WO2018046350A1 - Optisches system, insbesondere lithographieanlage, sowie verfahren - Google Patents

Optisches system, insbesondere lithographieanlage, sowie verfahren Download PDF

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WO2018046350A1
WO2018046350A1 PCT/EP2017/071630 EP2017071630W WO2018046350A1 WO 2018046350 A1 WO2018046350 A1 WO 2018046350A1 EP 2017071630 W EP2017071630 W EP 2017071630W WO 2018046350 A1 WO2018046350 A1 WO 2018046350A1
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WO
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optical system
diaphragm
aperture
freedom
positioning
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Application number
PCT/EP2017/071630
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English (en)
French (fr)
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Pascal Marsollek
Ralf Zweering
Martin Withalm
Original Assignee
Carl Zeiss Smt Gmbh
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Publication date
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
    • G03F7/70891—Temperature
    • G—PHYSICS
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    • G03F7/70825—Mounting of individual elements, e.g. mounts, holders or supports

Definitions

  • the present invention relates to an optical system, in particular a lithography system, and a method.
  • the content of the priority application DE 10 2016 216 917.3, is applied by reference ⁇ acquisition fully involved microlithography for the production of microstructured components, such as integrated circuits.
  • the microlithography phielui is performed with a lithography system, which has a loading ⁇ lighting system and a projection system.
  • the image of an illuminated by the illumination system mask (reticle) is in this case projected by the projection system on one with a photosensitive layer (photoresist) be ⁇ -coated and which is arranged in the image plane of the projection system substrate (eg. As a silicon wafer) for the Mask structure on the lichtempfind ⁇ Liche coating of the substrate to transfer.
  • the numerical aperture is an important parameter of lithography systems.
  • the numerical aperture is adjusted or modified in the case of lithography systems with the aid of diaphragms.
  • two types of diaphragms are to be distinguished, namely aperture diaphragms and obscuration diaphragms.
  • Aperture diaphragms are understood to mean those diaphragms which DT engage in a light beam and thereby hide a part of the same at its outer periphery.
  • obscuration diaphragms are arranged within the corresponding light bundle and thus hide an inner part of the corresponding light bundle.
  • light bundle is meant here the work light in the lithography plant.
  • an optical system in particular a litho ⁇ graphiestrom, which has the following: a beam path, a diaphragm ⁇ element, which is adapted to cover part of the beam path, a positioning, which is adapted to the aperture element in at least to move one degree of freedom, a sensor device which is adapted to the detect a degree of freedom of a position of the aperture element in the direction at ⁇ least, and a control device which is adapted to the position means in response to the detected positioning tion for positioning the diaphragm element in the direction of at least one degree of freedom to control.
  • One idea underlying the present invention is to compensate for temporary or permanent effects which can lead to a mispositioning of a blen ⁇ denelements, characterized in that the position of the Blen ⁇ denelements monitored and adjusted if necessary.
  • the vorüberge ⁇ Henden effects include for example heat loads, to permanent, at ⁇ play as installation errors.
  • the panel element has a light-defining edge which is to be ⁇ directed selzu lecture with the light, in particular work light, alternating in the beam path.
  • the diaphragm element can be formed as a planar element and / or of sheet metal, in particular of steel, copper or aluminum. Insbeson ⁇ particular it concerns with the panel element is a lamella.
  • the light-determining edge can be closed or open. In the case of CLOSED ⁇ Senen edge a circular or non-circular, such as oval or otherwise curved or polygonal light-defining edge comes into consideration. In the case of an open light-determining edge, any desired geometries, in particular curves or open polygons, are conceivable.
  • the positioning device may be an actuator and / or a storage device such as a linear guide or a pivoting mechanism, aufwei ⁇ sen.
  • Suitable actuators are, for example, piezoactuators or Lorenz actuators.
  • the sensor device may for example comprise a distance sensor, in particular a capacitive, inductive or optical distance sensor.
  • a distance sensor in particular a capacitive, inductive or optical distance sensor.
  • the at least one degree of freedom can have one of in principle three rotational and three translatory degrees of freedom.
  • the control device may be designed, for example, as a microprocessor.
  • the control means may be formed on a central control device of the Lithography ⁇ phiestrom or integrated into one.
  • the control device is connected to the positioning device, in particular an actuator thereof, as well as to the sensor device by signal technology.
  • the at least one degree of freedom comprises a translatory movement in the direction of the beam path.
  • the positioning device is directed towards ⁇ to position the aperture element in two to six degrees of freedom.
  • the six degrees of freedom include three translational and three rotational degrees of freedom of the diaphragm element.
  • any mispositioning of the diaphragm element can be compensated.
  • the positio ⁇ nier Anlagen can also be adapted to the panel element in just one, two, three, four or five degrees of freedom (selected from three translational and three rotational degrees of freedom) to position.
  • the diaphragm element is designed as a rigid body.
  • the diaphragm element as a whole (ie as a rigid body in the mechanical sense, without deformation of the same) or even later As a whole, the diaphragm device is positioned in the direction of the at least one degree of freedom or in up to all six degrees of freedom.
  • the optical system comprises a Blen- denvorraum on which includes a support frame and the panel element on ⁇ , wherein the shutter member relative to the support frame is movably supported ⁇ th, wherein the positioning device is adapted to control the Blendenvor ⁇ direction towards the to position at least one degree of freedom.
  • the diaphragm device has a first and a second diaphragm element, wherein the first diaphragm element is held stationary on the holding frame and the second diaphragm element is held movably on the holder frame.
  • the first and the second panel element are movably held on the support frame.
  • a first numerical aperture of the optical system can be defined by the first stationary diaphragm element.
  • a second numerical aperture of the optical system is provided.
  • the first and second diaphragm elements can also be moved, thereby providing a first and a second numerical aperture of the optical system.
  • the first and second Blendenele ⁇ ment in the direction of the beam path are arranged one behind the other.
  • the diaphragm element or the ers ⁇ te and / or second diaphragm element forms an aperture diaphragm.
  • the diaphragm element or the first and / or second diaphragm element forms an aperture diaphragm together with at least one corresponding diaphragm element.
  • the aperture diaphragm has a non-circular opening.
  • an aperture of one or more Blend Enele ⁇ elements may be composed.
  • the aperture diaphragm can have an open or closed light-determining edge, as explained in general above for the diaphragm element.
  • the aperture can ⁇ aperture have an oval opening.
  • the diaphragm device further has an obscuration diaphragm.
  • the obscuration panel may be held on the support frame. Can in exporting approximately ⁇ form the obscuration also be adjustable gen undergraduate provided positioned overall the holding frame. For example, actuators, in particular piezoactuators, come into consideration here.
  • the senor means is to be directed ⁇ , the position of the aperture member in an illumination mode of the optical view system to detect the same in particular in an exposure mode, and the control means is adapted to control the positioning device in the lighting mode of the optical system, in particular in the Belich ⁇ processing mode, depending on the detected position to control.
  • Lighting mode generally means a mode in which light passes through the optical system's optical path.
  • the Belichtungsmo ⁇ dus other hand means a such a mode in which a substrate, in particular of the same, a photosensitive layer is applied with light to form at ⁇ play lithographic structures. Due to the fact that the monitoring and adaptation of the position of the diaphragm element according to the present embodiment takes place during active operation (so-called real time method) of the optical system, it is possible to react flexibly to operational influences. For example, the position of the aperture element can be adjusted within the same time ⁇ space by a single exposure of a This is done on a wafer.
  • the optical system comprises a support frame and an optical element, which supports the support frame and determines the beam path, wherein the support frame also carries the positioning device.
  • the optical element ⁇ if defined together with other optical elements the beam path.
  • the optical element is meant, for example, a mirror, a lens, a ⁇ -plate or an optical grating.
  • the optical element is mounted on the support frame (English: force frame).
  • the opti ⁇ cal element can be supported by means of weight compensators on the support frame.
  • actuators in particular Lorenz actuators, can also be provided, which are set up to move the optical element with respect to the support frame.
  • the optical system comprises a sensor ⁇ frame, which is mechanically decoupled from the supporting frame, wherein the sensor frame carries the sensor means. This provides a reliable reference system for detecting the position of the shutter member.
  • the optical system comprises a Wär ⁇ meleitpfad on that conducts heat from the panel element into the support frame, wherein the heat conducting elements preferably exclusively from metal and / or ceramic having, which are in a surface contact with each other.
  • the heat in the aperture element is produced by light in the beam path which falls on the aperture element in the exposure mode.
  • the Tragrah- men thus serves as a heat sink.
  • the support frame may be equipped for this purpose with a cooling circuit, in particular a water cooling circuit, which leads out the heat from the support frame.
  • a cooling circuit in particular a water cooling circuit, which leads out the heat from the support frame.
  • a metal for example, copper, steel or aluminum into consideration.
  • the positioning device one or more bipods, in particular a hexapod, and / or a plurality of mechanical positioning units connected in series, with the positioning depending ⁇ wells have exactly one degree of freedom or exactly two degrees of freedom.
  • the bipods or the Hexapod one or have a plurality of solid-state joints on ⁇ which allow for storage with high repeatability and avoid the generation of particles.
  • the positioning may include egg ⁇ ne bearing unit with exactly one or exactly two degrees of freedom respectively.
  • a method for operating an optical system insbeson ⁇ particular a lithography system is provided.
  • a step a) a Detected position of a diaphragm element in a beam path of the optical system in the direction of at least one degree of freedom of the diaphragm element.
  • a step b) the panel element in the direction of the at least one positioned Liberty ⁇ degree depending on the detected position.
  • the lithography installation may in particular be an EUV lithography installation or a DUV lithography installation.
  • EUV stands for "Ext ⁇ reme Ultra violet” and denotes a wavelength of the working light between 0.1 and 30 nm.
  • DUV stands for “Deep Ultra Violet” and denotes a wavelength of the working light from 30 to 250 nm.
  • A is not present as intended to be limiting in exactly one element. Rather, multiple elements, for example two, three or more may be provided. Any other measure word used here is not downloadingge ⁇ starting to be understood to be that a restriction to carry out just the appropriate number of elements Rather, numerical deviations upwards and downwards are possible.
  • FIG. 1A shows a schematic view of an EUV lithography system
  • Fig. 1B is a schematic view of a DUV lithography apparatus
  • Fig. 2 shows a side view of an optical system according to an exporting ⁇ approximate shape
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an optical system according to a further embodiment
  • Fig. 4 shows a plan view of a diaphragm of Fig. 3;
  • Fig. 5 schematically shows, in part, an optical system according to another embodiment
  • FIG. 6 shows a part of an optical system according to another exporting ⁇ approximate shape
  • FIGS. 7A and 7B each show two diaphragm elements in different positi ons ⁇ !
  • Fig. 9 shows a flow chart of a method according to an exemplary form.
  • Fig. 1A is a schematic view of an EUV lithography apparatus 100A, which includes a beam shaping and illumination system 102 and a projection system 104 ⁇ .
  • EUV stands for "extreme ultraviolet" (Engl .: extreme ultra violet, EUV) and denotes a wavelength of the working light between 0.1 and 30 nm.
  • the beam-forming and illumination system 102 and the Gii ⁇ onssystem 104 are each in a not shown Vacuum housing vorgese ⁇ hen, each vacuum housing is evacuated using an evacuation ⁇ tion device, not shown ..
  • the vacuum housings are surrounded by a machine room, not shown, in which the drive devices vorgese ⁇ for mechanical method or adjustment of the optical elements ⁇ are hen. Further, electrical controls and the like in the ⁇ sem machine room may be provided.
  • the EUV lithography system 100A has an EUV light source 106A.
  • an EUV light source 106A for example, a plasma source (or a Syn ⁇ chrotron) may be provided, which radiation 108A in the EUV range (extremely ult ⁇ ravioletter area), ie, for example, in the wavelength range of 5 nm to 20 nm, from ⁇ sends.
  • the EUV radiation 108A is collimated and the desired operating wavelength is filtered out of the EUV radiation 108A.
  • EUV radiation 108A has a relatively low transmissivity by air, which is why the beam guide spaces in the beam shaping and illuminating ⁇ system is evacuated and 102 in the projection system 104th
  • the beam shaping and illumination system 102 shown in FIG. 1A has five mirrors 110, 112, 114, 116, 118.
  • the EUV radiation 108A is applied to the photomask (Engl .: reticle) directed 120th
  • the photomask 120 is likewise designed as a reflective optical element and can be arranged outside the systems 102, 104.
  • the EUV radiation 108A can be directed to the photomask 120 by means of a Spie ⁇ gels 122nd
  • the photomask 120 has a Structure, which is reduced by means of the projection system 104 shown on a wafer 124 or the like.
  • the projection system 104 (also referred to as a projection objective) has six mirrors M1-M6 for imaging the photomask 120 onto the wafer 124. As can ⁇ at individual mirrors Ml - M6 may be arranged symmetrically to the projection system 104 to the optical axis 126 of the projection system 104th It should be noted that the number of mirrors of the EUV lithography apparatus 100A is not limited to the number shown. There may also be more or fewer mirrors. Furthermore, the mirror usually before ⁇ the side curved at her for beam shaping.
  • FIG. 1B shows a schematic view of a DUV lithography system 100B that includes a beamforming and illumination system 102 and a projection system 104.
  • DUV stands for "deep ultraviolet” (English: deep ultraviolet, DUV) and denotes a wavelength of the working light between 30 and 250 nm.
  • the beam-forming and illumination system 102 and the projection ⁇ system 104 can, as already with reference to Fig. 1A described- arranged in a vacuum housing and / or be surrounded by a machine room with corresponding drive devices.
  • the DUV lithography system 100B has a DUV light source 106B.
  • DUV light source 106B for example, an ArF excimer laser can be provided, which emits radiation 108B in the DUV range at, for example, 193 nm.
  • the beamforming and illumination system 102 shown in FIG. 1B directs the DUV radiation 108B onto a photomask 120.
  • the photomask 120 is formed as a transmissive optical element and may be disposed outside of the systems 102, 104.
  • the photomask 120 has a structure which is reduced by means of the projection system 104 onto a wafer 124 or derglei ⁇ chen is imaged.
  • the projection system 104 has a plurality of lenses 128 and / or mirrors 130 for imaging the photomask 120 onto the wafer 124. In this case, individual lenses 128 and / or mirrors 130 of the projection system 104 may be arranged symmetrically with respect to the optical axis 126 of the projection system 104.
  • the number of lenses and mirrors of the DUV lithography system 100B is not limited to the number shown. There may also be more or fewer lenses and / or mirrors. Furthermore, the mirrors are usually curved at their front for beam shaping.
  • An air gap between the last lens 128 and the wafer 124 may be replaced by a liquid medium 132 having a refractive index> 1.
  • the liquid medium may be, for example, high purity water.
  • Such a structure is also referred to as immersion lithography and has an increased photolithographic resolution.
  • FIG. 2 shows a side view of an optical system 200.
  • the optical system 200 may be a lithography system, in particular an EUV or DUV lithography system 100A, 100B, a microscope, in particular an electron beam microscope, or the like. In particular, it may be in the opti ⁇ 's system to a section, that is, an arrangement of several components, from the EUV lithography apparatus 100A of FIG. 1A act.
  • the optical system 200 includes a force frame 202 and a sensor frame 204.
  • the support frame 202 serves to support optical elements while the sensor frame 204 serves to monitor the optical elements ,
  • the support frame 202 and the sensor frame 204 are mechanically decoupled from each other.
  • a reliable reference system on the sensor frame 204 can be provided and carried out an accurate position detection of the optical elements on the supporting frame ⁇ 202nd
  • the support frame 202 two optical Ele ⁇ elements 206, 208, which formerly- example, be designed as a mirror, in particular as the mirror Mi and M2 of the lithography system 100A of FIG. 1A, NEN wears.
  • the optical elements 206, 208 are each held on the support frame 202 by means of actuators 210.
  • the actuators 210 for example, a locatedskraftkompensator for receiving a weight force of the ent ⁇ speaking optical element 206 include the 208th
  • the actuators 210 can have Lorenz actuators for the dynamic control of the corresponding optical element 206, 208.
  • Such positioning of ⁇ means of the Lorenz actuators may be necessary to adjust the arrangement of the optical ⁇ rule elements 206, 208 relative to each other highly accurately, in particular in the nano- or picometer.
  • the position of a respective optical element 206, 208 is detected by an associated sensor device 214 on the sensor frame 204.
  • a control device 226 controls the actuators 210 as a function of the detected positions of the optical elements 206, 208.
  • the optical elements 206, 208 define a designated 216 Strah ⁇ beam path of the optical system 200. Depending on the positioning of the optical elemen ⁇ te 206, 208 may lead to an altered light path 216 '.
  • a diaphragm element 218 is arranged in the beam path 216.
  • the diaphragm element 218 is held on the support frame 202 by means of a positioning device 220.
  • the diaphragm element 218 generally serves to cover part of the beam path 216.
  • the diaphragm element 218 can in principle be designed as an aperture diaphragm or obscuration diaphragm.
  • a diaphragm device 222 may be provided which, in addition to the diaphragm element 218, has further elements, for example a retaining frame and / or further diaphragm elements. includes elements. In this case, the entire diaphragm device is positioned 222 with ⁇ means of the positioning device 220th
  • the positioning device 220 is configured to position the diaphragm element 218 or the diaphragm device 222 as a rigid body (that is, as a whole) in at least one degree of freedom.
  • this degree of freedom may comprise a translatory movement in the direction R along the beam path 216.
  • Such a translational movement may have the purpose of adjusting a numerical aperture of the optical system 200. This can be done examples game with the aim to expose an exposure depth at a ⁇ the wafer 124 (see Fig. 1A) to change.
  • the positioning device can be configured to position the diaphragm element or the diaphragm device 218, 222 in two, three, four, five or six degrees of freedom.
  • the positioning of the blen ⁇ denelements 218 is carried out as a rigid body ⁇ per. That is, the diaphragm member 218 is not deformed by itself, but rather is positioned or moved as a whole by means of the positioning device 220.
  • the optical system 200 includes a sensor device 224, which is there to ⁇ configured to detect a position of the aperture element 218 in the direction of at least ⁇ a degree of freedom.
  • the sensor device 224 can detect a position of the diaphragm element 218 in the direction R.
  • the sensor device 224 can detect the position of the stop member 218 and the diaphragm device 222 in two, three, four, five or six acidsgra ⁇ .
  • the sensor device can have, for example, an inductive, capacitive or optical sensor.
  • the position of the diaphragm element 218 or the diaphragm device 222 is detected without contact.
  • the sensor device 224 is held on the sensor frame 204 to - as described, be ⁇ already above provide a reliable reference system.
  • the optical system 200 includes the already mentioned Steuereinrich ⁇ device 226.
  • the controller 226 may be formed as a microprocessor.
  • the controller 226 may be part of a central control of the opti ⁇ 's system, in particular lithography system 100A, 100B.
  • the control device 226 is adapted to be in the direction of R of at least one degree of freedom ⁇ control the positioning device 224 in dependence on the detected position of the stop member 218 and the diaphragm device 222nd
  • the drive can take place in the direction of each of two, three, four, five or six degrees of freedom of the diaphragm element 218.
  • the control of the positioning device 220 can be made in particular to the off ⁇ equal of temporary or permanent incorrect positioning of the Blen ⁇ denelements 218 and the diaphragm device 222nd
  • Temporary incorrect positioning can result, for example, from heat loads acting on the diaphragm element 218.
  • heat loads arise, for example, due to the light in the beam path 216, which falls on the surface of the diaphragm element 218 or the diaphragm device 222, that is, is hidden.
  • Permanent mispositioning may result, for example, from faulty installation of the diaphragm element 218 or the diaphragm device 222 in the support frame 202.
  • Fig. 3 shows sche ⁇ matically in a side view of an optical system 200, wherein only the special features compared to Fig. 2 is discussed.
  • the diaphragm device 222 comprises a holding frame 300, which carries the blen ⁇ denelement 218.
  • the shutter member 218 may be movably or fixedly attached to the support frame 300.
  • the positioning device 220 may itself have a holding frame 306 and a bearing 308.
  • the frame 306 may be force-decoupled from the support frame 202, that is, stored as soft as possible.
  • the frame 306 may be supported by a spring 310 on the support frame 202.
  • actuators are vorgese ⁇ hen to actuate the holding frame 300 and thus the diaphragm member 218 relative to the support frame 306 and thus against the support frame 202 by means of ⁇ force.
  • the bearing 308 may, for example, have one or more bipods, in particular a hexapod. Such a bearing is illustrated by way of example with reference to FIG. 4.
  • FIG. 4 shows a plan view of the diaphragm device 222 together with the diaphragm element 218.
  • the diaphragm element 218 is designed, for example, as an aperture diaphragm with a central opening 400.
  • the opening 400 is delimited by a closed, lichtbe ⁇ voting edge 402nd
  • the light-determining edge 402 may have a circular or non-circular shape. By way of example, an ova ⁇ le light-determining edge 402 is shown.
  • FIG. 4 three points 404 are shown, which are formed on the Blendenvorrich ⁇ device 222, in particular on the support frame 300. Between a respective points 404 and the frame 306 (see FIG. 3) are each Bi ⁇ poden (not shown), which are on the one hand on the diaphragm device 222 and the other hand fixed to the frame 306.
  • a mobility of the diaphragm element 218 or the diaphragm device 222 results in six degrees of freedom.
  • the support frame 202 serves as a heat sink, since the heat 302 is introduced there from the diaphragm network 218 via the heat conduction path 304.
  • This leads to a heat-induced distortion and thus to changes in position of the support frame 202 relative to the sensor frame 204 or the reference system defined by the sensor frame 204.
  • This thermally induced distortion (English: thermal drift) in turn affects the position of the diaphragm element 218 and the Blen ⁇ denvoriques 222 and can lead to incorrect positioning of these.
  • the Istposi ⁇ tion of the screen member 218 and the diaphragm device 222 is advantageously detected and adjusted by means of the positioning device 220 in case of need to the predefined target Posi ⁇ tion and tracked accordingly in the above optical system.
  • the diaphragm element 218 or the diaphragm device 222 is thus always arranged in the desired position.
  • the support frame 202 is still used as a heat sink, is therefore harmless.
  • the heat conduction path 304 includes only elements made of metal, in particular steel, aluminum or copper, which in a surface contact to stand by each other. This results in an effective dissipation of heat 302 from the diaphragm element 218 into the support frame 202.
  • FIG. 5 shows a schematic and fragmentary view of an optical system 200 according to a further embodiment.
  • a first part of the optical system 200 in the xz plane and on the right of the dashed line a second part of the optical system 200 in the xy plane are illustrated.
  • the positioning device 220 of the optical system 200 according to FIG. 5 is subdivided into three positioning units 220-1, 220-2 and 220-3. These are mecha ⁇ nisch connected in series, as explained in more detail below.
  • the first positioning unit 220-1 comprises an actuator 500-1 and a bearing 502-1.
  • a weight force compensator 504 may be further provided.
  • the weight compensator 504 receives the weight G applied to the intermediate member 506.
  • the weight G results from the weight of all downstream components, in particular the weight of the
  • the actuator 500-1 in ⁇ play, a piezo-actuator or Lorenz actuator that is adapted to a force Fl in the z-direction, ie counter to the force of gravity G, the interim ⁇ rule element To raise 506.
  • the actuator 500-1 in turn supports itself on the support frame 202.
  • the storage 502-1 is on one hand connected to the intermediate element 506 and on the other hand to the supporting frame ⁇ 202nd It limits the movement of the interim ⁇ rule elements 506 such that this degree exclusively along a freedom, namely in the z direction, is movable. A movement along all other ⁇ five degrees of freedom is blocked.
  • the bearing 502-1 may allow two degrees of freedom. For example, in addition to the movement in the z-direction of a ro tation ⁇ R y around the y-direction or y-axis to be released.
  • al ⁇ lerdings another positioning unit 220-1 or at least one further positional tion is 502-1 or a corresponding actuator is provided which or which is mechanically connected in parallel, so that ultimately a rotation of the shutter elements ⁇ 218 or the diaphragm device 222 is locked around the y-direction.
  • a defined pivoting of the diaphragm element 218 or the diaphragm device 222 about the y direction can also be achieved by means of the parallel connection.
  • the intermediate member 506 is coupled by means of the positioning unit 220-2 with a wide ⁇ ren intermediate portion 508.
  • the positioning unit 220-2 includes an actuator 500-2 and a bearing 502-2.
  • the actuator 500-2 is configured to apply a force F-2 to the further intermediate member 508 in the y-direction.
  • the storage 502-2 has precisely one degree of freedom and therefore allows single ⁇ Lich the movement of the further intermediate element 508 in the y-direction. Towards that, movements in all other five degrees of freedom are blocked.
  • a rotation R z may be enabled about the z-direction and z-axis, respectively.
  • an additional positioning unit or at least one further mounting 502-2 is connected in parallel, which ultimately blocks or defines the rotation of the diaphragm element 218 or the diaphragm device 222 about the z axis.
  • a defined rotation of the diaphragm element 218 or of the diaphragm device 222 about the z axis can also be achieved, as already in connection with the xz plane.
  • the diaphragm element 218 or the diaphragm device 222 is coupled to the further intermediate element 508 by means of the positioning unit 220-3.
  • the positioning unit 220-3 comprises an actuator 500-3 and a bearing 502-3.
  • the actuator 500-3 on the one hand with the aperture element 218 and the diaphragm device 222 and on the other hand with the intermediate element 508 ver ⁇ prevented.
  • the actuator 500-3 is adapted to apply force réelle ⁇ F-3 in the x direction of the shutter member 218 and the diaphragm device 222 and to position this these characterized in ⁇ -direction.
  • the bearing 502-3 has exactly one degree of freedom and thus finally allows ⁇ the movement of the diaphragm element 218 and the diaphragm device 222 in the ⁇ -direction and locks the other five degrees of freedom.
  • the bearing 502-3 has exactly two degrees of freedom and, in addition to the movement in the ⁇ -direction, allows a rotation R x about the ⁇ -direction or x-axis. If the positioning unit 220-3 now switched a white ⁇ tere positioning unit or at least one further storage 502-3 mechanically in parallel, so the rotation R x can be locked to the x axis or be defi ned ⁇ . In particular, a defined rotation R x of the diaphragm element 218 or of the diaphragm device 222 about the x axis can thus be generated.
  • the optical system 200 allows in FIG. 5, a positioning of the stop member 218 and the diaphragm device 222 in exactly three degrees of Freedom ⁇ . If, in addition, use is made of the explained mechanical parallel connection, positioning of the diaphragm element 218 or the diaphragm device 222 can take place in six degrees of freedom.
  • Fig. 6 shows in a longitudinal section partially an optical system 200 according to egg ⁇ ner further embodiment.
  • the optical system has a plurality of diaphragm planes ⁇ , NA2, which are arranged one behind the other in the direction R of the beam path 216.
  • the wide The optical system 200 may have an aperture plane 0.
  • the diaphragm planes NAi, NA2 in this case correspond to aperture diaphragms, the diaphragm plane 0 dage ⁇ gene of an obscuration diaphragm.
  • the aperture planes NAi, NA2, 0 are defined by a respective one
  • Light-determining edges 402 are shown arranged on a curve K.
  • the curve K is determined by the optical design of the optical system 200.
  • This arrangement of the light-determining edge 402 corresponds to the following different as desired positions Pi, P2, and corresponds to the arrangement described numerical apertures of the optical ⁇ 's system.
  • a numerical aperture of 0.4 218-1, 218-2 cause the shutter member in its desired position ⁇ Pi in its nominal position P2 a numerical aperture of 0.475, the panel element.
  • FIG. 7A schematically illustrates an aperture device 222 having the first and second aperture elements 218-1, 218-2 of FIG.
  • the first glare Enele ⁇ element 218-1 is holding directly on the support frame 300 of the screen device 222 ge ⁇ so provided stationary.
  • the second diaphragm element 218-2 is provided so as to be positionable transversely to the beam path 216 in a direction Q by means of an actuator 700 relative to the mounting frame 300.
  • the actuator 700 is designed for example as a piezo or Lorenz actuator.
  • a corresponding linear guide or a corresponding pivot mechanism for a BEWE ⁇ supply of the second panel element 218-2 solely in the second aperture NA2 ⁇ plane is not illustrated, but can be provided.
  • the first diaphragm member 218-1 is in the target position Pi, thereby providing the first numerical aperture.
  • the second diaphragm element 218-2 is in a waiting position and does not determine the numerical aperture.
  • the second diaphragm element 218-2 is arranged in its setpoint position P2.
  • the second numerical aperture for the op- Table system 200 In its target position, the second diaphragm element 218-2 passes by means of actuation by the actuator 700.
  • a further positioning of one or more screen elements 218-1, 218- 2 can be made to thereby provide (starting from a correctly positioned aperture device 222) further functionalities, such as an adjustment of the numerical aperture.
  • the adaptation of the numeri ⁇ rule aperture is just one way the movement or control of the Blen ⁇ denimplantation 218-1, 218-2. An actuation in other spatial directions is possible. Of course, more than two aperture elements 218-1, 218-2 may be provided.
  • Fig. 8A and 8B show in a perspective view, partly an optical system 200 according to another embodiment in different stalls to ⁇ , the approach of FIG. 7A and 7B, further detail.
  • first panel element 218-1 forms a one-piece ⁇ aperture stop having an aperture 400 which is bounded by a lichtbestim ⁇ Menden edge 402nd
  • the light-determining edge 402 is closed, in particular oval-shaped or designed differently.
  • the aperture stop 218-1 is fixedly secured to the support frame 300 of the diaphragm device 222.
  • a Linearrange ⁇ tion 800 shown in the enlarged sectional view of the upper right corner is provided, which is composed of a first and second guide rails 802, 804th
  • the guide rail 802 is fixedly connected to the Blendenele ⁇ ment 218-1.
  • the guide rail 804, however, is firmly connected to the Hal ⁇ frame 300.
  • the guide rails 802, 804 may be slidable or be stored rolling against each other.
  • Fig. 8A is a rolling model is ge ⁇ shows.
  • rollers 806, for example, spheres or barrels, Zvi ⁇ rule the guide rails 802, 804 are provided.
  • the linear guide 800 is sealed off from particle discharge by means of a seal 808, in particular a labyrinth seal.
  • the linear guide 800 may be partially or completely formed of ceramic, in particular a highly thermally conductive ceramic, such as SiSiC.
  • 222 includes the diaphragm device an obscuration 810.
  • the obscuration 810 is formed for example as round, but not necessarily circular, in particular oval disk.
  • the Obskurations ⁇ aperture 810 is fixed to the holding frame 300 for example by means of several webs 812th
  • the obscuration diaphragm 810 is arranged in the direction R of the beam path 216 in the opening 400 of the diaphragm element 218-1, in particular centrally.
  • FIG. 8A The position of the diaphragm elements 218-1 and 218-2, 218-2 'shown in FIG. 8A corresponds to FIG. 7A, the position of the diaphragm elements 218-1, 218-2, 218-2' from FIG. 8B to FIG. 7B.
  • the positioning unit 220-3 of FIG. 5 may engage the support frame 300 of the visor device 222.
  • the frame 300 could by means of the positioning device 308 of Fig. 3, in particular ⁇ sondere be kept stored comprising a plurality bipods or a hexapod.
  • Fig. 9 illustrates a flow chart of a method for operating an optical ⁇ 's system 200, as described above.
  • the steps Si and S2 are preferable out ⁇ leads during an illumination mode of the optical system 200, so when light passes through the beam path 216th
  • the steps of Si, S2 executed during an imagesetter processing mode of the optical system 200, that is, then if the Belich ⁇ processing of a wafer 124 (see Fig. 1A and Fig. 1B) is particularly preferably.
  • the steps Si and S2 may be performed during the exposure of a die on the wafer 124.
  • a first method step Si a position of a diaphragm element 218 (see FIG. 2) in a beam path 216 of the optical system 200 in the direction R of at least one degree of freedom of the diaphragm element 218 is detected.
  • the shutter member 218 is the at least one degree of freedom in dependence on the detected position Posi ⁇ tioniert in direction R.
  • the position of the stop member 218 can be regulated using a rule ⁇ circuit.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein optisches System (200), insbesondere Lithographieanlage (100A, 100B), aufweisend einen Strahlengang (216), ein Blendenelement (218, 218-1, 218-2), welches dazu eingerichtet ist, einen Teil des Strahlengangs (216) abzudecken, eine Positioniereinrichtung (220), welche dazu eingerichtet ist, das Blendenelement (218, 218-1, 218-2) in Richtung (x, y, z, Rx, Ry, Rz) zumindest eines Freiheitsgrads zu positionieren, eine Sensoreinrichtung (224), welche dazu eingerichtet ist, eine Position des Blendenelements (218, 218- 1, 218-2) in Richtung (x, y, z, Rx, Ry, Rz) des zumindest einen Freiheitsgrads zu erfassen, und eine Steuereinrichtung (226), welche dazu eingerichtet ist, die Positioniereinrichtung (220) in Abhängigkeit von der erfassten Position des Blendenelements (218, 218-1, 218-2) zur Positionierung desselben in Richtung (x, y, z, Rx, Ry, Rz) des zumindest einen Freiheitsgrads anzusteuern.

Description

OPTISCHES SYSTEM, INSBESONDERE LITHOGRAPHIEANLAGE, SOWIE
VERFAHREN
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System, insbesondere eine Li- thographieanlage, sowie ein Verfahren.
Der Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 2016 216 917.3 wird durch Bezug¬ nahme vollumfänglich mit einbezogen Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikro strukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithogra- phieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Be¬ leuchtungssystem und ein Projektions System aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Pro- jektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) be¬ schichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat (z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfind¬ liche Beschichtung des Substrats zu übertragen. Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstel¬ lung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV- Lithographieanlagen entwi¬ ckelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0, 1 nm bis 30 nm, ins¬ besondere 13,5 nm verwenden. Bei solchen EUV-Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellen- länge reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von— wie bisher— bre¬ chenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.
Neben der Wellenlänge ist auch die numerische Apertur eine wichtige Kenngröße von Lithographieanlagen. Die numerische Apertur wird bei Lithographieanlagen mit Hilfe von Blenden eingestellt bzw. modifiziert. Dabei sind grundsätzlich zwei Typen von Blenden zu unterscheiden, nämlich Aperturblenden und Obskurati- onsblenden. Unter Aperturblenden versteht man solche Blenden, welche von au- ßen in ein Lichtbündel eingreifen und dadurch einen Teil desselben an seinem äußeren Umfang ausblenden. Obskurationsblenden sind dagegen innerhalb des entsprechenden Lichtbündels angeordnet und blenden somit einen inneren Teil des entsprechenden Lichtbündels aus. Mit„Lichtbündel" ist hier das Arbeitslicht in der Lithographieanlage gemeint.
Im Belichtungsbetrieb einer Lithographieanlage fällt Licht auf die Oberfläche einer entsprechenden Blende. Dies führt zu hohen Wärmelasten auf der Blende. Es ist daher bekannt geworden, Blenden mit einer Wärmesenke wärmeleitend zu verbinden. Im Bereich der Lithographieanlagen bietet sich der Tragrahmen (Engl.: force frame) als Wärmesenke an. Dazu kann dieser beispielsweise auch einen Wasserkühlkreislauf aufweisen. Werden nun die Wärmelasten in den Tragrahmen eingeleitet, kann dies zu einer wärmebedingten Positionsinstabilität des Tragrahmens führen. Dies wiederum bedingt eine Fehlpositionierung der Blende. Hier genügen bereits Veränderungen im Mikro- oder Nanometerbereich, um eine Fehlfunktion der entsprechenden Lithographieanlage herbeizuführen. Neben den Wärmelasten können auch andere Effekte, wie beispielsweise ein Einbaufehler, den Grund für eine Fehlpositionierung der entsprechenden Blende darstellen.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes optisches System sowie ein verbessertes Verfahren bereitzustel¬ len. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein optisches System, insbesondere eine Litho¬ graphieanlage, welches Folgendes aufweist: einen Strahlengang, ein Blenden¬ element, welches dazu eingerichtet ist, einen Teil des Strahlengangs abzudecken, eine Positioniereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, das Blendenelement in zumindest einem Freiheitsgrad zu positionieren, eine Sensoreinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, eine Position des Blendenelements in Richtung des zumin¬ dest einen Freiheitsgrads zu erfassen, und eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, die Positionseinrichtung in Abhängigkeit von der erfassten Posi- tion zur Positionierung des Blendenelements in Richtung des zumindest einen Freiheitsgrads anzusteuern.
Eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, vorüber- gehende oder dauerhafte Effekte, welche zu einer Fehlpositionierung eines Blen¬ denelements führen können, dadurch auszugleichen, dass die Position des Blen¬ denelements überwacht und im Bedarfsfall angepasst wird. Zu den vorüberge¬ henden Effekten zählen beispielsweise Wärmelasten, zu den dauerhaften, bei¬ spielsweise Einbaufehler.
Die Überwachung und gegebenenfalls Anpassung der Position des Blendenele¬ ments kann beispielsweise im Stunden- oder Minutenbereich, in bestimmen Fäl¬ len sogar im Sekundenbereich erfolgen. Das Blendenelement weist eine lichtbestimmende Kante auf, welche dazu einge¬ richtet ist, mit dem Licht, insbesondere Arbeitslicht, in dem Strahlengang wech- selzuwirken. Das Blendenelement kann als flächiges Element und/oder aus Blech, insbesondere aus Stahl, Kupfer oder Aluminium, gebildet sein. Insbeson¬ dere handelt es sich bei dem Blendenelement um eine Lamelle. Die lichtbestim- mende Kante kann geschlossen oder offen ausgebildet sein. Im Fall der geschlos¬ senen Kante kommt eine kreisförmige oder nicht kreisförmige, wie beispielsweise ovale oder sonst kurvenförmige oder polygonförmige lichtbestimmende Kante in Betracht. Bei einer offenen lichtbestimmenden Kante sind beliebige Geometrien, insbesondere Kurven oder offene Polygone, vorstellbar.
Die Positioniereinrichtung kann ein Aktuator und/oder eine Lagereinrichtung, wie beispielsweise eine Linearführung oder einen Schwenkmechanismus, aufwei¬ sen. Als Aktuatoren kommen beispielsweise Piezo-Aktuatoren oder Lorenz- Aktuatoren in Betracht.
Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise einen Abstandssensor, insbesondere einen kapazitiven, induktiven oder optischen Abstandssensor aufweisen. Der zumindest eine Freiheitsgrad kann einen von prinzipiell drei rotatorischen und drei translatorischen Freiheitsgraden aufweisen.
Die Steuereinrichtung kann beispielsweise als Mikroprozessor ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung kann auf einer zentralen Steuervorrichtung der Lithogra¬ phieanlage ausgebildet bzw. in eine solche integriert sein. Die Steuereinrichtung ist mit der Positioniereinrichtung, insbesondere einem Aktuator derselben, sowie mit der Sensoreinrichtung signaltechnisch verbunden. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der zumindest eine Freiheitsgrad eine translatorische Bewegung in Richtung des Strahlengangs.
Damit lassen sich solche Fehlpositionierungen des Blendenelements ausgleichen, welche zu einer Veränderung der numerischen Apertur des optischen Systems führen können und ist daher besonders vorteilhaft.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Positioniereinrichtung dazu ein¬ gerichtet, das Blendenelement in zwei bis sechs Freiheitsgraden zu positionieren. Die sechs Freiheitsgrade umfassen drei translatorische und drei rotatorische Freiheitsgrade des Blendenelements. Damit kann jedwede Fehlpositionierung des Blendenelements ausgeglichen werden. Selbstverständlich kann die Positio¬ niereinrichtung auch dazu eingerichtet sein, das Blendenelement in nur eins, zwei, drei, vier oder fünf Freiheitsgraden (ausgewählt aus drei translatorischen und drei rotatorische Freiheitsgraden) zu positionieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Blendenelement als Starrkörper ausgebildet. Damit ist gemeint, dass das Blendenelement als Ganzes (also als Starrkörper im mechanischen Sinne, ohne Verformung desselben) oder auch die später noch er- wähnte Blendenvorrichtung als Ganzes in der Richtung des zumindest einen Freiheitsgrads oder in bis zu allen sechs Freiheitsgraden positioniert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System eine Blen- denvorrichtung auf, welche einen Halterahmen und das Blendenelement auf¬ weist, wobei das Blendenelement gegenüber dem Halterahmen beweglich gehal¬ ten ist, wobei die Positioniereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Blendenvor¬ richtung in Richtung des zumindest einen Freiheitsgrads zu positionieren. Damit wird vorteilhaft das Konzept einer variablen Blende verwirklicht. Das heißt, dass ein zusätzlicher Freiheitsgrad vorgesehen wird, der es erlaubt, das Blendenelement je nach Betrieb und zugeordneter Belichtungsaufgabe anzupas¬ sen, um beispielsweise dadurch die numerische Apertur gezielt anzupassen. Demgegenüber kann der Positioniereinrichtung lediglich die Aufgabe zugeordnet sein, Fehlpositionierungen des Blendenelements auszugleichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Blendenvorrichtung ein erstes und ein zweites Blendenelement auf, wobei das erste Blendenelement an dem Halterahmen ortsfest gehalten ist und das zweite Blendenelement an dem Hal- terahmen beweglich gehalten ist. Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind das erste und das zweite Blendenelement an dem Halterahmen beweglich gehalten.
Beispielsweise kann durch das erste ortsfeste Blendenelement eine erste numeri- sehe Apertur des optischen Systems definiert sein. Durch Bewegen des zweiten Blendenelements insbesondere in einer Richtung quer zum Strahlengang wird eine zweite numerische Apertur des optischen Systems bereitgestellt. Alternativ können auch das erste und zweite Blendenelement bewegt werden, um dadurch eine erste und eine zweite numerische Apertur des optischen Systems bereitzu- stellen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das erste und zweite Blendenele¬ ment in Richtung des Strahlengangs hintereinander angeordnet.
Dies ist im Hinblick auf eine einstellbare numerische Apertur des optischen Sys- tems günstig.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet das Blendenelement oder das ers¬ te und/oder zweite Blendenelement eine Aperturblende aus. Alternativ bildet das Blendenelement oder das erste und/oder zweite Blendenelement zusammen mit zumindest einem korrespondierenden Blendenelement eine Aperturblende aus. Bevorzugt weist die Aperturblende eine nicht-kreisförmige Öffnung auf.
Insbesondere kann sich eine Aperturblende aus ein oder mehreren Blendenele¬ menten (auch als Blendensegmente bezeichnet) zusammensetzen. Die Apertur- blende kann, wie vorstehend ganz allgemein für das Blendenelement erläutert, eine offene oder geschlossene lichtbestimmende Kante aufweisen. Hier gilt das bereits vorstehend Ausgeführte entsprechend. Insbesondere kann die Apertur¬ blende eine ovale Öffnung aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Blendenvorrichtung ferner eine Obskurationsblende auf.
Die Obskurationsblende kann an dem Halterahmen gehalten sein. In Ausfüh¬ rungsformen kann die Obskurationsblende auch einstellbar positionierbar ge- genüber dem Halterahmen vorgesehen sein. Hier kommen beispielsweise Aktua- toren, insbesondere Piezo-Aktuatoren, in Betracht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Sensoreinrichtung dazu einge¬ richtet, die Position des Blendenelements in einem Beleuchtungsmodus des opti- sehen Systems, insbesondere in einem Belichtungsmodus derselben, zu erfassen, und die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, die Positioniereinrichtung in dem Beleuchtungsmodus des optischen Systems, insbesondere in dem Belich¬ tungsmodus, in Abhängigkeit von der erfassten Position anzusteuern.
Vorliegend wird zwischen Beleuchtungsmodus und Belichtungsmodus unter- schieden. Beleuchtungsmodus meint ganz allgemein einen Modus, in welchem Licht durch den Strahlengang des optischen Systems fällt. Der Belichtungsmo¬ dus hingegen meint einen solchen Modus, in welchem ein Substrat, insbesondere eine photoempfindliche Schicht desselben, mit Licht beaufschlagt wird, um bei¬ spielsweise lithographische Strukturen auszubilden. Dadurch, dass die Überwa- chung und Anpassung der Position des Blendenelements gemäß der vorliegenden Ausführungsform im aktiven Betrieb (sog. real time-Verfahren) des optischen Systems erfolgt, kann flexibel auf betriebsbedingte Einflüsse reagiert werden. Beispielsweise kann die Position des Blendenelements innerhalb desselben Zeit¬ raums angepasst werden, indem auch eine Belichtung eines einzelnen Dies auf einem Wafer erfolgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das optische System einen Tragrahmen und ein optisches Element, welches der Tragrahmen trägt und den Strahlengang bestimmt, wobei der Tragrahmen ferner die Positioniereinrichtung trägt.
"Bestimmt" ist dahingehend zu verstehen, dass das optische Element gegebenen¬ falls zusammen mit anderen optischen Elementen den Strahlengang definiert. Mit dem optischen Element ist beispielsweise ein Spiegel, eine Linse, eine λ- Platte oder ein optisches Gitter gemeint. Typischerweise ist das optische Element am Tragrahmen (Engl.: force frame) gelagert. Insbesondere kann sich das opti¬ sche Element mit Hilfe von Gewichtskraftkompensatoren an dem Tragrahmen abstützen. Weiterhin können zusätzlich Aktuatoren, insbesondere Lorenz- Aktuatoren, vorgesehen sein, welche dazu eingerichtet sind, das optische Ele- ment gegenüber dem Tragrahmen zu bewegen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System einen Sensor¬ rahmen auf, welcher von dem Tragrahmen mechanisch entkoppelt ist, wobei der Sensorrahmen die Sensoreinrichtung trägt. Dadurch wird ein zuverlässiges Referenzsystem zur Erfassung der Position des Blendenelements bereitgestellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System einen Wär¬ meleitpfad auf, welcher Wärme von dem Blendenelement in den Tragrahmen leitet, wobei bevorzugt der Wärmeleitpfad ausschließlich Elemente aus Metall und/oder Keramik aufweist, welche in einem Flächenkontakt zueinander stehen.
Die Wärme in dem Blendenelement entsteht durch Licht in dem Strahlengang, welches auf das Blendenelement in dem Belichtungsbetrieb fällt. Der Tragrah- men dient somit als Wärmesenke. Der Tragrahmen kann zu diesem Zweck mit einem Kühlkreislauf, insbesondere einem Wasserkühlkreislauf, ausgestattet sein, welcher die Wärme aus dem Tragrahmen herausführt. Als Metall kommt beispielsweise Kupfer, Stahl oder Aluminium in Betracht. Als stark wärmelei¬ tende Keramik bietet sich SiSiC an.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Positioniereinrichtung ein o- der mehrere Bipoden, insbesondere ein Hexapod, und/oder mehrere mechanische in Reihe geschaltete Positioniereinheiten auf, wobei die Positioniereinheiten je¬ weils genau einen Freiheitsgrad oder genau zwei Freiheitsgrade aufweisen.
Die Bipoden oder das Hexapod können ein oder mehrere Festkörpergelenke auf¬ weisen, welche eine Lagerung mit hoher Wiederholgenauigkeit erlauben und die Erzeugung von Partikeln vermeiden. Die Positioniereinheiten können jeweils ei¬ ne Lagereinheit mit genau einem oder genau zwei Freiheitsgraden umfassen.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems, insbeson¬ dere einer Lithographieanlage, bereitgestellt. Dabei wird in einem Schritt a) eine Position eines Blendenelements in einem Strahlengang des optischen Systems in Richtung zumindest eines Freiheitsgrads des Blendenelements erfasst. In einem Schritt b) wird das Blendenelement in Richtung des zumindest einen Freiheits¬ grads in Abhängigkeit von der erfassten Position positioniert.
Die vorstehend in Bezug auf das optische System beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten entsprechend für das vorstehend beschriebene Verfahren.
Bei der Lithographieanlage kann es sich insbesondere um eine EUV- Lithographieanlage oder DUV- Lithographieanlage handeln. EUV steht für„Ext¬ reme Ultra violet" und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 und 30 nm. DUV steht für„Deep Ultraviolet" und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 nm. „Ein" ist vorliegend nicht als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahinge¬ hend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die entsprechende Anzahl von Elementen verwirklicht sein muss. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichun- gen nach oben und unten möglich.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht expli¬ zit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausfüh¬ rungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegen¬ stand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungs- beispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzug¬ ten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert. Fig. 1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV- Lithographieanlage; Fig. 1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV- Lithographieanlage;
Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht ein optisches System gemäß einer Ausfüh¬ rungsform;
Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein optisches System gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 4 zeigt eine Aufsicht auf eine Blende aus Fig. 3;
Fig. 5 zeigt schematisch teilweise ein optisches System gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 6 zeigt einen Teil eines optischen Systems gemäß einer weiteren Ausfüh¬ rungsform; Fig. 7A und 7B zeigen jeweils zwei Blendenelemente in unterschiedlichen Positi¬ onen!
Fig. 8A und 8B zeigen jeweils in einer perspektivischen Ansicht eine Blendenvor¬ richtung in unterschiedlichen Positionen zur Verwendung in einem der optischen Systeme gemäß den Fig. 2 bis 5; und
Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungs- form. In den Figuren sind gleiche oder funktions gleiche Elemente mit denselben Be¬ zugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Fig. 1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV- Lithographieanlage 100A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektions¬ system 104 umfasst. Dabei steht EUV für„extremes Ultraviolett" (Engl.: extreme ultra violet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 und 30 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projekti¬ onssystem 104 sind jeweils in einem nicht gezeigten Vakuum- Gehäuse vorgese¬ hen, wobei jedes Vakuum- Gehäuse mit Hilfe einer nicht dargestellten Evakuie¬ rungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum- Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem die Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren bzw. Einstellen der optischen Elemente vorgese¬ hen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in die¬ sem Maschinenraum vorgesehen sein.
Die EUV- Lithographieanlage 100A weist eine EUV- Lichtquelle 106A auf. Als EUV- Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle (oder ein Syn¬ chrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV- Bereich (extrem ult¬ ravioletter Bereich), also z.B. im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm, aus¬ sendet. Im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV- Strahlung 108A gebündelt und die gewünschte Betriebswellenlänge aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV- Lichtquelle 106A erzeug¬ te EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungs- und Beleuchtungs¬ system 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind. Das in Fig. 1A dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahl¬ formungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf die Photomaske (Engl.: reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 120 ist ebenfalls als re- flektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spie¬ gels 122 auf die Photomaske 120 gelenkt werden. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 (auch als Projektionsobjektiv bezeichnet) weist sechs Spiegel Ml - M6 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Da¬ bei können einzelne Spiegel Ml - M6 des Projektionssystems 104 symmetrisch zur optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel der EUV-Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder we- niger Spiegel vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel i.d.R. an ihrer Vor¬ derseite zur Strahlformung gekrümmt.
Fig. 1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV- Lithographieanlage 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektions- System 104 umfasst. Dabei steht DUV für„tiefes Ultraviolett" (Engl.: deep ultra- violet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektions¬ system 104 können— wie bereits mit Bezug zu Fig. 1A beschrieben— in einem Vakuumgehäuse angeordnet und/oder von einem Maschinenraum mit entspre- chenden Antriebsvorrichtungen umgeben sein.
Die DUV- Lithographieanlage 100B weist eine DUV- Lichtquelle 106B auf. Als DUV- Lichtquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV- Bereich bei beispielsweise 193 nm emit- tiert.
Das in Fig. 1B dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder derglei¬ chen abgebildet wird. Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128 und/oder Spiegel 130 des Projektionssystems 104 symmetrisch zur optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte be¬ achtet werden, dass die Anzahl der Linsen und Spiegel der DUV- Lithographieanlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen und/oder Spiegel vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 128 und dem Wafer 124 kann durch ein flüssiges Medium 132 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf.
Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht ein optisches System 200. Das optische System 200 kann eine Lithographieanlage, insbesondere eine EUV- oder DUV- Lithographieanlage 100A, 100B, ein Mikroskop, insbesondere ein Elektronen- strahlmikroskop, oder dergleichen sein. Insbesondere kann es sich bei dem opti¬ schen System um einen Ausschnitt, d. h. eine Anordnung mehrerer Bauteile, aus der EUV- Lithographieanlage 100A gemäß Fig. 1A handeln. Das optische System 200 umfasst einen Tragrahmen (Engl.: force frame) 202 und einen Sensorrahmen (Engl.: sensor frame) 204. Allgemein gesprochen, dient der Tragrahmen 202 der Halterung optischer Elemente, während der Sensorrahmen 204 Sensoren zur Überwachung der optischen Elemente dient. Der Tragrahmen 202 und der Sensorrahmen 204 sind mechanisch voneinander entkoppelt. Somit kann ein zuverlässiges Referenzsystem am Sensorrahmen 204 bereitgestellt werden und eine genaue Positionserfassung der optischen Elemente am Trag¬ rahmen 202 erfolgen. Wie beispielhaft in Fig. 2 gezeigt, trägt der Tragrahmen 202 zwei optische Ele¬ mente 206, 208, welche beispielsweise als Spiegel, insbesondere als die Spiegel Mi und M2 der Lithographieanlage 100A gemäß Fig. 1A, ausgebildet sein kön- nen. Die optischen Elemente 206, 208 sind jeweils mit Hilfe von Aktuatoren 210 an dem Tragrahmen 202 gehalten. Die Aktuatoren 210 können beispielsweise einen Gewichtskraftkompensator zur Aufnahme einer Gewichtskraft des ent¬ sprechenden optischen Elements 206, 208 umfassen. Darüber hinaus können die Aktuatoren 210 Lorenz- Aktuatoren zur dynamischen Ansteuerung des entspre- chenden optischen Elements 206, 208 aufweisen. Eine solche Positionierung mit¬ tels der Lorenz-Aktuatoren kann erforderlich sein, um die Anordnung der opti¬ schen Elemente 206, 208 relativ zueinander hochgenau, insbesondere im Nano- oder Pikometerbereich, einzustellen. Die Position eines jeweiligen optischen Elementes 206, 208 wird mit einer jeweils zugeordneten Sensoreinrichtung 214 am Sensorrahmen 204 erfasst. Eine Steuer¬ einrichtung 226 steuert die Aktuatoren 210 in Abhängigkeit von den erfassten Positionen der optischen Elemente 206, 208 an. Die optischen Elemente 206, 208 definieren einen mit 216 bezeichneten Strah¬ lengang des optischen Systems 200. Je nach Positionierung der optische Elemen¬ te 206, 208 kann es zu einem veränderten Strahlengang 216' kommen. In dem Strahlengang 216 ist ein Blendenelement 218 angeordnet. Das Blendenelement 218 ist mit Hilfe einer Positioniereinrichtung 220 am Tragrahmen 202 gehalten. Das Blendenelement 218 dient allgemein dazu, einen Teil des Strahlengangs 216 abzudecken.
Das Blendenelement 218 kann dabei grundsätzlich als Aperturblende oder Ob- skurationsblende ausgebildet sein. Anstelle des Blendenelements 218 kann eine Blendenvorrichtung 222 vorgesehen sein, welche neben dem Blendenelement 218 weitere Elemente, beispielsweise einen Halterahmen und/oder weitere Blenden- elemente umfasst. In diesem Fall wird die gesamte Blendenvorrichtung 222 mit¬ tels der Positioniereinrichtung 220 positioniert.
Die Positioniereinrichtung 220 ist dazu eingerichtet, das Blendenelement 218 bzw. die Blendenvorrichtung 222 als Starrkörper (also als Ganzes) in zumindest einem Freiheitsgrad zu positionieren. Beispielsweise kann dieser Freiheitsgrad eine translatorische Bewegung in der Richtung R entlang des Strahlengangs 216 umfassen. Eine derartige translatorische Bewegung kann den Zweck haben, eine numerische Apertur des optischen Systems 200 einzustellen. Dies kann bei- spielsweise mit dem Ziel erfolgen, eine Belichtungstiefe bei einem zu belichten¬ den Wafer 124 (siehe Fig. 1A) zu ändern.
Alternativ kann die Positioniereinrichtung dazu eingerichtet sein, das Blenden¬ element bzw. die Blendenvorrichtung 218, 222 in zwei, drei, vier, fünf oder sechs Freiheitsgraden zu positionieren. Auch dabei erfolgt die Positionierung des Blen¬ denelements 218 (gegebenenfalls als Teil der Blendenelement 222) als Starrkör¬ per. Das heißt, das Blendenelement 218 wird selbst nicht verformt, sondern als Ganzes mit Hilfe der Positioniereinrichtung 220 positioniert bzw. bewegt. Ferner umfasst das optische System 200 eine Sensoreinrichtung 224, welche da¬ zu eingerichtet ist, eine Position des Blendenelements 218 in Richtung des zu¬ mindest einen Freiheitsgrads zu erfassen. So kann die Sensoreinrichtung 224 beispielsweise eine Position des Blendenelements 218 in der Richtung R erfassen. Alternativ kann die Sensoreinrichtung 224 die Position des Blendenelements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 in zwei, drei, vier, fünf oder sechs Freiheitsgra¬ den erfassen. Dazu kann die Sensoreinrichtung beispielsweise einen induktiven, kapazitiven oder optischen Sensor aufweisen. Bevorzugt wird die Position des Blendenelements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 berührungsfrei erfasst. Die Sensoreinrichtung 224 ist an dem Sensorrahmen 204 gehalten, um - wie be¬ reits vorstehend beschrieben— ein zuverlässiges Referenzsystem vorzusehen. Weiterhin umfasst das optische System 200 die bereits erwähnte Steuereinrich¬ tung 226. Die Steuereinrichtung 226 kann als Mikroprozessor ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung 226 kann Bestandteil einer zentralen Steuerung des opti¬ schen Systems, insbesondere der Lithographieanlage 100A, 100B sein.
Die Steuereinrichtung 226 ist dazu eingerichtet, die Positioniereinrichtung 224 in Abhängigkeit von der erfassten Position des Blendenelements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 in Richtung R des zumindest einen Freiheitsgrads anzu¬ steuern. Bevorzugt kann die Ansteuerung in Richtung eines jeden von zwei, drei, vier, fünf oder sechs Freiheitsgraden des Blendenelements 218 erfolgen.
Die Ansteuerung der Positioniereinrichtung 220 kann insbesondere zum Aus¬ gleich von vorübergehenden oder dauerhaften Fehlpositionierungen des Blen¬ denelements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 erfolgen. Fehlpositionierun- gen sind dabei solche Istpositionen, welche von durch das Referenzsystem am Sensorrahmen 204 vorgegebenen und auf der Steuereinrichtung 226 abgespei¬ cherten Sollpositionen abweichen. Vorübergehende Fehlpositionierungen können sich beispielsweise durch Wärmelasten ergeben, welche auf das Blendenelement 218 einwirken. Derartige Wärmelasten ergeben sich beispielsweise aufgrund des Lichts im Strahlengang 216, welches auf die Oberfläche des Blendenelements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 fällt, also ausgeblendet wird. Dauerhafte Fehlpositionierungen können sich beispielsweise aus einem fehlerhaften Einbau des Blendenelements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 im Tragrahmen 202 ergeben.
Besonders von Bedeutung für Fehlpositionierungen des Blendenelements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 können die bereits erwähnten Wärmelasten sein, was anhand von Fig. 3 nachfolgend näher erläutert wird. Fig. 3 zeigt sche¬ matisch in einer Seitenansicht ein optisches System 200, wobei lediglich auf die Besonderheiten gegenüber Fig. 2 eingegangen wird. Die Blendenvorrichtung 222 umfasst einen Halterahmen 300, welcher das Blen¬ denelement 218 trägt. Das Blendenelement 218 kann an dem Halterahmen 300 beweglich oder ortsfest angebracht sein. Mit 302 sind Wärmelasten bezeichnet, welche in das Blendenelement 218 auf¬ grund des auf das Blendenelement 218 auftreffenden Lichts im Strahlengang 216 eingetragen werden. Damit ergibt sich ein Wärmefluss, der entlang eines Wär¬ meleitungspfads 304 aus dem Blendenelement 218 über den Halterahmen 300, weiter über die Positioniereinrichtung 220 in den Tragrahmen 202 führt.
Wie weiter anhand von Fig. 3 illustriert, kann die Positioniereinrichtung 220 selbst einen Halterahmen 306 sowie eine Lagerung 308 aufweisen. Der Rahmen 306 kann an dem Tragrahmen 202 kraftentkoppelt, d.h. möglichst weich gelagert sein. Zu diesem Zweck kann sich der Rahmen 306 über eine Feder 310 an dem Tragrahmen 202 abstützen. Ferner sind nicht dargestellte Aktuatoren vorgese¬ hen, um den Halterahmen 300 und damit das Blendenelement 218 gegenüber dem Halterahmen 306 und damit gegenüber dem Tragrahmen 202 mittels Kraft¬ beaufschlagung zu betätigen. Die Lagerung 308 kann beispielsweise einen oder mehrere Bipoden, insbesondere ein Hexapod, aufweisen. Eine derartige Lage- rung ist beispielhaft anhand von Fig. 4 illustriert.
Fig. 4 zeigt eine Aufsicht auf die Blendenvorrichtung 222 samt Blendenelement 218. Das Blendenelement 218 ist beispielsweise als Aperturblende mit einer mittigen Öffnung 400 ausgebildet. Die Öffnung 400 wird von einer geschlossenen, lichtbe¬ stimmenden Kante 402 begrenzt. Die lichtbestimmende Kante 402 kann eine kreisförmige oder nicht kreisförmige Gestalt aufweisen. Beispielhaft ist eine ova¬ le lichtbestimmende Kante 402 gezeigt.
Ferner sind in der Fig. 4 drei Punkte 404 gezeigt, welche an der Blendenvorrich¬ tung 222, insbesondere an dem Halterahmen 300, ausgebildet sind. Zwischen einem jeweiligen Punkte 404 und dem Rahmen 306 (siehe Fig. 3) sind jeweils Bi¬ poden (nicht gezeigt) angeordnet, welche einerseits an der Blendenvorrichtung 222 und andererseits an dem Rahmen 306 befestigt sind. Mittels dreier solcher Bipoden ergibt sich eine Beweglichkeit des Blendenelements 218 bzw. der Blen- denvorrichtung 222 in sechs Freiheitsgraden. Die entsprechenden Aktuatoren, um eine Kraft auf das Blendenelement 218 bzw. die Blendenvorrichtung 222 in der Richtung eines jeweiligen Freiheitsgrads aufzubringen und damit eine Posi¬ tionierung des Blendenelements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 in einem jeweiligen Freiheitsgrad (von bis zu sechs Freiheitsgraden) herbeizuführen, sind der besseren Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.
Nun zurückkehrend zu Fig. 3 ist dort zu erkennen, dass der Tragrahmen 202 als Wärmesenke dient, da in diesen über den Wärmeleitungspfad 304 die Wärme 302 aus dem Blendennetz 218 eingeleitet wird. Dies wiederum führt zu einem wärmebedingten Verzug und damit zu Positionsänderungen des Tragrahmens 202 gegenüber dem Sensorrahmen 204 bzw. dem durch den Sensorrahmen 204 definierten Referenzsystem. Dieser wärmebedingte Verzug (Engl.: thermal drift) wirkt sich wiederum auf die Position des Blendenelements 218 bzw. der Blen¬ denvorrichtung 222 aus und kann zu Fehlpositionierungen dieser führen.
Vorteilhaft wird bei dem vorstehend beschriebenen optischen System die Istposi¬ tion des Blendenelements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 erfasst und mit Hilfe der Positioniereinrichtung 220 im Bedarfsfall an die vordefinierte Sollposi¬ tion angepasst bzw. entsprechend nachgeführt.
Vorteilhaft ist das Blendenelement 218 bzw. die Blendenvorrichtung 222 somit stets in der Sollposition angeordnet. Der Umstand, dass der Tragrahmen 202 nach wie vor als Wärmesenke genutzt wird, ist mithin unschädlich. Bevorzugt umfasst der Wärmeleitpfad 304 ausschließlich Elemente aus Metall, insbesondere Stahl, Aluminium oder Kupfer, welche in einem Flächenkontakt zueinander stehen. Dadurch ergibt sich eine effektive Ableitung von Wärme 302 von dem Blendenelement 218 in den Tragrahmen 202.
Fig. 5 zeigt schematisch und ausschnittsweise ein optisches System 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Dabei wird links der senkrechten gestrichelten Linie ein erster Teil des optischen Systems 200 in der xz- Ebene und rechts der gestrichelten Linie ein zweiter Teil des optischen Systems 200 in der xy- Ebene illustriert. Die Positioniereinrichtung 220 des optischen Systems 200 gemäß Fig. 5 ist in drei Positioniereinheiten 220-1, 220-2 und 220-3 unterteilt. Diese sind mecha¬ nisch miteinander in Reihe geschaltet, wie nachstehend noch näher erläutert.
Beginnend mit der linksseitigen Darstellung in Fig. 5 umfasst die erste Positio- niereinheit 220-1 einen Aktuator 500-1 und eine Lagerung 502-1. Optional kann ferner ein Gewichtskraftkompensator 504 vorgesehen sein.
Der Gewichtskraftkompensator 504 nimmt die auf dem Zwischenelement 506 lastende Gewichtskraft G auf. Die Gewichtskraft G ergibt sich aufgrund des Ge- wichts aller nachgeschalteten Komponenten, insbesondere des Gewichts des
Blendenelements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222. Der Aktuator 500-1, bei¬ spielsweise ein Piezo-Aktuator oder Lorenz-Aktuator, ist dazu eingerichtet, eine Kraft F-l in der z-Richtung, also entgegen der Gewichtskraft G, auf das Zwi¬ schenelement 506 aufzubringen. Der Aktuator 500-1 stützt sich wiederum selbst am Tragrahmen 202 ab.
Die Lagerung 502-1 ist einerseits mit dem Zwischenelement 506 und anderer¬ seits mit dem Tragrahmen 202 verbunden. Sie begrenzt die Bewegung des Zwi¬ schenelements 506 derart, dass dieses ausschließlich entlang eines Freiheits- grads, nämlich in der z-Richtung, beweglich ist. Eine Bewegung entlang aller an¬ derer fünf Freiheitsgrade ist gesperrt. In anderen Ausführungsformen kann die Lagerung 502-1 zwei Freiheitsgrade zulassen. So kann beispielsweise neben der Bewegung in der z-Richtung eine Ro¬ tation Ry um die y-Richtung bzw. y- Achse freigegeben sein. In diesem Fall ist al¬ lerdings eine weitere Positioniereinheit 220-1 bzw. zumindest eine weitere Lage- rung 502-1 bzw. ein entsprechender Aktuator vorgesehen, welche bzw. welcher mechanisch parallel geschaltet ist, so dass letztlich eine Rotation des Blenden¬ elements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 um die y-Richtung gesperrt ist. Anstatt eines Sperrens der Rotation Ry kann mittels der Parallelschaltung auch ein definiertes Ver schwenken des Blendenelements 218 bzw. der Blendenvorrich- tung 222 um die y-Richtung erzielt werden.
Nun Bezug nehmend auf die rechte Darstellung in Fig. 5, ist dort gezeigt, dass das Zwischenelement 506 mittels der Positioniereinheit 220-2 mit einem weite¬ ren Zwischenelement 508 gekoppelt ist. Im Detail umfasst die Positioniereinheit 220-2 einen Aktuator 500-2 und eine Lagerung 502-2. Der Aktuator 500-2 ist ei¬ nerseits mit dem weiteren Zwischenelement 508 und andererseits mit dem Zwi¬ schenelement 506 verbunden. Der Aktuator 500-2 ist dazu eingerichtet, eine Kraft F-2 auf das weitere Zwischenelement 508 in der y-Richtung aufzubringen. Die Lagerung 502-2 weist genau einen Freiheitsgrad auf und erlaubt daher ledig¬ lich die Bewegung des weiteren Zwischenelements 508 in der y-Richtung. Dem¬ gegenüber sind Bewegungen in allen anderen fünf Freiheitsgraden gesperrt.
In anderen Ausführungsformen kann eine Rotation Rz um die z-Richtung bzw. z- Achse freigegeben sein. In diesem Fall ist eine zusätzliche Positioniereinheit bzw. zumindest eine weitere Lagerung 502-2 parallel geschaltet, welche letztlich die Rotation des Blendenelements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 um die z- Achse sperrt oder definiert. Durch eine solche Parallelschaltung kann nämlich auch— wie bereits im Zusammenhang mit der xz- Ebene— eine definierte Rotati - on des Blendenelements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 um die z- Achse erzielt werden. Weiterhin ist das Blendenelement 218 bzw. die Blendenvorrichtung 222 mittels der Positioniereinheit 220-3 mit dem weiteren Zwischenelement 508 gekoppelt. Die Positioniereinheit 220-3 umfasst einen Aktuator 500-3 sowie eine Lagerung 502-3. Der Aktuator 500-3 ist einerseits mit dem Blendenelement 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 und andererseits mit dem Zwischenelement 508 ver¬ bunden. Der Aktuator 500-3 ist dazu eingerichtet, eine Kraft F-3 in der x- Richtung auf das Blendenelement 218 bzw. die Blendenvorrichtung 222 aufzu¬ bringen, um dieses bzw. diese dadurch in der χ-Richtung zu positionieren. Die Lagerung 502-3 weist genau einen Freiheitsgrad auf und erlaubt somit aus¬ schließlich die Bewegung des Blendenelements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 in der χ-Richtung und sperrt die anderen fünf Freiheitsgrade.
In anderen Ausführungsformen weist die Lagerung 502-3 genau zwei Freiheits- grade auf und erlaubt neben der Bewegung in der χ-Richtung eine Rotation Rx um die χ-Richtung bzw. x- Achse. Wird der Positioniereinheit 220-3 nun eine wei¬ tere Positioniereinheit bzw. zumindest eine weitere Lagerung 502-3 mechanisch parallel geschaltet, so kann die Rotation Rx um die x- Achse gesperrt oder defi¬ niert werden. Insbesondere kann so eine definierte Rotation Rx des Blendenele- ments 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 um die x- Achse erzeugt werden.
Mithin erlaubt das optische System 200 gemäß Fig. 5 eine Positionierung des Blendenelements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 in genau drei Freiheits¬ graden. Wird darüber hinaus von der erläuterten mechanischen Parallelschal- tung Gebrauch gemacht, kann eine Positionierung des Blendenelements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 in sechs Freiheitsgraden erfolgen.
Fig. 6 zeigt in einem Längsschnitt teilweise ein optisches System 200 gemäß ei¬ ner weiteren Ausführungsform.
Das optische System weist mehrere Blendenebenen ΝΑι, NA2 auf, welche in der Richtung R des Strahlengangs 216 hintereinander angeordnet sind. Des Weite- ren kann das optische System 200 eine Blendenebene 0 aufweisen. Die Blenden¬ ebenen NAi, NA2 entsprechen dabei Aperturblenden, die Blendenebene 0 dage¬ gen einer Obskurationsblende. Die Blendenebenen NAi, NA2, 0 werden dabei definiert durch ein jeweiliges
Blendenelement 218-1, 218-2, 810. Lichtbestimmende Kanten 402 sind dabei auf einer Kurve K angeordnet gezeigt. Die Kurve K ergibt sich aus dem optischen Design des optischen Systems 200. Diese Anordnung der lichtbestimmenden Kanten 402 entspricht deren nachfolgend als Sollpositionen Pi, P2 beschriebenen Anordnung und entspricht unterschiedlichen numerischen Aperturen des opti¬ schen Systems. So kann beispielsweise das Blendenelement 218-1 in seiner Soll¬ position Pi eine numerische Apertur von 0,4, das Blendenelement 218-2 in seiner Sollposition P2 eine numerische Apertur von 0,475 bedingen. Fig. 7A zeigt schematisch eine Blendenvorrichtung 222, welche das erste und zweite Blendenelement 218-1, 218-2 aus Fig. 6 aufweist. Das erste Blendenele¬ ment 218-1 ist direkt an dem Halterahmen 300 der Blendenvorrichtung 222 ge¬ halten, also ortsfest vorgesehen. Das zweite Blendenelement 218-2 dagegen ist mittels eines Aktuators 700 gegenüber dem Halterahmen 300 in einer Richtung Q quer zum Strahlengang 216 positionierbar vorgesehen. Der Aktuator 700 ist beispielsweise als Piezo- oder Lorenz-Aktuator ausgebildet. Eine entsprechende Linearführung oder ein entsprechender Schwenkmechanismus für eine Bewe¬ gung des zweiten Blendenelements 218-2 ausschließlich in der zweiten Blenden¬ ebene NA2 ist nicht illustriert, kann aber vorgesehen sein.
In Fig. 7A befindet sich das erste Blendenelement 218-1 in der Sollposition Pi und gibt damit die erste numerische Apertur vor. Das zweite Blendenelement 218-2 befindet sich dagegen in einer Warteposition und bestimmt die numerische Apertur nicht.
Dagegen ist in Fig. 7B das zweite Blendenelement 218-2 in seiner Sollposition P2 angeordnet. Entsprechend ergibt sich die zweite numerische Apertur für das op- tische System 200. In seine Sollposition gelangt das zweite Blendenelement 218-2 mittels Aktuierung durch den Aktuator 700.
Anhand der Fig. 6 bis 7B ist somit illustriert, dass über die Positioniereinrich- tung 220 hinaus, welche zum Ausgleich von Fehlpositionierungen des Blenden¬ elements 218 bzw. der Blendenvorrichtung 222 dient, eine weitere Positionierung ein oder mehrerer Blendenelemente 218-1, 218-2 erfolgen kann, um dadurch (ausgehend von einer korrekt positionierten Blendenvorrichtung 222) weitere Funktionalitäten, wie beispielsweise eine Anpassung der numerischen Apertur, bereitzustellen. Es sei ausdrücklich erwähnt, dass die Anpassung der numeri¬ schen Apertur nur eine Möglichkeit der Bewegung bzw. Ansteuerung der Blen¬ denelemente 218-1, 218-2 ist. Auch eine Aktuierung in anderen Raumrichtungen ist möglich. Selbstverständlich können mehr als zwei Blendenelemente 218-1, 218-2 vorgesehen sein.
Fig. 8A und 8B zeigen in einer perspektivischen Ansicht teilweise ein optisches System 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform in unterschiedlichen Zu¬ ständen, wobei der Ansatz aus Fig. 7A und 7B weiter detailliert wird. Das aus den Fig. 6 bis 7B bekannte erste Blendenelement 218-1 bildet eine ein¬ teilige Aperturblende mit einer Öffnung 400 aus, welche von einer lichtbestim¬ menden Kante 402 begrenzt ist. Die lichtbestimmende Kante 402 ist geschlossen, insbesondere ovalförmig oder beliebig anders ausgebildet. Die Aperturblende 218-1 ist fest an dem Halterahmen 300 der Blendenvorrichtung 222 befestigt.
Ferner sind an den Halterahmen 300 das zweite Blendenelement 218-2 sowie ein damit korrespondierendes Blendenelement 218-2' linear verschieblich gelagert. Dazu ist eine in der vergrößerten Schnittansicht rechts oben gezeigte Linearfüh¬ rung 800 vorgesehen, welche sich aus einer ersten und zweiten Führungsschiene 802, 804 zusammensetzt. Die Führungsschiene 802 ist fest mit dem Blendenele¬ ment 218-1 verbunden. Die Führungsschiene 804 ist dagegen fest mit dem Hal¬ terahmen 300 verbunden. Die Führungsschienen 802, 804 können gleitend oder rollend gegeneinander gelagert sein. In Fig. 8A ist eine rollende Ausführung ge¬ zeigt. Entsprechend sind Rollen 806, beispielsweise Kugeln oder Tonnen, zwi¬ schen den Führungsschienen 802, 804 vorgesehen. Ferner ist die Linearführung 800 mittels einer Dichtung 808, insbesondere Labyrinthdichtung, gegenüber Par- tikelaustrag abgedichtet. Die Linearführung 800 kann teilweise oder vollständig aus Keramik, insbesondere einer stark wärmeleitfähigen Keramik, wie SiSiC, gebildet sein.
Weiterhin umfasst die Blendenvorrichtung 222 eine Obskurationsblende 810. Diese verdeckt eine Obskuration, insbesondere einen Durchbruch, in bspw. ei¬ nem der Spiegel 206, 208, um eine Feldabhängigkeit einer entsprechenden Ab¬ schattung (also in der Ebene des Wafers 124, siehe Fig. 1A und 1B) zu reduzie¬ ren. Die Obskurationsblende 810 ist beispielsweise als runde, nicht notwendigerweise jedoch kreisrunde, insbesondere ovale Scheibe ausgebildet. Die Obskurations¬ blende 810 ist beispielsweise mittels mehrerer Stege 812 an dem Halterahmen 300 befestigt. Die Obskurationsblende 810 ist in der Richtung R des Strahlen¬ gangs 216 gesehen in der Öffnung 400 des Blendenelements 218-1, insbesondere mittig, angeordnet.
Die in Fig. 8A gezeigte Position der Blendenelemente 218-1 und 218-2, 218-2' korrespondiert mit Fig. 7A, die Position der Blendenelemente 218-1, 218-2, 218-2' aus Fig. 8B mit Fig. 7B.
Rein beispielhaft ist illustriert, dass die Positioniereinheit 220-3 aus Fig. 5 an dem Halterahmen 300 der Blendenvorrichtung 222 angreifen kann. Genauso gut könnte der Rahmen 300 mittels der Positioniereinrichtung 308 aus Fig. 3, insbe¬ sondere aufweisend mehrere Bipoden oder ein Hexapod, gelagert gehalten sein.
Fig. 9 illustriert ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines opti¬ schen Systems 200, wie vorstehend beschrieben. Die Schritte Si und S2 werden bevorzugt während eines Beleuchtungsmodus des optischen Systems 200, also wenn Licht durch den Strahlengang 216 fällt, ausge¬ führt. Besonders bevorzugt werden die Schritte Si, S2 während eines Belich- tungsmodus des optischen Systems 200 ausgeführt, d.h., dann wenn die Belich¬ tung eines Wafers 124 (siehe Fig. 1A und Fig. 1B) erfolgt. Insbesondere können die Schritte Si und S2 während der Belichtung eines Dies auf dem Wafer 124 ausgeführt werden. In einem ersten Verfahrensschritt Si wird eine Position eines Blendenelements 218 (siehe Fig. 2) in einem Strahlengang 216 des optischen Systems 200 in Rich¬ tung R zumindest eines Freiheitsgrads des Blendenelements 218 erfasst.
In einem weiteren Schritt S2 wird das Blendenelement 218 in Richtung R des zumindest einen Freiheitsgrads in Abhängigkeit von der erfassten Position posi¬ tioniert. Die Position des Blendenelements 218 kann dabei mit Hilfe eines Regel¬ kreises geregelt werden.
Das vorstehend beschriebene Verfahren wird je nach Anwendungsfall, beispiels- weise wie in den vorstehenden Figuren 2 bis 8B beschrieben, modifiziert.
Obwohl die Erfindung vorliegend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele be¬ schrieben wurde, ist sie darauf keineswegs beschränkt, sondern vielfältig modifi¬ zierbar. BEZUGSZEICHENLISTE
100A EUV- Lithographieanlage
100B DUV- Lithographieanlage
102 Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
104 Proj ektions System
106A EUV- Lichtquelle
106B DUV- Lichtquelle
108A EUV- Strahlung
108B DUV- Strahlung
110 - 118 Spiegel
120 Photomaske
122 Spiegel
124 Wafer
126 optische Achse
128 Linse
130 Spiegel
132 Immersionsflüssigkeit
200 optisches System
202 Tragrahmen
204 Sensorrahmen
206 optisches Element
208 optisches Element
210 Aktuator
214 Sensoreinrichtung
216 Strahlengang
216' Strahlengang
218 Blendenelement
220 Positioniereinrichtung
220-1 Positioniereinheit
220-2 Positioniereinheit
220-3 Positioniereinheit 222 Blendenvorrichtung
224 Sensoreinrichtung
226 Steuereinrichtung
300 Halterahmen
302 Wärmelast
304 Wärmeleitungspfad
306 Halterahmen
308 Lagerung
310 Feder
400 Öffnung
402 lichtbestimmende Kante
404 Punkt
500-1 Aktuator
500-2 Aktuator
500-3 Aktuator
502-1 Lagerung
502-2 Lagerung
502-3 Lagerung
504 Gewichtskraftkompensator
506 Zwischenelement
508 weiteres Zwischenelement
600 Licht
700 Aktuator
800 Linearführung
802 Führungsschiene
804 Führungsschiene
806 Rolle
808 Dichtung
810 Obskurationsblende
812 Steg
F-1 Kraft F-2 Kraft
F-3 Kraft
K Kurve
Q Richtung ; quer zum Strahlengang
R Richtung ; entlang des Strahlengangs
Rx Rotation um die χ- Achse
Ry Rotation um die y- Achse
RZ Rotation um die z-Achse
X Achse
y Achse
z Achse
P1 - P2 Sollpositionen
Si— S3 Verfahrensschritte

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Optisches System (200), insbesondere Lithographieanlage (100A, 100B), aufweisend
einen Strahlengang (216),
ein Blendenelement (218, 218-1, 218-2), welches dazu eingerichtet ist, einen Teil des Strahlengangs (216) abzudecken,
eine Positioniereinrichtung (220), welche dazu eingerichtet ist, das Blen- denelement (218, 218-1, 218-2) in Richtung (x, y, z, Rx, Ry, Rz) zumindest eines Freiheitsgrads zu positionieren,
eine Sensoreinrichtung (224), welche dazu eingerichtet ist, eine Position des Blendenelements (218, 218-1, 218-2) in Richtung (x, y, z, Rx, Ry, Rz) des zumin¬ dest einen Freiheitsgrads zu erfassen, und
eine Steuereinrichtung (226), welche dazu eingerichtet ist, die Positionier¬ einrichtung (220) in Abhängigkeit von der erfassten Position des Blendenele¬ ments (218, 218-1, 218-2) zur Positionierung desselben in Richtung (x, y, z, Rx, Ry, Rz) des zumindest einen Freiheitsgrads anzusteuern.
2. Optisches System nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Freiheitsgrad eine translatorische Bewegung in Richtung (R) des Strahlengangs (216) umfasst.
3. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Positioniereinrichtung (220) dazu eingerichtet ist, das Blendenelement (218, 218-1, 218-2) in zwei bis sechs Freiheitsgraden (x, y, z, Rx, Ry, Rz) zu positionieren.
4. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Blenden¬ element (218, 218-1, 218-2) als Starrkörper ausgebildet ist.
5. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend ei¬ ne Blendenvorrichtung (222), welche einen Halterahmen (300) und das Blenden¬ element (218, 218-1, 218-2) aufweist, wobei das Blendenelement (218, 218-1, 218- 2) gegenüber dem Halterahmen (300) beweglich gehalten ist und wobei die Posi¬ tioniereinrichtung (220) dazu eingerichtet ist, die Blendenvorrichtung (222) in Richtung (x, y, z, Rx, Ry, Rz) des zumindest einen Freiheitsgrads zu positionieren.
6. Optisches System nach Anspruch 5, wobei die Blendenvorrichtung (222) ein erstes und ein zweites Blendenelement (218-1, 218-2) aufweist, wobei das erste Blendenelement (218-1) an dem Halterahmen (300) ortsfest gehalten ist und das zweite Blendenelement (218-2) an dem Halterahmen (300) beweglich gehalten ist oder das erste und das zweite Blendenelement (218-1, 218-2) an dem Halterah- men (300) beweglich gehalten sind.
7. Optisches System nach Anspruch 6, wobei das erste und zweite Blenden¬ element (218-1, 218-2) in Richtung (R) des Strahlengangs (216) hintereinander angeordnet sind.
8. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Blenden¬ element (218) oder das erste und/oder zweite Blendenelement (218-1, 218-2) eine Aperturblende oder zusammen mit zumindest einem korrespondierendem Blen¬ denelement (218-2') eine Aperturblende ausbildet, wobei bevorzugt die Apertur- blende (218-1) eine nicht-kreisförmige Öffnung (400) aufweist.
9. Optisches System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Blendenvor¬ richtung (222) ferner eine Obskurationsblende (810) aufweist.
10. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Sensorein¬ richtung (224) dazu eingerichtet ist, die Position des Blendenelements (218, 218- 1, 218-2) in einem Beleuchtungsmodus des optischen Systems (200), insbesondere in einem Belichtungsmodus derselben, zu erfassen, und die Steuereinrichtung (226) dazu eingerichtet ist, die Positioniereinrichtung (220) in dem Beleuch- tungsmodus des optischen Systems (200), insbesondere in dem Belichtungsmo¬ dus, in Abhängigkeit von der erfassten Position anzusteuern.
11. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner aufweisend einen Tragrahmen (202) und ein optisches Element (206, 208), welches der Trag¬ rahmen (202) trägt und den Strahlengang (216) bestimmt, wobei der Tragrah¬ men (202) weiterhin die Positioniereinrichtung (220) trägt.
12. Optisches System nach Anspruch 11, ferner aufweisend einen Sensorrah¬ men (204), welcher von dem Tragrahmen (202) mechanisch entkoppelt ist, wobei der Sensorrahmen (204) die Sensoreinrichtung (224) trägt.
13. Optisches System nach Anspruch 11 oder 12, ferner aufweisend einen Wärmleitpfad (304), welcher Wärme (302) von dem Blendenelement (218, 218-1, 218-2) in den Tragrahmen (202) leitet, wobei bevorzugt der Wärmeleitpfad (304) ausschließlich Elemente aus Metall und/oder Keramik aufweist, welche in einem Flächenkontakt zueinander stehen.
14. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Positionier¬ einrichtung (220) ein oder mehrere Bipoden, insbesondere ein Hexapod, und/oder mehrere mechanisch in Reihe geschaltete Positioniereinheiten (220-1, 220-2, 220- 3) aufweist, wobei die Positioniereinheiten (220-1, 220-2, 220-3) jeweils genau einen Freiheitsgrad oder genau zwei Freiheits grade aufweisen.
15. Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems, insbesondere einer Li¬ thographieanlage (100A, 100B), mit den Schritten:
a) Erfassen einer Position eines Blendenelements (218, 218-1, 218-2) in dem Strahlengang (216) des optischen Systems (200) in Richtung (x, y, z, Rx, Ry, Rz) zumindest eines Freiheitsgrads des Blendenelements (218, 218-1, 218-2), und b) Positionieren des Blendenelements (218, 218-1, 218-2) in Richtung (x, y, z, Rx, Ry, Rz) des zumindest einen Freiheitsgrads in Abhängigkeit von der erfass- ten Position.
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