werden kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform weisen die Halterungselemente einen über die Fassung überstehenden Abschnitt auf, der eine Befestigungsfläche zur Befestigung des Spiegelelements aufweist. Typischerweise sind die Halterungselemente einstückig ausgebildet und weisen den überstehenden Abschnitt und den weiter oben beschriebenen Befestigungsabschnitt auf. Der über die Fassung überstehende Abschnitt wirkt typischerweise in der Art einer Feder zur elastischen bzw. federnden Lagerung des Spiegelelements an der Fassung und kann stegförmig oder auf andere Weise ausgebildet sein. Der überstehende Abschnitt oder ggf. die Anbindung des überstehenden Abschnitts an dem Befestigungsabschnitt kann für die federnde Lagerung eine sehr geringe Dicke aufweisen, wie dies beispielsweise in der DE102015219671 A1 beschrieben ist, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.

An dem Befestigungsabschnitt wird das Spiegelelement, genauer gesagt das Substrat des Spiegelelements, in der Regel über eine stoffschlüssige Verbindung mit dem jeweiligen Halterungselement verbunden (s.u.). Die Befestigungsflächen verlaufen typischerweise seitlich an den Halterungselementen und kontaktieren das Substrat an dessen Längsseite bzw. an dessen Breitseite. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Befestigungsflächen ausgebildet sind, das Substrat zu unterstützen, d.h. die Befestigungsflächen können einen Abschnitt aufweisen, der als Auflage für das Substrat dient.

Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform sind Befestigungsflächen von Halterungselementen, die entlang einer Längsseite des Spiegelelements angebracht sind, in jeweils gleichen Abständen voneinander angeordnet, und/oder Befestigungsflächen von Halterungselementen, die entlang einer Breitseite des Spiegelelements angebracht sind, sind in jeweils gleichen Abständen voneinander angeordnet. Auf diese Weise kann eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Kräfte erreicht werden, die auf die Halterungselemente wirken. Die Kräfte können z.B. durch Temperaturänderungen, durch Erschütterungen oder beim initialen Einlegen des Substrats bzw. des Spiegelelements in die Fassung hervorgerufen werden. Die Abstände zwischen den Befestigungsflächen von jeweils zwei benachbarten an der Längsseite angebrachten Halterungselementen und den Befestigungsflächen von jeweils zwei benachbarten an der Breitseite angebrachten Halterungselementen sind in der Regel gleich groß, dies ist aber nicht zwingend erforderlich.

Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Halterungselemente zumindest in dem überstehenden Abschnitt, insbesondere vollständig, aus einem Material mit einer Zugfestigkeit von mehr als 800 MPa gebildet. Wie weiter oben beschrieben wurde, dienen die Halterungselemente zur Kraftaufnahme. Auch ist es erforderlich, beim Einlegen des Substrats des Spiegelelements in die Fassung die Halterungselemente bzw. deren über die Fassung überstehende Abschnitte zurückzuziehen, um ein berührungsfreies Einlegen des Substrats in die Fassung zu ermöglichen. Das Zurückziehen der federnden Halterungselemente wird limitiert durch die zulässigen Spannungen des Materials der Halterungselemente. Die Halterungselemente sollten daher aus einem Material hergestellt sein, das eine möglichst hohe Bruchfestigkeit bzw. Zugfestigkeit aufweist.

Materialien mit einem geringen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten, z.B. Invar, weisen typischerweise eine niedrige Zugfestigkeit auf und sind daher nicht als Materialien für die Halterungselemente geeignet. Bei der hier beschriebenen Halterungseinrichtung wird daher eine Funktionstrennung vorgenommen, bei der die Fassung aus einem Material mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt ist, der an den linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrats angepasst ist, um thermische Spannungen zu reduzieren, und bei der die Halterungselemente aus einem hochfesten Material mit einer hohen Zugfestigkeit hergestellt sind, um die Halterungselemente um das notwendige Maß auslenken bzw. zurückziehen zu können sowie um Kräfte aufzunehmen. Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Halterungselemente zumindest in dem überstehenden Abschnitt aus einem Werkzeugstahl gebildet.

Werkzeugstähle weisen in der Regel eine hohe Zugfestigkeit von 800 MPa oder mehr auf. Beispielsweise kann es sich bei dem Werkzeugstahl um einen nichtrostenden Stahl bzw. Edelstahl handeln, z.B. um einen martensitischen Chromstahl mit Nickelzusatz, insbesondere um X 17 CrNi 16-2, oder um einen hochfesten Stahl wie z.B. Stavax ESR(Electro-Slag-Refining), der eine Zugfestigkeit von mehr als 1000 MPa aufweist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine optische Baugruppe, umfassend: ein Spiegelelement, das ein Verhältnis von Länge zur Breite aufweist, das größer als 2 : 1 , bevorzugt größer als 3 : 1 , besonders bevorzugt größer als 4 : 1 , insbesondere größer als 10 : 1 ist, sowie eine Halterungseinrichtung zur Halterung des Spiegelelements, die wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist.

Das Spiegelelement kann beispielsweise in Form eines so genannten vertikalen Fokussierspiegels („vertical focusing mirror“) ausgebildet sein, der einfallende Strahlung in einer vertikalen Richtung fokussiert. Derartige Spiegelelemente weisen in der Regel ein großes Aspektverhältnis auf, das in dem oben angegebenen Wertebereich liegt. Derartige Spiegelelemente sind typischerweise zur Reflexion von Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich oder für Strahlung im Röntgenbereich ausgelegt und können z.B. in EUV- Lichtquellen, in EUV-Lithographieanlagen oder in Synrchrotron-Optiken verwendet werden. Auch die Verwendung in einem Reflektometer zur Vermessung der Reflektivität eines Spiegelelements, z.B. eines EUV-Spiegels, ist möglich. Das Spiegelelement weist ein Substrat mit einer Oberfläche auf, auf die eine reflektierende Beschichtung aufgebracht ist. Die reflektierende Beschichtung kann zur Reflexion von EUV-Strahlung oder ggf. zur Reflexion von Röntgenstrahlung ausgebildet sein. Das Spiegelelement wird typischerweise unter streifendem Einfall betrieben. Die Oberfläche mit der reflektierenden Beschichtung ist in der Regel konkav gekrümmt.

Bei einer Ausführungsform liegt das Verhältnis zwischen einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials der Fassung und einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials eines Substrats des Spiegelelements zwischen 0,5 und 2,0, bevorzugt zwischen 0,8 und 1 ,25. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es günstig, wenn die linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Fassung und des Substrats des Spiegelelements möglichst in derselben Größenordnung liegen, um Deformationen und Spannungen möglichst zu vermeiden.

Bei einer Ausführungsform überbrücken die überstehenden Abschnitte der Halterungselemente einen Zwischenraum zwischen einem Substrat des Spiegelelements und der Fassung. Die überstehenden Abschnitte der Halterungselemente überbrücken einen Zwischenraum zwischen dem Innenrand der Fassung und dem äußeren Rand des Spiegelelements, genauer gesagt einer jeweiligen Längsseite bzw. Breitseite des Substrats des Spiegelelements. Wie weiter oben beschrieben wurde, dienen die Halterungselemente bzw. deren überstehenden Abschnitte zur elastischen Lagerung des Spiegelelements an der Fassung. Die Steifigkeit der überstehenden Abschnitte kann hierbei so gewählt werden, dass die Eigenfrequenzen der optischen Baugruppe in einer gewünschten Größenordnung liegen. Hohe Eigenfrequenzen sind aus dynamischer Sicht grundsätzlich von Vorteil, in bestimmten Situationen kann es aber günstig sein, wenn die Eigenfrequenzen nicht zu hoch gewählt werden, z.B. wenn es sich bei der optischen Baugruppe um ein Ersatzteil handelt, das transportiert werden muss.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Spiegelelement, genauer gesagt das Substrat des Spiegelelements, an den Befestigungsflächen der Halterungselemente mittels eines Fügemittels, insbesondere mittels eines Klebers, befestigt. Wie weiter oben beschrieben wurde, erfolgt die Befestigung des Spiegelelements an den Halterungselementen typischerweise über eine stoffschlüssige Verbindung.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Spiegelelement ein Substrat aus einem Null-Ausdehnungsmaterial auf. Wie weiter oben beschrieben wurde, wird unter einem Null-Ausdehnungsmaterial ein Material verstanden, das eine sogenannte Nulldurchgangs-Temperatur aufweist, bei welcher der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats ein Minimum aufweist. Bei dem Null-Ausdehnungsmaterial kann es sich z.B. um titandotiertes Quarzglas oder um eine Glaskeramik handeln. Alternativ kann das Substrat des Spiegelelements nicht aus einem Null-Ausdehnungsmaterial gebildet sein, sondern aus einem anderen Material, beispielsweise aus Quarzglas oder aus Silizium.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein optisches System, insbesondere ein EUV-Lithographiesystem, umfassend: mindestens eine optische Baugruppe, wie sie weiter oben beschrieben ist. Spiegelelemente mit einem hohen Aspektverhältnis können beispielsweise im Beleuchtungssystem eines optischen Systems in Form einer EUV-Lithographieanlage verwendet werden. Es ist auch möglich, dass die optische Baugruppe in einem optischen System nur für Messzwecke verwendet wird, beispielsweise in einem Reflektometer zur Vermessung der Reflektivität eines Spiegels, z.B. eines EUV-Spiegels. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist die Verwendung optischen Baugruppe nicht auf EUV-Lithographiesysteme beschränkt, vielmehr kann die optische Baugruppe auch in anderen optischen Systemen, beispielsweise in Synchrotron-Optiken, eingesetzt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,

Fig. 2a eine schematische Darstellung eines Spiegelelements in Form eines vertikalen Fokussierspiegels, sowie

Fig. 2b eine schematische Darstellung einer optischen Baugruppe mit dem Spiegelelement von Fig. 2a und mit einer Halterungseinrichtung, die eine Fassung und eine Mehrzahl von Halterungselementen zum seitlichen Einspannen des Spiegelelements aufweist.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf Fig. 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer optischen Anordnung für die EUV-Lithographie in Form einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie von deren Bestandteilen ist hierbei nicht einschränkend zu verstehen. Eine Ausführung eines Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- bzw. 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 Fig. 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 Fig. 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.

Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst ein Projektionssystem 10. Das Projektionssystem 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. 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 Waferverlagerungsantrrieb 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 Kollektorspiegel 17 gebündelt. Bei dem Kollektorspiegel 17 kann es sich um einen Kollektorspiegel mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektorspiegels 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, Gl), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektorspiegel 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.

Nach dem Kollektorspiegel 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 Kollektorspiegel 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. 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 Fig. 1 nur beispielhaft einige dargestellt. Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23.

Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet. 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.

Das Projektionssystem 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Beispiel umfasst das Projektionssystem 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 dem Projektionssystem 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,4 oder 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, eine hoch reflektierende Beschichtung für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen.

Fig. 2a zeigt ein Spiegelelement 19 in Form des Umlenkspiegels der Beleuchtungsoptik 4 von Fig. 1 , der in diesem Fall eine zusätzliche bündelbeeinflussende Wirkung aufweist. Das Spiegelelement 19 weist ein Substrat 25 mit einer konkav gekrümmten Oberfläche 26 auf, auf die eine nicht bildlich dargestellte reflektierende Beschichtung zur Reflexion von EUV- Strahlung 16 aufgebracht ist. Bei dem in Fig. 2a gezeigten Beispiel ist das Substrat 25 quaderförmig ausgebildet und weist eine Länge L von ca. 60 cm, eine Breite B von ca. 13 cm und eine Höhe H von ca. 7 cm auf. Das Verhältnis von Länge L zu Breite B des Substrats 25 des Spiegelelements 19 liegt somit bei mehr als 4 : 1 , d.h. das Spiegelelement 19 weist ein großes Aspektverhältnis auf.

Das Substrat 25 ist aus einem Null-Ausdehnungsmaterial gebildet, d.h. aus einem Material, das einen sehr geringen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der bei einer Temperatur, der sogenannten Nulldurchgangs-Temperatur, ein Minimum aufweist. Bei dem Substrat 25 kann es sich beispielsweise um titandotiertes Quarzglas oder um eine Glaskeramik handeln. Das Substrat 25 weist einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten 02 auf, der im Bereich der Nulldurchgangs- Temperatur bei weniger als ca. 0,6 ppm/K liegt.

Fig. 2b zeigt eine optische Baugruppe 27, die das Spiegelelement 19 von Fig. 2a sowie eine Halterungseinrichtung 28 für das Spiegelelement 19 umfasst. Die Halterungseinrichtung 28 weist eine Fassung 29 in Form eines rechteckigen Rahmens auf, der im gezeigten Beispiel aus Invar gebildet ist. Die Fassung 29 kann auch aus einem anderen Material gebildet werden, das einen möglichst kleinen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten ai aufweist, der bei 2 ppm/K oder weniger, im gezeigten Beispiel bei ca. 1 ppm/K oder weniger liegt. Das Verhältnis ai / 02 zwischen dem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten ai des Materials der Fassung 29 und dem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten 02 des Materials des Substrats 25 liegt im gezeigten Beispiel bei ca. 1 ,66.

An der Fassung 29 ist eine Mehrzahl von Halterungselementen 30 befestigt, welche das Spiegelelement 19 umgeben. Die Halterungselemente 30 weisen einen Halterungsabschnitt 31 in Form eines Halteblocks und einen über die Fassung 29 in Richtung auf das Spiegelelement 19 überstehenden, im Wesentlichen dreieckig ausgebildeten Abschnitt 32 auf. Die Halterungselemente 30 sind mit der Unterseite des Halterungsabschnitts 31 an der Oberseite der Fassung 29 befestigt. Die Befestigung erfolgt im gezeigten Beispiel mit Hilfe von drei Schrauben 33a-c, die in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind. Die überstehenden Abschnitte 32 der Halterungselemente 30 überbrücken einen Zwischenraum 34 zwischen der Fassung 29 und dem Spiegelelement 19.

An der Stirnseite eines jeweiligen überstehenden Abschnitts 32 ist eine Befestigungsfläche 35 zur Befestigung des Spiegelelements 19 an der Fassung 29 der Halterungseinrichtung 28 angebracht. Das Spiegelelement 19, genauer gesagt das Substrat 25, ist an der Befestigungsfläche 35 eines jeweiligen Halterungselements 30 stoffschlüssig mittels eines Fügemittels in Form eines Klebers befestigt. Die Befestigungsfläche 35 kann ggf. auch einen Abschnitt aufweisen, der als Auflage zur Unterstützung des Substrats 25 des Spiegelelements 19 dient.

Die Halterungselemente 30 sind im gezeigten Beispiel einstückig ausgebildet und bestehen aus einem Material mit einer hohen Bruchfestigkeit bzw. Zugfestigkeit von mehr als 800 MPa. Im gezeigten Beispiel sind die Halterungselemente 39 aus Werkzeugstrahl bzw. aus Edelstahl in Form von X 17 CrNi 16-2 hergestellt. Es versteht sich, dass die Halterungselemente 30 auch aus anderem Materialien hergestellt werden können, die eine hohe Zugfestigkeit aufweisen, insbesondere aus anderen Werkzeugstählen, z.B. aus Stavax ESR, der eine Zugfestigkeit von mehr als 1000 MPa aufweist.

Der überstehende Abschnitt 32 wirkt in der Art eines Federelements zur elastischen Lagerung des Spiegelelements 19. Für die federnde Lagerung kann der überstehende Abschnitt 32 beispielsweise einen Teilbereich aufweisen, in dem dieser gegenüber dem restlichen überstehenden Abschnitt 32 eine geringere Dicke aufweist.

Wie in Fig. 2b zu erkennen ist, sind Befestigungsflächen 35 von Halterungselementen 30, die entlang einer Längsseite 36 des Spiegelelements 19 angebracht sind, in jeweils gleichen Abständen A voneinander angeordnet. Zudem sind Befestigungsflächen 35 von Halterungselementen 30, die entlang einer Breitseite 37 des Spiegelelements 19 angebracht sind, in jeweils gleichen Abständen A voneinander angeordnet. Auch die Halterungselemente 30 selbst sind gleichmäßig bzw. äquidistant über den Umfang des Spiegelelements 19 verteilt angeordnet. Auf diese Weise wird die Kraftaufnahme möglichst gleichmäßig auf alle Halterungselemente 30 verteilt.

Beim Einlegen des Substrats 25 des Spiegelelements 19 in die Fassung 29 werden die Halterungselemente 30, genauer gesagt deren über die Fassung 29 überstehenden Abschnitte 32, zurückgezogen, um ein berührungsfreies Einlegen des Substrats 25 in die Fassung 29 zu ermöglichen. Das Zurückziehen der Halterungselemente 30 bzw. der überstehenden, federnden Abschnitte 32 wird limitiert durch die zulässigen Spannungen des Materials der Halterungselemente 30.

Bei der in Fig. 2a, b gezeigten Halterungseinrichtung 28 wird daher eine Funktionstrennung dergestalt vorgenommen, dass die Fassung 29 aus einem Material mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten ai hergestellt ist, der möglichst gleich groß ist wie der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient 02 des Substrats 25, um thermische Spannungen zu reduzieren, während die Halterungselemente 30 aus einem Material mit einer hohen Bruch- bzw. Zugfestigkeit für die Kraftaufnahme bzw. für das Zurückziehen der Halterungselemente 30 beim initialen Einspannen des Substrats 25 in der Fassung 29 hergestellt sind. Dies ermöglicht es, Deformationen und Spannungen bei der Halterung des Spiegelelements 19 zu reduzieren.

Die weiter oben beschriebene optische Baugruppe 27 kann auch in anderen optischen Systemen als in einer EUV-Lithographieanlage 1 verwendet werden, beispielsweise in einer Synchrotron-Optik oder in einem Reflektometer zur Vermessung der Reflektivität von EUV-Spiegeln bzw. von deren Beschichtungen.

Claims

Patentansprüche

1 . Halterungseinrichtung (28) für ein Spiegelelement, insbesondere für ein Spiegelelement (19) zur Reflexion von EUV-Strahlung (16), das ein Verhältnis von Länge (L) zu Breite (B) von mehr als 2 : 1 , bevorzugt von mehr als 3 : 1 , besonders bevorzugt von mehr als 4 : 1 , insbesondere von mehr als 10 : 1 aufweist, wobei die Halterungseinrichtung (28) eine Fassung (29) mit einer Mehrzahl von Halterungselementen (30) zum seitlichen Einspannen des Spiegelelements (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungselemente (30) überstehende, federnde Abschnitte (32) zur federnden Lagerung des Spiegelelements (19) aufweisen.

2. Halterungseinrichtung nach Anspruch 1 , bei der die Fassung (29) aus einem Material mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten (cn) gebildet ist, der bei 2 ppm/K oder weniger, bevorzugt bei 1 ppm/K oder weniger liegt.

3. Halterungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Fassung (29) aus Invar gebildet ist.

4. Halterungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Halterungselemente (30) an der Fassung (29) befestigt sind.

5. Halterungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein jeweiliger überstehender Abschnitt (32) eines Halterungselements (30) eine Befestigungsfläche (35) zur Befestigung des Spiegelelements (19) aufweist.

6. Halterungseinrichtung nach Anspruch 5, bei der Befestigungsflächen (35) von Halterungselementen (30), die entlang einer Längsseite (36) des Spiegelelements (19) angebracht sind, in jeweils gleichen Abständen (A) voneinander angeordnet sind, und/oder dass Befestigungsflächen (35) von Halterungselementen (30), die entlang einer Breitseite (37) des Spiegelelements (19) angebracht sind, in jeweils gleichen Abständen (A) voneinander angeordnet sind.

7. Halterungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Halterungselemente (30) zumindest in dem überstehenden Abschnitt (32), insbesondere vollständig, aus einem Material mit einer Zugfestigkeit von mehr als 800 MPa gebildet sind.

8. Halterungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Halterungselemente (30) zumindest in dem überstehenden Abschnitt (32), insbesondere vollständig, aus einem Werkzeugstahl gebildet sind.

9. Optische Baugruppe (27), umfassend: ein Spiegelelement, insbesondere ein Spiegelelement (19) zur Reflexion von EUV-Strahlung (16), das ein Verhältnis von Länge (L) zur Breite (B) aufweist, das größer als 2 : 1 , bevorzugt größer als 3 : 1 , besonders bevorzugt größer als 4 : 1 , insbesondere größer als 10 : 1 ist, sowie eine Halterungseinrichtung (28) zur Halterung des Spiegelelements (19), die nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

10. Optische Baugruppe nach Anspruch 9, bei der das Verhältnis zwischen einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten (ai ) des Materials der Fassung (29) und einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten (02) des Materials eines Substrats (25) des Spiegelelements (19) zwischen 0,5 und 2, bevorzugt zwischen 0,8 und 1 ,25 liegt.

11 . Optische Baugruppe nach Anspruch 9 oder 10, bei der die überstehenden Abschnitte (32) der Halterungselemente (30) einen Zwischenraum (34) zwischen dem Substrat (25) des Spiegelelements (19) und der Fassung (3) überbrücken.

12. Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , bei der das Substrat (25) des Spiegelelements (19) an den Befestigungsflächen (35) der Halterungselemente (13) mittels eines Fügemittels, insbesondere mittels eines Klebers, befestigt ist.

13. Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei der das Spiegelelement (19) ein Substrat (25) aus einem Null-Ausdehnungsmaterial aufweist.

14. Optisches System, insbesondere EUV-Lithographiesystem (1 ), umfassend: mindestens eine optische Baugruppe (27) nach einem der Ansprüche 9 bis