WO2018149622A1 - Projektionsbelichtungsanlage für die halbleiterlithographie mit verbessertem wärmeübergang - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie mit einem Verbindungselement (21) zur Verbindung einer Komponente (22) der Anlage mit einer Trag-Kühlstruktur (23), wobei das Verbindungselement (21) einen Aufnahmebereich (24) zur Aufnahme der Komponente (22) und einen Fußbereich (25) zur Verbindung des Verbindungselementes (21) mit der Trag-Kühlstruktur (23) der Projektionsbelichtungsanlage aufweist und wobei zwischen dem Aufnahmebereich (24) und dem Fußbereich (25) zumindest ein Gelenk (26) angeordnet ist, und wobei weiterhin zwischen dem Aufnahmebereich (24) und dem Fußbereich (25) zumindest ein Wärmeleitelement (27) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist das Wärmeleitelement (27) in Aktuierungsrichtung des Gelenkes (26) weich ausgebildet und zeigt senkrecht zur Aktuierungsrichtung des Gelenkes (26) eine Steifigkeit, die mindestens doppelt so hoch ist wie in Aktuierungsrichtung des Gelenkes (26).

Description

Projektionsbelichtunqsanlaqe für die Halbleiterlithographie mit verbessertem

Wärmeübergang

Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 202 653.7 in Anspruch, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, insbesondere eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage. Derartige Anlagen werden zur Erzeugung feinster Strukturen, insbesondere auf Halbleiterbauelementen oder anderen mikrostrukturierten Bauteilen verwendet. Das Funktionsprinzip der genannten Anlagen beruht dabei darauf, mittels einer in der Regel verkleinernden Abbildung von Strukturen auf einer Maske, mit einem sogenannten Reticle, auf einem mit photosensitivem Material versehenen zu strukturierenden Element feinste Strukturen bis in den Nanometerbereich zu erzeugen. Die minimalen Abmessungen der erzeugten Strukturen hängen dabei direkt von der Wellenlänge des verwendeten Lichtes ab. In jüngerer Zeit werden vermehrt Lichtquellen mit einer Emissionswellenlänge im Bereich weniger Nanometer, beispielsweise zwischen 1 nm und 30 nm, insbesondere im Bereich von 13,5 nm verwendet. Der beschriebene Wellenlängenbereich wird auch als EUV-Bereich bezeichnet.

Die zur Abbildung verwendeten optischen Komponenten für die oben beschriebene Anwendung müssen mit höchster Präzision positioniert werden, um eine ausreichende Abbildungsqualität gewährleisten zu können. Bei den genannten optischen Komponenten handelt es sich beispielsweise um Feldfacettenspiegel. Ein derartiger Feldfacettenspiegel ist beispielsweise aus der WO 2007/ 128 407 A1 bekannt.

Thermisch hoch beanspruchte optische Komponenten bei EUV-Anwendungen sind gerade solche Feldfacettenspiegel, deren Facetten auf einem Kipp-Manipulator befestigt sind und eine Wärmeabfuhr über entsprechende Gelenke der Manipulatoren erfolgt. Aus der Druckschrift DE 10 2008 049 556 A1 ist eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage bekannt, die eine Spiegelanordnung mit einem Grundkörper und mehreren Spiegeleinheiten aufweist. Diese Einheiten umfassen jeweils einen Spiegel und ein Festkörpergelenk, das mit mindestens einem Gelenkteil mit dem Grundkörper verbunden ist. Eine Stelleinrichtung ermöglicht es, die Ausrichtung des jeweiligen Spiegels relativ zu dem Grundkörper zu verändern. Das Gelenkteil ist zur Verringerung der Biegesteifigkeit in mehrere voneinander beabstandete Gelenkelemente unterteilt. Zudem weisen die Spiegeleinheiten nicht zu einer Lagerung des Spiegels beitragende Wärmeleitelemente auf, die mit den Spiegeln verbunden sind und sich derart in Richtung zum Grundkörper hin erstrecken, dass Wärme von den Wärmeleitelementen auf den Grundkörper übertragen werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie in ihren Komponenten weiterzubilden. Insbesondere sollen dabei Spiegelanordnungen bereitgestellt werden, bei denen die in den Spiegeln entstehende Wärme besonders gut abgeführt werden kann, sodass eine Überhitzung zuverlässig vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie umfasst ein Verbindungselement zur Verbindung einer Komponente der Anlage mit einer Trag-Kühlstruktur. Das Verbindungselement weist einen Aufnahmebereich zur Aufnahme der Komponente und einen Fußbereich zur Verbindung mit der Trag- Kühlstruktur der Projektionsbelichtungsanlage auf. Zwischen dem Aufnahmebereich und dem Fußbereich ist zumindest ein Gelenk angeordnet und zwischen dem Aufnahmebereich und dem Fußbereich ist zumindest ein Wärmeleitelement angeordnet. Dabei ist das Wärmeleitelennent in Aktuierungsrichtung des Gelenkes weich ausgebildet und zeigt senkrecht zur Aktuierungsrichtung des Gelenkes eine Steifigkeit, die mindestens doppelt so hoch ist wie in Aktuierungsrichtung des Gelenkes.

Mit anderen Worten wird durch die Erfindung ein in Aktuierungsrichtung flexibles aber dennoch definiert steifes Wärmeleitelement geschaffen. Im Unterschied insbesondere zu biegeschlaffen Drähten oder Bändern erlaubt es das erfindungsgemäß verwendete Gelenk, dessen Steifigkeiten exakt zu berechnen. Im Unterschied hierzu kann beispielsweise ein Draht auf verschiedensten Wegen Anknüpfungspunkte an seinen Enden miteinander verbinden und ist daher in seiner Steifigkeit Undefiniert.

Insbesondere kann das Gelenk senkrecht zur Aktuierungsrichtung mindestens um den Faktor 50 steifer sein als das Wärmeleitelement.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann es sich bei dem Gelenk um ein Festkörpergelenk handeln. Hierdurch wird die gewünschte Kinematik eines Manipulators in Verbindung mit Verbindungselementen weiter definiert gestaltet. Die für den Antrieb eines Manipulators benötigte Kraft wird über die Steifigkeit des Festkörpergelenkes in Verbindung mit der Steifigkeit des Wärmeleitelementes definiert.

Mit anderen Worten kann das Wärmeleitelement in Aktuierungsrichtung des Gelenkes weich ausgebildet sein. Das Wärmeleitelement beinhaltet konstruktiv selbst eine Art Mitläufergelenk, welches in Aktuierungsrichtung des Gelenkes wesentlich weicher ist und gegebenenfalls in andere, nicht aktuierte Raumrichtungen dennoch starr oder ebenfalls flexibel ausgeführt ist. In bevorzugter Weise wird die Aktuierung des Gelenkes durch die mechanischen Eigenschaften des Wärmeleitelementes nicht weiter beeinflusst oder gestört. So können an einem Verbindungselement die mechanischen Eigenschaften und die Wärmeleitfähigkeit als eigenständige und voneinander unabhängige Freiheitsgrade betrachtet werden. Die Steifigkeit und die kinematische Wirkung des Gelenkes bzw. des Mitläufergelenkes kann durch die geometrischen Abmessungen, die Position im Verbindungselement, die Orientierung sowie weitere Werkstoffparameter exakt berechnet und konstruktiv festgelegt werden. Bei den Mitläufergelenken wird die Form, Position und Orientierung relativ zu dem zumindest einem Gelenk geeignet bemaßt.

In einer vorteilhaften Variante der Erfindung sind das Gelenk und das Wärmeleitelement einstückig ausgebildet. Dabei verfügt das Verbindungselement über einen ersten Bereich, welcher der mechanischen Aktuierung bzw. Halterung des Elementes dient und über einen zweiten Bereich, welcher durch seine geometrische Gestaltung bevorzugt für einen verbesserten Wärmetransport durch das Verbindungselement hindurch sorgt. Auf diese Weise lässt sich eine Verbesserung der Wärmeableitung innerhalb einer kompakten, thermisch belasteten optischen Baugruppe realisieren.

Mit anderen Worten muss das einstückige Verbindungselement nicht mehr durch Fügeverfahren aus mehreren Teilen hergestellt werden. Es kann allerdings aus mehreren Materialien bestehen, welche den Anforderungen einer guten Wärmeleitfähigkeit gerecht werden und die benötigte Flexibilität und zugleich Steifigkeit zur mechanischen Aktuierung bereitstellen. Das Grundmaterial zur Herstellung derartiger Verbindungselemente kann folglich aus mehreren Werkstoffen, beispielsweise aus Verbundmaterial, vorliegen. Dennoch gibt es auch homogene Werkstoffe, die alle erforderlichen Eigenschaften aufweisen.

Eine einstückige Ausführung des Verbindungselementes ist nicht zwingend mit der oben beschriebenen Gestaltung des Wärmeleitelementes verbunden. Es ist in diesem Fall insbesondere auch denkbar, das Wärmeleitelement ohne definierte, richtungsabhängige Steifigkeiten beispielsweise als Draht, Drahtseil oder Band auszubilden.

Als geeignete Werkstoffe für die Wärmeleitelemente kommen insbesondere Silizium, Siliziumverbindungen oder Metalle, insbesondere Kupfer und Kupferlegierungen in Betracht. Diese Materialien haben eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit und lassen sich auch in feinmechanischen Anwendungen gut verarbeiten. Die Materia- lien sollten eine gute Wärmeleitfähigkeit von über 100 W/(m K), bevorzugt über 300 W/(m K) aufweisen und eine hohe Streckgrenze Rp0,2 von über 200 MPa besitzen. Auch eine hohe Lebensdauer mit einer Zyklenanzahl von über 1 .000.000 Zyklen ist anzustreben.

Die Herstellung eines einstückigen Verbindungselementes kann aus monolithischem Grundmaterial oder aus Verbundmaterialien durch Erodieren oder Hochgeschwindigkeitsfräsen erfolgen. Hierdurch sind keine zusätzlichen thermischen oder mechanischen Fügeverfahren, wie beispielsweise Schweißen, Löten oder Klemmen, als Herstellungsprozesse nötig.

Eine jeweilige konstruktive Lösung kann sowohl für eine gute Steifigkeit in Verbindung mit einer guten Elastizität in Aktuierungsrichtung als auch gleichzeitig für eine gute Wärmeleitfähigkeit sorgen. Mit einem erfindungsgemäßen Verbindungselement können allerdings die Kinematik und die Wärmeleitung weitgehend als eigenständige Freiheitsgrade unabhängig voneinander optimiert werden. Hierdurch wird der zur Verfügung stehende Bauraum für eine bestmögliche Wärmeleitung voll ausgeschöpft.

Durch die erfinderische Lösung wird von einer thermisch beaufschlagten optischen Baugruppe effizient überschüssige Wärme abgeleitet.

In einer vorteilhaften Variante der Erfindung kann das Wärmeleitelement entlang einer Verbindungsgeraden durch die Anbindepunkte des Wärmeleitelementes am Aufnahmebereich und am Fußbereich des Verbindungselementes unterbrochen ausgebildet sein. Hierdurch ist das Wärmeleitelement in seinen die Kinematik bestimmenden Freiheitsgraden gegenüber der Steifigkeit des Gelenkes weich ausgeführt. Mit anderen Worten verläuft das Wärmeleitelement nicht oder nur abschnittsweise entlang der Verbindungsgeraden durch die Anbindepunkte des Wärmeleitelementes am Aufnahmebereich und am Fußbereich. Folglich besitzt es Knickstellen oder Biegungen und damit Abschnitte, welche nicht auf der Verbindungsgeraden liegen. Vorteilhafterweise kann das Wärmeleitelement als flaches, gewinkeltes Element ausgebildet sein. Hierdurch ist das Wärmeleitelement ausreichend weich und flexibel, um die erforderliche Steifigkeit der Manipulatoreinrichtung nicht zu beeinträchtigen. Derartige Ausführungen führen zu keinem nennenswerten Mehrbedarf an Aktuierungskraft des Manipulators.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Wärmeleitelement Abschnitte aufweisen, welche schräg zu der Verbindungsgeraden verlaufen. In besonders bevorzugter Ausgestaltung kann das Wärmeleitelement Abschnitte aufweisen, welche senkrecht zu der Verbindungsgeraden verlaufen. Die Anbin- dungsstelle am Aufnahmebereich und diejenige am Fußbereich müssen folglich nicht unmittelbar übereinander angeordnet sein. Mittels einem abschnittsweise schrägen bzw. senkrechten Verlauf der Wärmeleitelemente kann die Wärmeableitung an besonders geeigneten Stellen, beispielsweise in den Fußbereich und der Trag-Kühlstruktur eines Feldfacettenspiegels erfolgen.

Vorteilhafterweise kann das Wärmeleitelement ein mit mindestens einem blattfederartigen Abschnitt verbundenen Mittelteil aufweisen. Bei den Mitläufergelenken wird die Form, Position und Orientierung relativ zur Bewegungsrichtung des zumindest einen Gelenkes geeignet bemaßt.

Wie bereits erwähnt kann das Wärmeleitelement insbesondere bei einer einstückigen Ausführung des Verbindungselements einen drahtartigen Abschnitt aufweisen. Um eine Überhitzung eines Spiegels zu vermeiden, weist die Spiegeleinheit Metallfäden als Wärmeleitelemente auf, deren eine Enden mit der Komponente und deren andere Enden mit dem Fußbereich thermisch leitend einstückig oder gefügt verbunden sind. Die Drähte sind bevorzugt aus Metall und ermöglichen eine Wärmeableitung vom thermisch beaufschlagten Spiegel auf die Wärmesenke im Fußbereich. Der Durchmesser der Metalldrähte ist so klein, dass sie eine hohe Flexibilität aufweisen. Dadurch setzen die Metalldrähte den Schwenkbewegungen des Spiegels nur einen äußerst geringen Widerstand entgegen. Geeignete Metalle sind insbe- sondere Kupfer, Kupferlegierungen sowie Silber und Silberlegierungen. Mittels drahtartigen Abschnitten werden flexible Wärmeleitstrukturen einem Mitläufergelenk gleichwirkend ausgebildet. Die Verwendung von Drähten ist besonders in Fällen vorteilhaft, in denen das Verbindungselement in mehr als einem Freiheitsgrad, insbesondere in zwei Freiheitsgraden aktuiert werden kann.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektions- belichtungsanlage, in welcher die Erfindung Anwendung finden kann,

Figur 2 schematisch einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Verbindungselementes mit Kühlstruktur und optischer Komponente,

Figur 3 schematisch einen Querschnitt eines weiteren Verbindungselementes,

Figur 4 schematisch einen Querschnitt einer weiteren Ausgestaltung eines

Verbindungselementes,

Figur 5 schematisch einen Querschnitt einer weiteren Ausgestaltung eines

Verbindungselementes mit Materialverjüngung,

Figur 6 schematisch einen Querschnitt einer weiteren Ausgestaltung eines

Verbindungselementes mit einem Freiheitsgrad,

Figur 7 schematisch einen Querschnitt einer weiteren Ausgestaltung eines

Verbindungselementes mit einem Freiheitsgrad,

Figur 8 schematisch einen Querschnitt einer weiteren Ausgestaltung eines

Verbindungselementes mit einem Freiheitsgrad,

Figur 9 schematisch einen Querschnitt einer alternativen Ausführung eines

Wärmeleitelementes mit einem Mitläufergelenk, Figur 10 schematisch einen Querschnitt einer alternativen Ausführung eines Verbindungselementes mit gemeinsamem Zwischenteil,

Figur 1 1 schematisch einen Querschnitt einer alternativen Ausführung eines

Verbindungselementes mit drahtartigen Wärmeleitelementen, und

Figur 12 schematisch einen Querschnitt einer alternativen Ausführung eines

Verbindungselementes mit drahtartigen Wärmeleitelementen und zwei Freiheitsgraden.

Figur 1 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektions- belichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie, in welcher die Erfindung Anwendung finden kann. Ein Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage 1 weist neben einer Lichtquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6 auf. Eine durch die Lichtquelle 3 erzeugte EUV- Strahlung 14 als optische Nutzstrahlung wird mittels eines in der Lichtquelle 3 integrierten Kollektors derart ausgerichtet, dass sie im Bereich einer Zwischenfokus- ebene 15 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 2 trifft. Nach dem Feldfacettenspiegel 2 wird die EUV-Strahlung 14 von einem Pupil- lenfacettenspiegel 16 reflektiert. Unter Zuhilfenahme des Pupillenfacettenspie- gels 16 und einer optischen Baugruppe 17 mit Spiegeln 18, 19 und 20 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 2 in das Objektfeld 5 abgebildet.

Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Reticle 7, das von einem schematisch dargestellten Reticlehalter 8 gehalten wird. Eine lediglich schematisch dargestellte Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in eine Bildebene 1 1 . Abgebildet wird eine Struktur auf dem Reticle 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 1 1 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 13 gehalten wird. Die Lichtquelle 3 kann Nutzstrahlung insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 30 nm emittieren. Figur 2 zeigt schematisch einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Verbin- dungselementes 21 mit einer Trag-Kühlstruktur 23 und optischer Komponente 22. Das Verbindungselement 21 besteht aus einem Aufnahmebereich 24 für die optische Komponente 22 und einem Fußbereich 25. Zwischen Aufnahmebereich 24 und Fußbereich 25 befindet sich in dieser Ausgestaltung ein Gelenk 26 in Form eines Festkörpergelenkes und ein Wärmeleitelement 27. Die von der optischen Komponente 22 absorbierte Wärme wird über das Gelenk 26 und das Wärmeleitelement 27 durch den Fußbereich 25 in die Trag-Kühlstruktur 23 geleitet, die als Wärmesenke dient. Der Fußbereich 25 kann alternativ selbst als Kühlstruktur ausgeführt sein. Des Weiteren kann die Trag-Kühlstruktur 23 und der Fußbereich 25 in einem Teil ausgestaltet sein und so einstückig zum Verbindungselement 21 hinzutreten.

Das Wärmeleitelement 27 beinhaltet ein auskragendes Mitläufergelenk 30, welches in Aktuierungsrichtung des Gelenkes 26 wesentlich weicher als dieses ist. Das die Kinematik bestimmende Gelenk 26 zeichnet sich dadurch aus, dass es die gewünschte Beweglichkeit zwischen dem Aufnahmebereich 24 und dem Fußbereich 25 herstellt. Kräfte, die nicht zur Auslenkung der Kinematik beitragen, werden durch dieses Gelenk 26 abgestützt. So erlaubt das Gelenk 26, beispielsweise ausgeführt als Blattfeder, eine horizontale Verschiebung sowie eine Verkippung des Aufnahmebereichs 24 gegenüber dem Fußbereich 25 um eine Achse senkrecht zur Blattfederebene. Dabei stützt das Gelenk 26 eine vertikale Kraft zwischen dem Aufnahmebereich 24 und dem Fußbereich 25 ohne wesentliche Verformung ab. Dagegen weist das Mitläufergelenk 30 eines Wärmeleitelementes 27 sowohl die Beweglichkeit der die Kinematik bestimmenden Gelenke 26 als auch eine zusätzliche Weichheit auf, um die Kinematik nicht zu behindern. Dazu sind am Mitläufergelenk 30 zusätzliche horizontale Biegestücke eingefügt, die das Mitläufergelenk 30 in vertikaler Richtung nachgiebig machen, sodass auf das Mitläufergelenk 30 keine nennenswerte Kraft in vertikaler Richtung auf den Aufnahmebereich 24 oder den Fußbereich 25 ausüben kann.

Figur 3 zeigt schematisch einen Querschnitt eines weiteren Verbindungselementes 21 . Der Unterschied zwischen einem die Kinematik einer optischen Komponente bestimmenden Gelenkes 26 und einem die Kinematik nicht beeinflussenden Wärmeleitelementes 27 besteht darin, dass das Wärmeleitelement 27 nicht entlang einer Verbindungsgeraden G durch die Anbindepunkte 271 , 272 des Wärmeleitelementes am Aufnahmebereich 24 und am Fußbereich 25 verläuft. Das Mitläufergelenk 30 besteht aus zwei schräg zur Längsachse des Gelenkes 26 orientierte Biegestücke, sodass das Mitläufergelenk 30 sowohl quer als auch parallel zur Längsachse des Gelenkes 26 nachgiebig ist. Hierbei übt das Mitläufergelenk 30 weder quer noch parallel zur Längsachse des Gelenkes 26 hohe Kräfte auf den Aufnahmebereich 24 und den Fußbereich 25 aus. Durch die gebildete Biegestelle ist das Wärmeleitelement 27 gegenüber dem steiferen Gelenk 26 entsprechend weicher ausgebildet.

Figur 4 zeigt schematisch einen Querschnitt einer weiteren Ausgestaltung eines Verbindungselementes 21 . Auch in dieser Figur 4 ist der Unterschied zwischen den die Kinematik bestimmenden unterschiedlichen Gelenken 26, 29 und einem die Kinematik nicht bestimmenden Wärmeleitelement 27 dargestellt. Die Gelenke 26, 29 zeichnen sich dadurch aus, dass zwischen ihren Anbindepunkten 261 , 291 am Aufnahmebereich 24 und ihren Anbindepunkten 262, 292 am Fußbereich 25 eine direkte Verbindung besteht. Dabei weist ein Gelenk 29 eine Materialverjüngung auf, um die Steifigkeit entsprechend einzustellen. Derartige Gelenke 26, 29 können selbst als Blattfedern ausgestaltet sein. Demgegenüber zeichnet sich das Wärmeleitelement 27 dadurch aus, dass zwischen seinen Anbindepunkten 271 am Aufnahmebereich 24 und den Anbindepunkten 272 am Fußbereich 25 keine geradlinige Verbindung besteht. Die direkte geradlinige Verbindung ist durch die Auskragung des Mitläufergelenkes 30 unterbrochen. Damit ist das Wärmeleitelement 27 in den die Kinematik bestimmenden Freiheitsgraden wesentlich weicher als die Gelenke 26, 29, bei denen zur Aktuierung eine gewisse Steifigkeit erforderlich ist.

Figur 5 zeigt schematisch einen Querschnitt einer weiteren Ausgestaltung eines Verbindungselementes 21 mit einem Gelenk 29 mit Materialverjüngung, welche sich ausgehend vom Aufnahmebereich 24 zum Fußbereich 25 mittig einschnürt. Das Mitläufergelenk 30 des Wärmeleitelementes 27 ist als Blattfeder ausgeführt. Die horizontal verlaufende Blattfederebene schneidet die Materialverjüngung des Gelenkes 29. Das Mitläufergelenk 30 unterstützt das Gelenk 29 mit Materialverjüngung bei der Übertragung von Kräften in der Blattfederebene. Für Kräfte in senkrechter Richtung zur Blattfederebene verhält sich das Mitläufergelenk 30 wiederum weich.

Figur 6 zeigt schematisch einen Querschnitt einer weiteren Ausgestaltung eines Verbindungselementes 21 mit verdickten Zwischenteilen 31 im Mitläufergelenk 30. Hierbei handelt es sich um einen einachsigen Manipulator mit einem Freiheitsgrad. Auch diese verdickten Zwischenteile 31 sind monolithisch bzw. einstückig im Wärmeleitelement 27 integriert. Die Weichheit des Wärmeleitelementes 27 in Aktuie- rungsrichtung ergibt sich wiederum aus den in diesem Fall zwei Mitläufergelenken 30, welche das Zwischenteil 31 einschließen. Derartige Verdickungen erhöhen die Wärmeableitung im Wärmeleitelement 27 und sind in der Struktur an für die Kinematik unerheblichen Stellen eingebunden.

Figur 7 zeigt schematisch einen Querschnitt einer weiteren Ausgestaltung eines Verbindungselementes 21 mit verdickten Zwischenteilen 31 im Wärmeleitelement 27. Die Mitläufergelenke 30 sind Blattfedern, deren Blattfederebenen senkrecht zur Längsachse des Wärmeleitelementes 27 angeordnet sind. Wie in Figur 6 handelt es sich um einen einachsigen Manipulator mit einem Freiheitsgrad.

Figur 8 zeigt schematisch einen Querschnitt einer weiteren Ausgestaltung eines Verbindungselementes mit einem Freiheitsgrad. Die Wärmeleitelemente 27 und die Gelenke 26 sind dabei so ausgerichtet, dass deren Längsachsen sich in einem Drehpunkt D der Kinematik schneiden. Wiederum sind die Blattfederebenen der Mitläufergelenke 30 senkrecht auf die jeweiligen Längsachsen der Wärmeleitelemente 27 ausgerichtet.

In Figur 9 ist eine alternative Ausführung eines Wärmeleitelementes 27 mit einem Mitläufergelenk 30 dargestellt. Die obere Anbindung an den Aufnahmebereich 24 ist als Blattfeder 32 ausgeführt, welche parallel zur Längsachse des Wärmeleitelementes 27 ausgerichtet ist. Die untere Anbindung an den Fußbereich 25 ist durch ein Mitläufergelenk 30 mit einer Blattfeder ausgeführt, welche senkrecht zur Längsachse des Wärmeleitelementes 27 ausgerichtet ist. Diese Anordnung stellt eine platzsparende und dennoch effiziente kinematische Entkopplung des Wärmeleitelementes 25 dar.

Figur 10 zeigt schematisch einen Querschnitt einer alternativen Ausführung eines Verbindungselementes 21 mit gemeinsamem Zwischenteil 31 . Die flexiblen Mitläufergelenke 30 und das Gelenk 26 sind mit einem gemeinsamen Zwischenteil 31 verbunden. So kann der Bauraum optimal mit wärmeleitendem Material gefüllt sein, wodurch der Wärmeaustausch vom Aufnahmebereich 24 in den Fußbereich 25 weiter gesteigert wird.

Figur 1 1 zeigt schematisch einen Querschnitt einer alternativen Ausführung eines Verbindungselementes 21 mit zusätzlichen drahtartigen Wärmeleitelementen 33. Um eine weitere Steigerung der Wärmeabfuhr vom Aufnahmebereich 24 zum Fußbereich 25 herbeizuführen, weist das Verbindungselement 21 Metallfäden als Wärmeleitelemente 33 auf, deren eine Enden mit dem Aufnahmebereich 24 und deren andere Enden mit dem Fußbereich 25 thermisch leitend einstückig verbunden sind. Alternativ können diese zusätzlichen Wärmeleitelemente 33 auch mittels Fügeverfahren, wie beispielsweise Schweißen, Löten oder Klemmen verbunden sein. Bei den Drähten kann es sich um Rundmaterial oder um Material mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt handeln. Die Drähte können aus einem Gebinde oder Geflecht bestehen. Auch Bänder sind hierbei angedacht. Der Durchmesser der Metalldrähte ist jedenfalls so klein, dass sie eine hohe Flexibilität aufweisen. Dadurch setzen die Metalldrähte den Schwenkbewegungen des Spiegels nur einen äußerst geringen Widerstand entgegen. Im gezeigten Beispiel ist ein lediglich einachsiger Manipulator gezeigt. Die Verwendung von drahtartigen Wärmeleitelemente ist jedoch auch beim Einsatz in mehrachsigen Manipulatoren vorteilhaft, beispielsweise bei zweiachsigen Manipulatoren wie in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2013 214 407 A1 , die auf die Anmelderin zurückgeht und hiermit durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen wird, gezeigt. Figur 12 zeigt schematisch einen Querschnitt einer alternativen Ausführung eines Verbindungselementes 21 mit zusätzlichen drahtartigen Wärmeleitelementen 33 und zwei Freiheitsgraden. Im gezeigten Beispiel ist folglich ein zweiachsiger Manipulator dargestellt. Dieser Manipulator besteht aus zwei Arten von senkrecht aufeinander wirkenden Gelenken 263, 264, welche über ein Zwischenteil 40 mit einander verbunden sind und den Aufnahmebereich 24 und den Fußbereich 25 verbinden. Das erste Gelenk 263 dient zur Verkippung in der zur Zeichnungsebene senkrechten Richtung, also um eine in der Zeichnungsebene liegende Kippachse. Das zweite Gelenk 264 dient zur Verkippung in der Zeichnungsebene, also um eine zur Zeichnungsebene senkrechte Achse. Um auch für zweiachsige Manipulatoren eine weitere Steigerung der Wärmeabfuhr vom Aufnahmebereich 24 zum Fußbereich 25 herbeizuführen, weist das Verbindungselement 21 Metallfäden als Wärmeleitelemente 33 auf, deren eine Enden mit dem Aufnahmebereich 24 und deren andere Enden mit dem Fußbereich 25 thermisch leitend einstückig oder gefügt verbunden sind. Der Durchmesser der Metalldrähte ist wiederum so klein, dass sie eine hohe Flexibilität aufweisen. Dadurch setzen die Metalldrähte den Schwenkbewegungen des Spiegels nur einen äußerst geringen Widerstand entgegen.

Bezugszeichenliste

1 Projektionsbelichtungsanlage

2 optische Baugruppe; Feldfacettenspiegel

3 Lichtquelle

4 Beleuchtungsoptik

5 Objektfeld

6 Objektebene

7 Reticle

8 Reticlehalter

9 Projektionsoptik

10 Bildfeld

1 1 Bildebene

12 Wafer

13 Waferhalter

14 EUV-Strahlung

15 Zwischenfokusebene

16 Pupillenfacettenspiegel

17 Optische Baugruppe

18 Spiegel

19 Spiegel

20 Spiegel

21 Verbindungselement

22 Komponente, optische Komponente

23 Trag-Kühlstruktur

24 Aufnahmebereich

25 Fußbereich

26 Gelenk, Festkörpergelenk

261 Anbindepunkt des Gelenkes am Aufnahmebereich

262 Anbindepunkt des Gelenkes am Fußbereich 263 Gelenk zur Verkippung um eine Achse innerhalb der Bildebene

264 Gelenk zur Verkippung um eine Achse senkrecht zur Bildebene 27 Wärmeleitelement

271 Anbindepunkt des Wärmeleitelementes am Aufnahmebereich

272 Anbindepunkt des Wärmeleitelementes am Fußbereich

29 Gelenk mit Materialverjüngung

291 Anbindepunkt des Gelenkes am Aufnahmebereich

292 Anbindepunkt des Gelenkes am Fußbereich

30 Mitläufergelenk

31 Zwischenteil

32 Blattfeder

33 Draht

40 Zwischenteil

G Gerade

D Drehpunkt

Claims

Patentansprüche

1 . Projektionsbelichtungsanlage (1 ) für die Halbleiterlithographie mit einem Verbindungselement (21 ) zur Verbindung einer Komponente (22) der Anlage mit einer Trag-Kühlstruktur (23), wobei das Verbindungselement (21 ) einen Aufnahmebereich (24) zur Aufnahme der Komponente (22) und einen Fußbereich (25) zur Verbindung mit der Trag-Kühlstruktur (23) der

Projektionsbelichtungsanlage (1 ) aufweist und wobei zwischen dem Aufnahmebereich (24) und dem Fußbereich (25) zumindest ein Gelenk (26) angeordnet ist, und wobei weiterhin zwischen dem Aufnahmebereich (24) und dem Fußbereich (25) zumindest ein Wärmeleitelement (27) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass

das Wärmeleitelement (27) in Aktuierungsnchtung des Gelenkes (26) weich ausgebildet ist und dass das Wärmeleitelement (27) senkrecht zur Aktuierungsnchtung des Gelenkes (26) eine Steifigkeit zeigt, die mindestens doppelt so hoch ist wie in Aktuierungsnchtung des Gelenkes (26).

2. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Gelenk (26) senkrecht zur Aktuierungsnchtung mindestens um den Faktor 50 steifer ist als das Wärmeleitelement (27).

3. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

es sich bei dem Gelenk (26) um ein Festkörpergelenk handelt.

4. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Gelenk (26) und das Wärmeleitelement (27) einstückig ausgebildet sind.

5. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Wärmeleitelement (27) entlang einer Verbindungsgeraden (G) durch die Anbindepunkte (271 , 272) des Wärmeleitelementes (27) am Aufnahmebe- reich (24) und am Fußbereich (25) des Verbindungselementes unterbrochen ausgebildet ist.

6. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Wärmeleitelement (27) als flaches, gewinkeltes Element ausgebildet ist.

7. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Wärmeleitelement (27) Abschnitte aufweist, welche schräg zu der Verbindungsgeraden (G) verlaufen.

8. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Wärmeleitelement (27) Abschnitte aufweist, welche senkrecht zu der Verbindungsgeraden (G) verlaufen.

9. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das Wärmeleitelement (27) ein mit mindestens einem blattfederartigen Abschnitt verbundenen Mittelteil aufweist.

10. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das Verbindungselement (21 ) um mehr als einen Freiheitsgrad aktuiert werden kann.

1 1 .Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Verbindungselement (21 ) eine Verkippung um zwei Achsen gestattet.