Spiegelanordnung und optische Anordnung damit
Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2019213 345.2 vom 03.09.2019 deren gesamter Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Spiegelanordnung, umfassend: ein Substrat, welches eine Vorderseite mit einer Spiegelfläche zur Reflexion von Strahlung sowie eine der Vorderseite abgewandte Rückseite aufweist, an der ein Aktuator oder eine Mehrzahl an Aktuatoren, beispielsweise in Form eines Aktuatorverbunds oder mehrerer Aktuatorverbünde, zur Erzeugung von Deformationen der Spiegelfläche angeordnet ist/sind. Ein Wasserdampf aufnehmendes, insbesondere organisches Material ist an der Rückseite des Substrats gebildet bzw. angeordnet. Das Wasserdampf aufnehmende Material bildet bevorzugt eine Kleberschicht zur Befestigung des mindestens einen Aktuators an der Rückseite des Substrats, die sich insbesondere in Zwischenräume zwischen den Aktuatoren erstreckt. Die Erfindung betrifft auch eine optische Anordnung, insbesondere eine EUV-Lithographievorrichtung oder eine DUV- Lithographievorrichtung, mit mindestens einer solchen Spiegelanordnung.
Die oben beschriebene Spiegelanordnung ermöglicht es, mit Hilfe der an der Rückseite des Substrats befestigten Aktuatoren die an der Vorderseite des Substrats gebildete Spiegelfläche gezielt (lokal) zu deformieren. Die
P26058WO 14.07.20 SZ00228PCT
Deformation der Spiegelfläche kann beispielsweise dazu dienen, gezielt Aberrationen einer EUV-Lithographievorrichtung oder DUV- Lithographievorrichtung zu korrigieren, in der die Spiegelanordnung angeordnet ist. Die Aktuatoren können zu diesem Zweck in einer regelmäßigen Anordnung bzw. in einem Raster (Aktuator-Array) an der Rückseite des Substrats befestigt sein, es ist aber grundsätzlich eine beliebige Anordnung der Aktuatoren an der Rückseite des Substrats möglich. Stellenweise grenzen benachbarte Aktuatoren bzw. benachbarte Gruppen von Aktuatoren (Aktuatorverbünde) an der Rückseite des Substrats in der Regel nicht unmittelbar aneinander an, vielmehr sind diese voneinander beabstandet, d.h. zwischen jeweils zwei benachbarten Aktuatoren bzw. Aktuatorverbünden ist ein Zwischenraum bzw. eine Lücke gebildet.
In der US 5,986,795 ist ein deformierbarer Spiegel für EUV-Strahlung beschrieben, bei dem Aktuatoren zwischen einer Frontplatte, welche die Rückseite des Spiegels bildet, und einer Reaktions-Platte angeordnet und mit beiden Platten gekoppelt sind, um Deformationen an der Spiegelfläche des deformierbaren Spiegels zu bewirken.
Eine andere Möglichkeit zur Befestigung bzw. zur Kopplung der Aktuatoren mit dem Substrat besteht darin, die Aktuatoren mittelbar, d.h. über eine oder mehrere Zwischenschicht(en), oder unmittelbar an der Rückseite des Substrats zu befestigen, beispielsweise mittels einer Verklebung. Bei einer Befestigung in Form einer Verklebung besteht das Problem, dass die Zusammensetzung der Gas-Atmosphäre in der Umgebung der Spiegelanordnung nicht zeitlich konstant ist und sich beispielsweise beim ersten Einbringen bzw. beim Einbau der Spiegelanordnung in eine optische Anordnung oder bei der Wartung, Reparatur, etc. der optischen Anordnung verändert. Letzteres ist insbesondere dann der Fall, wenn die optische Anordnung unter Vakuum-Bedingungen oder mit Spülgas betrieben wird, es aber für die Reparatur, die Wartung, etc. erforderlich ist, das Vakuum oder die Spülung zu unterbrechen. In diesem Fall
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verändert sich insbesondere die in der Umgebung der Spiegelanordnung vorhandene Feuchte, d.h. der Gehalt an Wasserdampf in der Umgebung.
Nimmt die Kleberschicht oder ein sonstiges, mit dem Substrat direkt oder indirekt mechanisch verbundenes, Wasserdampf aufnehmendes, z.B. organisches Material Feuchtigkeit aus der Umgebung auf, dehnt dieses sich aus und es können Spannungen in das Material eingebracht werden. Die Spannungen in dem Material übertragen sich in der Regel auf das Substrat, so dass im Substrat Deformationen auftreten, was eine Drift, d.h. eine (ungewollte) zeitliche Veränderung, der Spiegeloberfläche zur Folge hat. Aufgrund der Materialdrift kommt es daher zu Aberrationen im Strahlweg der optischen Anordnung. Das sonstige organische Material kann in den Aktuatoren enthalten sein bzw. auf den Aktuatoren gebildet sein, es ist aber auch möglich, dass das organische Material direkt mit der Rückseite des Substrats oder mit einer dort gebildeten Zwischenschicht verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spiegelanordnung sowie eine optische Anordnung mit mindestens einer solchen Spiegelanordnung bereitzustellen, bei denen durch Veränderungen der Feuchtigkeit in der Umgebung der Spiegelanordnung hervorgerufene Deformationen des Substrats reduziert werden.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch eine Spiegelanordnung der eingangs genannten Art, bei welcher eine Oberfläche des Wasserdampf aufnehmenden Materials, insbesondere eine Oberfläche der Kleberschicht, zumindest teilweise, insbesondere vollständig von einer Beschichtung überdeckt ist, die eine Wasserdampf-Diffusionsbarriere bildet.
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Bei einer konstanten Umgebungsfeuchte ist die Oberfläche des Wasserdampf aufnehmenden Materials im Gleichgewicht mit der Umgebung. Kommt es zu einer Veränderung der Feuchte in der Umgebung des Wasserdampf aufnehmenden Materials, werden Diffusionsprozesse in dem Material induziert, die bei einem Anstieg der Umgebungsfeuchte zu einer Ausdehnung des Materials bzw. zu den oben beschriebenen Deformationen führen. Die Auswirkungen der Wasseraufnahme für einen Kleber, der zum Verkleben von Holz verwendet wird, sind beispielsweise in dem Artikel „Water Sorption mechanisms of commercial wood adhesive films“ von R. Wimmer et al., Wood Science and Technology, 47(4), April 2013, beschrieben.
Bei diesem Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, die Oberfläche des Materials, die ansonsten Feuchtigkeitsschwankungen in der Umgebung ungeschützt ausgesetzt wäre, mit Hilfe einer Wasserdampf-Diffusionsbarriere in Form einer Beschichtung vor dem Eindringen von Wasserdampf zu schützen.
Grundsätzlich ist es günstig, wenn die Menge an Wasserdampf, die von dem Material aufgenommen wird, mit Hilfe der Wasserdampf-Diffusionsbarriere in Form der Beschichtung insgesamt reduziert wird, d.h. wenn das Material langsamer Wasserdampf aufnimmt als dies ohne die Beschichtung der Fall wäre. D.h. eine Verzögerung des Eindringens von Wasserdampf in das Material durch die als Wasserdampf-Diffusionsbarriere dienende Beschichtung bewirkt eine Verbesserung, da auf diese Weise die pro Zeiteinheit auf das Substrat übertragene Kraft bzw. Spannung reduziert werden kann.
Die Beschichtung, die als Diffusionsbarriere für den Wasserdampf dient, kann eine oder mehrere Schichten aufweisen. Die Beschichtung kann vollflächig auf die frei liegende Oberfläche des Materials aufgebracht werden, es ist aber auch möglich, dass die Beschichtung nur auf einen Teilbereich der Oberfläche des
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Materials aufgebracht wird, d.h. dass es Bereiche an der Oberfläche des Materials gibt, an denen keine Beschichtung aufgebracht ist. Auch in diesem Fall wird die gegenüber der Umgebung offen liegende Materialfläche reduziert und entsprechend werden ungewollte Deformationen in dem Substrat reduziert.
In den nicht von der Beschichtung bedeckten Oberflächenbereichen können ggf. andere Maßnahmen zur Reduzierung von Deformationen in dem Substrat vorgenommen werden, beispielsweise eine Kraftentkopplung zwischen der Kleberschicht und dem Substrat, wie sie weiter unten beschrieben ist.
Die Beschichtung, welche die Wasserdampf-Diffusionsbarriere bildet, kann auch Oberflächenbereiche mit anorganischen Materialien und insbesondere die gesamte Rückseite des Substrats sowie alle mechanisch mit dieser verbundenen Bauteile überdecken, da dies die Prozessführung vereinfachen kann.
Aus Gründen der Lesbarkeit wird im Folgenden häufig der Begriff Kleber oder Kleberschicht stellvertretend für jedes Wasserdampf aufnehmende, insbesondere organische Material verwendet, das direkt oder indirekt mechanisch mit dem Spiegelsubstrat verbunden ist. Die nachfolgenden Beispiele sind exemplarisch für eine Kleberschicht zwischen den Aktuatoren ausgeführt, selbstverständlich kann sich die Kleberschicht aber auch über die äußeren Ränder der Aktuatoren erstrecken oder sich auf dem bzw. den Aktuator(en) selbst befinden.
Die Kleberschicht ist typischerweise flächig auf die Rückseite des Substrats aufgebracht, d.h. diese ist nicht auf den Bereich zwischen einem jeweiligen Aktuator und der Rückseite des Substrats begrenzt, sondern erstreckt sich auch über die Zwischenräume zwischen den Aktuatoren und/oder um die äußeren Randbereiche der Aktuatoren herum. Im Bereich der Zwischenräume kann die Kleberschicht dicker sein als im Bereich zwischen den jeweiligen
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Aktuatoren und der Rückseite des Substrats, es ist aber auch möglich, dass die Kleberschicht dünn genug aufgebracht wird, dass diese in den Zwischenräumen bzw. Lücken zwischen den Aktuatoren nicht dicker ist als die Kleberschicht unter den Aktuatoren, oder in den Zwischenräumen dünner oder nur auslaufend vorhanden ist.
Bei einer Ausführungsform weist die Beschichtung mindestens eine Diffusionsbarriere-Schicht mit einer Wasserdampf-Transmissionsrate auf, die kleiner ist als eine Wasserdampf-Transmissionsrate einer Schicht gleicher Dicke, die aus dem Wasserdampf aufnehmenden Material, insbesondere dem Material der Kleberschicht, besteht. Eine solche Diffusionsbarriere-Schicht weist also eine geringere Transmissionsrate für Wasserdampf auf als z.B. eine Kleberschicht mit identischer Dicke. Die Wasserdampf-Transmissionsrate („Moisture Vapor Transmission Rate“, MVTR) ist ein Messwert für die Durchlässigkeit von Wasserdampf durch eine Materialanordnung. Zur Ermittlung der Wasserdampf-Transmissionsrate wird die Wassermenge gemessen, die in 24 Stunden durch einen Quadratmeter der Materialanordnung hindurchtritt. Die Wasserdampf-Transmissionsrate wird als hindurchgetretenes Wasser in Gramm pro Quadratmeter und Tag angegeben, d.h. in der Einheit g / (m2 d). Die Wasserdampf-Transmissionsrate einer Materialanordnung kann durch direkte Messungen oder durch indirekte Messungen bestimmt werden, beispielsweise wie dies in dem Artikel „Thickness dependent barrier performance of permeation barriers made from atomic layer deposited alumina for organic devices“, H. Klumbies et al. , Organic Electronics 17 (2015), 138-143 für das Beispiel von AI2O3 beschrieben ist, das mit Hilfe von Atomlagendeposition aufgebracht wurde. Die Wasserdampf-Transmissionsrate eines Materials kann auch durch eine Oberflächenbehandlung verringert werden, welche das Material der Diffusionsbarriere-Schicht gegenüber dem Eindringen von Wasserdampf dichter macht. Bei einer solchen Oberflächenbehandlung kann es sich beispielsweise um eine Plasmabehandlung oder um eine Behandlung mit UV-Strahlung handeln. Die
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Wasserdampf-Transmissionsrate der Diffusionsbarriere-Schicht sollte typischerweise bei weniger als 1 g / (m2 d) liegen.
Bei einer Ausführungsform weist die Diffusionsbarriere-Schicht mindestens ein Material auf, welches ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: AI2O3, S1O2, Ta205, T1O2, Hf02, Zr02, Nb205, La203, AI, Ta, Ti, Ru, SixCyOzHv, Parylene, insbesondere halogenierte, speziell fluorierte Parylene, Fluorpolymere, insbesondere Polytetrafluorethylen (Teflon bzw. Teflonarten, z.B. Teflon AF von der Fa. Dupont), sowie Mischungen derselben. Die Materialien dieser Gruppe weisen eine vergleichsweise geringe Wasserdampf -Transmissionsrate auf. Um die Wirkung als Diffusionsbarriere zu erhöhen, kann die Beschichtung mehrere Diffusionsbarriere-Schichten aus unterschiedlichen Materialien aufweisen, d.h. es kann sich bei der Beschichtung um eine Mehrlagen-Beschichtung handeln.
Die weiter oben angegebenen und andere Materialien der Beschichtung bzw. der Diffusionsbarriere-Schicht können mit Hilfe von unterschiedlichen Beschichtungsmethoden auf die Kleberschicht bzw. auf eine ggf. vorhandene darunter liegende Schicht der Beschichtung aufgebracht werden. Die Abscheidung des Materials kann aus der Gasphase erfolgen, beispielsweise durch Physical Vapor Deposition (PVD), durch Chemical Vapor Deposition (CVD), insbesondere durch plasmaunterstützte CVD (PECVD), Atomlagen- Abscheidung („atomic layer deposition“, ALD), oder Plasma-ALD durch Sputtern, durch Lichtbogen-Beschichtung, aber auch durch Spin-Coating oder in einem Sol-Gel-Prozess. Die Art des Beschichtungsverfahrens kann in Abhängigkeit von der Art des abgeschiedenen Materials gewählt werden. Beispielsweise kann SixCyOzHv bzw. SiCOH durch PECVD abgeschieden werden, wenn TMCTS (Tetramethylcyclotetrasiloxan) als Precursor verwendet wird. Grundsätzlich ist es zur Erzielung einer guten Barrierewirkung vorteilhaft, wenn das Material der Diffusionsbarriere-Schicht auf eine solche Weise aufgebracht wird, dass die Schicht eine möglichst große Dichte und möglichst keine Pinholes aufweist, durch die Wasserdampf in die darunter liegende
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Kleberschicht eindringen kann. Die Beschichtung kann auch durch eine Kombination von mehreren der oben beschriebenen Prozesse aufgebracht werden, die nacheinander ausgeführt werden.
Bei einerweiteren Ausführungsform ist/sind eine Oberfläche der Beschichtung und/oder das Material der Diffusionsbarriere-Schicht hydrophob. Grundsätzlich ist es günstig, wenn die der Umgebung zugewandte Oberfläche der Beschichtung hydrophob ist, da auf diese Weise die Feuchteaufnahme der Beschichtung bzw. der jeweiligen Diffusionsbarriere-Schicht weiter reduziert werden kann falls diese die der Umgebung zugewandte Oberfläche der Beschichtung bildet. Die Oberfläche der Beschichtung bzw. das Material der Diffusionsbarriere-Schicht kann beispielsweise durch eine Oberflächenbehandlung, beispielsweise durch eine Plasma-Behandlung und/oder durch eine (ggf. gepulste) Bestrahlung mit UV-Strahlung, durch eine Beschichtung oder eine Oberflächenterminierung hydrophob gemacht werden.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung, der mit dem weiter oben beschriebenen Aspekt kombiniert werden kann, ist die Oberfläche der Kleberschicht, insbesondere in den Zwischenräumen zwischen den Aktuatoren zumindest teilweise, insbesondere vollständig, von einem Füllmaterial überdeckt, dessen Elastizitätsmodul kleiner ist als das Elastizitätsmodul der Kleberschicht. Bevorzugt ist das Füllmaterial zusätzlich duktil, d.h. unter Belastung plastisch verformbar.
Bei diesem Aspekt der Erfindung wird das Eindringen von Wasserdampf in das Füllmaterial nicht verhindert, aufgrund des geringeren Elastizitätsmoduls des Füllmaterials kommt es aber zu einer Kraftentkopplung, d.h. das Füllmaterial überträgt deutlich weniger Kraft auf das Substrat bzw. auf die Aktuatoren als der Kleber, auch wenn das Füllmaterial gleich viel oder ggf. mehr Wasser aufnimmt als der Kleber. Bei diesem Aspekt wird zudem ausgenutzt, dass bei schnellen Veränderungen der Feuchte in der Umgebung des optischen
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Elements der Wasserdampf größtenteils in einen oberen Volumenbereich der Kleberschicht eindringt und bei der Wiederherstellung einer vergleichsweise trockenen Umgebung der Wasserdampf wieder aus dem oberen Volumenbereich wieder in die Umgebung abgegeben wird. Ist die Dicke des Füllmaterials groß genug, dringt bei einer schnellen Veränderung der Feuchte in der Umgebung Wasser nur in das Füllmaterial, aber nur wenig in die darunter liegende Kleberschicht ein, so dass in diesem Fall keine oder nur eine verminderte Kurzzeit-Kleberdrift auftritt.
Bei einer Ausführungsform beträgt das Elastizitätsmodul des Füllmaterials weniger als 1500 MPa, bevorzugt weniger als 1000 MPa, insbesondere weniger als ca. 500 MPa. Bei den typischerweise verwendeten Klebern, z.B. auf Epoxidharz-Basis, liegt das Elastizitätsmodul zwischen ca. 3000 MPa und 6000 MPa, d.h. das Elastizitätsmodul des Füllmaterials ist zumindest weniger als halb so groß als das Elastizitätsmodul des Klebers.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Füllmaterial hydrophob, um das Eindringen von Wasser bzw. von Wasserdampf in das Füllmaterial zu verhindern bzw. deutlich zu reduzieren. Bei dem Füllmaterial handelt es sich in diesem Fall um ein unpolares Material, das kein permanentes Dipolmoment aufweist. Bei dem Material kann es sich insbesondere um Wachs oder Fett (z.B. um Vakuumfett, d.h. um Fett, das unter Vakuum-Bedingungen eingesetzt werden kann, oder um Exsikkator-Fett, d.h. um Fett zur Abdichtung eines Exsikkators) handeln.
Bevorzugt ist das Füllmaterial ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Gummi, Flüssiggummi, Wachs, Fett oder eine Flüssigkeit, insbesondere ein (hydrophobes) Öl. Gummi bzw. Elastomere weisen ein geringes Elastizitätsmodul auf. Flüssiggummi, der auf einem synthetischen Kautschuk basiert, kann durch Aufsprühen, Pinseln, etc. auf die Oberfläche der Kleberschicht aufgebracht werden. Wachs oder Fett weist neben einem
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geringen Elastizitätsmodul in der Regel zusätzlich hydrophobe Eigenschaften auf. Eine Flüssigkeit, beispielsweise ein hydrophobes Öl, ist voll flexibel und kann die gesamte Oberfläche der Kleberschicht überdecken, um diese vor dem Eindringen von Wasser zu schützen. Auch eine vertikale oder laterale Kombination verschiedener Füllmaterialien ist möglich. Beispielsweise kann zunächst z.B. ein Wachs aufgebracht und dieses zusätzlich mit einem Öl abgedeckt werden. Alternativ oder zusätzlich können manche Oberflächenbereiche mit einem Füllmaterial in Form eines Elastomers abgedeckt werden und andere mit einem Wachs.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Oberfläche des Wasserdampf aufnehmenden Materials, insbesondere in den Zwischenräumen zwischen den Aktuatoren, zumindest teilweise, insbesondere vollständig, von einem flexiblen Material, insbesondere von einer Folie, überdeckt. Das flexible Material, insbesondere in Form einer Folie, kann in die Zwischenräume zwischen den Aktuatoren eingebracht werden und sich mit der Oberfläche des Klebers verbinden bzw. an dieser festgeklebt werden. Die Folie kann die Zwischenräume zwischen den Aktuatoren flächig überdecken. Insbesondere kann eine einzige Folie die Aktuatoren und die Zwischenräume zwischen den Aktuatoren überdecken. Die Folie kann auf die dem Substrat abgewandten Oberflächen der Aktuatoren aufgeklebt werden, ohne dass diese in die Zwischenraum hineinragt. Alternativ kann die Folie in die jeweiligen Zwischenräume zwischen den Aktuatoren hineinragen. Die Folie bzw. das flexible Material kann in diesem Fall insbesondere nur einen Teilbereich eines jeweiligen Zwischenraums überdecken, d.h. die Folie wird in einen Zwischenraum zwischen den Aktuatoren eingebracht und steht nicht mit den Aktuatoren in Verbindung, welche den Zwischenraum begrenzen, so dass trotz der eingebrachten Folie ein Teil der Oberfläche der Kleberschicht zwischen den Aktuatoren freiliegt.
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Wie dies bei der weiter oben beschriebenen Beschichtung der Fall ist, kann auch das flexible Material bzw. die Folie eine Diffusionsbarriere bilden. In diesem Fall weist das Material der Folie, ggf. in Form eines in die Folie z.B. in Form einer Schicht eingearbeiteten Materials, eine Wasserdampf- Transmissionsrate auf, die kleiner ist als die Wasserdampf-Transmissionsrate einer Schicht der gleichen Dicke aus dem Wasserdampf aufnehmenden Material. Bei der Folie kann es sich z.B. um eine aluminiumkaschierte Polymerfolie handeln. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich, da die Folie zur Kraftentkopplung zwischen der Kleberschicht und dem Substrat dienen kann, d.h. um die Kraftlinien, die bei einer Kleberdrift die Kraft vom Kleber auf die Struktur (die Aktuatoren) übertragen, zu unterbrechen und/oder von den Aktuatoren wegzuverlegen.
Bei einer Weiterbildung ragt die Folie in einen jeweiligen Zwischenraum hinein und die Folie überdeckt eine bevorzugt topfförmige oder rinnenförmige Vertiefung in der Kleberschicht in dem jeweiligen Zwischenraum. Bei dieser Weiterbildung ist die Folie typischerweise nicht bzw. zumindest nicht direkt an den Aktuatoren befestigt, so dass ein Teil der Oberfläche der Kleberschicht frei liegt. Die Folie weist an der Oberseite der Vertiefung freie Enden auf, die sich beim Auftreten einer Kleberdrift aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegen können und die auf diese Weise die Kraftübertragung vom Kleber auf die Aktuatoren und somit auf das Substrat reduzieren. Auf diese Weise kann insbesondere eine auf einer kurzen Zeitskala (s.o.) auftretende Drift des Klebers reduziert werden, der im Wesentlichen auf Diffusionsprozessen im oberen Teil der Kleberschicht beruht. Bei einer solchen kurzzeitigen Kleberdrift wird eine mechanische Spannung bzw. es werden große Kräfte vor allem in den oberen Teil der Kleberschicht eingebracht. Um die Folie an der Kleberschicht zu befestigen, wird diese typischerweise auf die Kleberschicht aufgelegt, bevor der Kleber vollständig getrocknet ist. Zum Bilden einer Vertiefung in der Kleberschicht wird auf die Oberseite der Folie ein Druck ausgeübt, um den Kleber im Bereich der Vertiefung zu verdrängen.
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Neben der auf einer kurzen Zeitskala auftretenden Kleberdrift, die im Wesentlichen auf den oberen Teil der Kleberschicht beschränkt ist, kommt es auch zu einer Kleberdrift, die auf einer längeren Zeitskala abläuft (Langzeit- Kleberdrift) und bei welcher das gesamte Volumen der Kleberschicht Wasser aufnimmt bzw. abgibt. Durch das Einbringen der Folie in die topf- oder grabenförmige Vertiefung in der Kleberschicht wird jedoch nicht nur der Anteil der frei liegenden Oberfläche der Kleberschicht reduziert, sondern das gesamte Volumen, welches die Kleberschicht einnimmt. Auf diese Weise kann nicht nur die Kurzzeit-Kleberdrift, sondern auch die Langzeit-Kleberdrift reduziert werden. Es versteht sich, dass neben einem möglichst kleinen Volumen der Kleberschicht auch der nicht von der Folie bedeckte Teilbereich an der Oberfläche der Kleberschicht möglichst gering ausfallen sollte, um die von der Kleberschicht auf die Aktuatoren ausgeübte Kraft möglichst gering zu halten. Auf diese Weise kann insbesondre eine Kraftübertragung in einer Richtung parallel zur Oberfläche der Kleberschicht, die eine seitliche Kraft und damit eine Hebelwirkung auf die Aktuatoren ausübt, reduziert werden.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung, der ggf. mit einem oder mehreren der oben beschriebenen Aspekte kombiniert werden kann, bedeckt die Kleberschicht in den Zwischenräumen zwischen den Aktuatoren die Rückseite des Substrats nicht vollständig. Bei dem hier beschriebenen Aspekt wird die Kleberschicht in den Zwischenräumen zwischen den Aktuatoren unterbrochen, d.h. die Kleberschicht verläuft nicht kontinuierlich und ist im Wesentlichen auf den Oberflächenbereich an der Rückseite des Substrats begrenzt, an dem die Aktuatoren auf das Substrat aufgeklebt sind. Durch die weiter oben beschriebene kurzzeitige Kleberdrift kommt es zu Spannungen bzw. zu einer Kraftwirkung, die im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Kleberschicht verläuft. Da die Oberfläche der Kleberschicht bei einer kontinuierlich aufgebrachten Kleberschicht im Wesentlichen parallel zur Rückseite des Substrats verläuft, übt eine solche Kleberschicht eine Kraftwirkung auf die den
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Zwischenraum begrenzenden Aktuatoren aus, die parallel zur Rückseite des Substrats verläuft, gegen eine Seitenfläche der Aktuatoren drückt und eine Hebelwirkung auf die Aktuatoren ausübt.
Durch die Unterbrechung der Kleberschicht verläuft die Oberfläche der Kleberschicht in einem jeweiligen Zwischenraum nicht mehr parallel zur Rückseite des Substrats, d.h. die Kraftrichtung wird geändert, um eine Hebelwirkung auf die Aktuatoren zu vermeiden. Durch die Unterbrechung der Kleberschicht wird allerdings typischerweise die frei liegende Oberfläche der Kleberschicht vergrößert, so dass die absolute Kraftwirkung der Kleberschicht in der Regel ebenfalls vergrößert wird. Die resultierende Kraftwirkung der Kleberschicht auf die Aktuatoren und somit auf das Substrat hängt daher von der konkreten Geometrie der unterbrochenen Kleberschicht ab. Idealerweise ragt die - unterbrochene - Kleberschicht nicht in die Zwischenräume zwischen den Aktuatoren hinein, ein gewisser Kleber-Überschuss ist jedoch nicht vermeidbar bzw. für eine sichere Klebung erforderlich.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung, der ggf. mit einem oder mehreren der weiter oben beschriebenen Aspekte kombiniert werden kann, steht die Kleberschicht in den Zwischenräumen über die Aktuatoren über. Auch auf diese Weise kann eine Kraftentkopplung realisiert werden, die eine Unterdrückung bzw. Reduzierung der Kurzzeit-Kleberdrift ermöglicht, da sich der Kleber in dem überstehenden Teil der Kleberschicht seitlich ausdehnen kann, was eine Entkopplung der Kraftwirkung des Klebers von den Aktuatoren ermöglicht. Die überstehende Kleberschicht lässt sich insbesondere mit einem oder mehreren der weiter oben beschriebenen Aspekte der Erfindung kombinieren: Beispielsweise kann der Teil der Kleberschicht, der nicht von der in den Zwischenraum eingebrachten Folie bedeckt ist, über die Aktuatoren überstehen. Auch kann die Oberfläche des überstehenden Teils der Kleberschicht ganz oder teilweise von einer Beschichtung bedeckt sein, die eine Wasserstoff-Diffusionsbarriere bildet. Es versteht sich, dass die mehrere
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Aspekte der Erfindung auch auf andere als die hier dargestellte Weise vorteilhaft kombiniert werden können.
Bei einerweiteren Ausführungsform sind die Aktuatoren als Piezo-Aktuatoren oder aus elektrostriktive Aktuatoren ausgebildet. Mit Hilfe von Aktuatoren können gezielt kleinste Deformationen in dem Substrat erzeugt werden. Bei den Aktuatoren kann es sich beispielsweise um lineare Stellmotoren handeln, die eine im Wesentlichen punktuelle Kraftwirkung auf das Substrat ausüben. Es versteht sich, dass an Stelle der genannten Aktuatoren auch andere Arten von Aktuatoren verwendet werden können. Die Aktoren können insbesondere in der Art eines Rasters an der Rückseite des Substrats angeordnet sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine optische Anordnung, insbesondere eine EUV-Lithographievorrichtung oder eine DUV- Lithographievorrichtung, die mindestens eine Spiegelanordnung aufweist, wie sie weiter oben beschrieben ist. Unter einer Lithographievorrichtung wird im Sinne dieser Anmeldung eine (optische) Vorrichtung verstanden, welche auf dem Gebiet der Lithographie eingesetzt werden kann. Neben einer Lithographieanlage, die zur Herstellung von Halbleiterbauelementen dient, kann es sich bei der Vorrichtung beispielsweise um ein Inspektionssystem zur Inspektion einer in einer Lithographieanlage verwendeten Fotomaske (im Folgenden auch Retikel genannt), zur Inspektion eines zu strukturierenden Halbleitersubstrats (im Folgenden auch Wafer genannt) oder um ein Metrologiesystem handeln, welches zur Vermessung einer Lithographieanlage oder von Teilen davon, beispielsweise zur Vermessung eines Projektionssystems, eingesetzt wird.
Bei der optischen Anordnung bzw. bei der Lithographievorrichtung kann es sich insbesondere um eine EUV-Lithographievorrichtung handeln, welche für Nutzstrahlung bei Wellenlängen im EUV-Wellenlängenbereich zwischen ca. 5 nm und ca. 30 nm ausgebildet ist, oder um eine DUV-Lithographievorrichtung,
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welche für Nutzstrahlung im DUV-Wellenlängenbereich zwischen ca. 30 nm und ca. 370 nm ausgebildet ist. Die optischen Elemente einer EUV- Lithographievorrichtung werden typischerweise in einer Vakuum-Umgebung betrieben. Bei einer EUV-Lithographievorrichtung, welche eine Spiegelanordnung aufweist, die wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist, können Wartezeiten bei der Inbetriebnahme und/oder beim Bruch des Vakuums, z.B. beim Öffnen, eingespart werden, wenn zumindest die kurzzeitige Kleberdrift reduziert wird: In diesem Fall geht die Lithographievorrichtung nach einer Veränderung der Feuchte schneller in einen (quasi-)stationären Zustand über und kann schneller für den (Belichtungs- Betrieb verwendet werden. Es versteht sich, dass die Verwendung der weiter oben beschriebenen Spiegelanordnung nicht auf Lithographievorrichtungen beschränkt ist, sondern auch bei anderen Anwendungen vorteilhaft eingesetzt werden kann, beispielsweise in Maskeninspektionssystemen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer EUV-Lithographieanlage mit einem Spiegel, der eine Mehrzahl von Aktuatoren zur Korrektur von Aberrationen aufweist,
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Fig. 2 eine schematische Darstellung einer DUV-Lithographieanlage mit einem Spiegel, der eine Mehrzahl von Aktuatoren zur Korrektur von Aberrationen aufweist, Fig. 3 eine schematische Schnitt-Darstellung der Spiegelanordnung von
Fig. 1 mit einer Kleberschicht zur Befestigung der Aktuatoren an einem Substrat,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Details der Spiegelanordnung mit einer auf eine Oberfläche der Kleberschicht aufgebrachten Beschichtung, die eine Wasserdampf- Diffusionsbarriere bildet,
Fig. 5 eine schematische Darstellung analog zu Fig. 4, bei welcher die Oberfläche der Kleberschicht von einem elastischen Füllmaterial überdeckt ist,
Fig. 6 eine schematische Darstellung analog zu Fig. 4, bei welcher in der Kleberschicht eine von einer Folie überdeckte Vertiefung gebildet ist,
Fig. 7 eine schematische Darstellung analog zu Fig. 4, bei welcher die
Kleberschicht in den Zwischenräumen zwischen den Aktuatoren unterbrochen ist,
Fig. 8 eine schematische Darstellung analog zu Fig. 4, bei welcher die
Kleberschicht in einem Zwischenraum über die Aktuatoren übersteht,
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Fig. 9 eine schematische Darstellung der Kleberschicht, bei der die in
Fig. 6 dargestellte Folie mit der überstehenden Kleberschicht von Fig. 8 kombiniert ist, sowie Fig. 10 eine schematische Darstellung der Kleberschicht von Fig. 9, auf deren frei liegende Oberfläche eine als Wasserdampf- Diffusionsbarriere dienende Beschichtung aufgebracht ist.
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Vorrichtung für die EUV- Lithographie in Form einer EUV-Lithographieanlage 1, und zwar eines so genannten Wafer-Scanners. Die EUV-Lithographieanlage 1 weist eine EUV- Lichtquelle 2 zur Erzeugung von EUV-Strahlung auf, die im EUV-
Wellenlängenbereich unter 50 Nanometer, insbesondere zwischen ca. 5 Nanometer und ca. 15 Nanometer, eine hohe Energiedichte aufweist. Die EUV- Lichtquelle 2 kann beispielsweise in Form eine Plasma-Lichtquelle zur Erzeugung eines laserinduzierten Plasmas ausgebildet sein. Die in Fig. 1 gezeigte EUV-Lithographieanlage 1 ist für eine Arbeitswellenlänge der EUV- Strahlung von 13,5 nm ausgelegt. Es ist jedoch auch möglich, dass die EUV- Lithographieanlage 1 für eine andere Arbeitswellenlänge des EUV- Wellenlängenbereiches, wie beispielsweise 6,8 nm, konfiguriert ist. Die EUV-Lithographieanlage 1 weist ferner einen Kollektor-Spiegel 3 auf, um die EUV-Strahlung der EUV-Lichtquelle 2 zu einem Beleuchtungsstrahl 4 zu bündeln und auf diese Weise die Energiedichte weiter zu erhöhen. Der Beleuchtungsstrahl 4 dient zur Beleuchtung eines strukturierten Objekts M mittels eines Beleuchtungssystems 10, welches im vorliegenden Beispiel fünf reflektive optische Elemente 12 bis 16 (Spiegel) aufweist.
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Bei dem strukturierten Objekt M kann es sich beispielsweise um eine reflektive Photomaske handeln, die reflektierende und nicht reflektierende oder zumindest weniger stark reflektierende Bereiche zur Erzeugung mindestens einer Struktur an dem Objekt M aufweist. Alternativ kann es sich bei dem strukturierten Objekt M um eine Mehrzahl von Mikrospiegeln handeln, welche in einer ein- oder mehrdimensionalen Anordnung angeordnet sind und welche gegebenenfalls um mindestens eine Achse bewegbar sind, um den Einfallswinkel der EUV-Strahlung auf den jeweiligen Spiegel einzustellen.
Das strukturierte Objekt M reflektiert einen Teil des Beleuchtungsstrahls 4 und formt einen Projektionsstrahl 5, der die Information über die Struktur des strukturierten Objekts M trägt und der in ein Projektionsobjektiv 20 eingestrahlt wird, welches eine Abbildung des strukturierten Objekts M bzw. eines jeweiligen Teilbereichs davon auf einem Substrat W erzeugt. Das Substrat W, beispielsweise ein Wafer, weist ein Halbleitermaterial, z.B. Silizium, auf und ist auf einer Halterung angeordnet, welche auch als Wafer-Stage WS bezeichnet wird.
Im vorliegenden Beispiel weist das Projektionsobjektiv 20 sechs reflektive optische Elemente 21 bis 26 (Spiegel) auf, um ein Bild der an dem strukturierten Objekt M vorhandenen Struktur auf dem Wafer W zu erzeugen. Typischerweise liegt die Zahl der Spiegel in einem Projektionsobjektiv 20 zwischen vier und acht, gegebenenfalls können aber auch nur zwei Spiegel verwendet werden.
Zusätzlich zu den reflektierenden optischen Elementen 3, 12 bis 16, 21 bis 26 weist die EUV-Lithographieanlage 1 auch nicht-optische Komponenten auf, bei denen es sich beispielsweise um Tragstrukturen für die reflektiven optischen Elemente 3, 12 bis 16, 21 bis 26, um Sensoren, Aktuatoren, ... handeln kann.
In Fig. 1 ist beispielhaft eine Mehrzahl von Aktuatoren 27 dargestellt, die an der Rückseite des sechsten Spiegels 26 des Projektionsobjektivs 20 angebracht
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sind, um diesen gezielt zu deformieren und hierbei Aberrationen zu kompensieren, die bei der Abbildung der Struktur auf den Wafer W mittels des Projektionsobjektivs 20 auftreten. Für die gezielte Ansteuerung der Aktuatoren 27 weist die EUV-Lithographieanlage 1 eine Steuerungseinrichtung 28 z.B. in Form eines Steuerungscomputers auf, die über nicht bildlich dargestellte Signalleitungen mit den Aktuatoren 27 in Verbindung steht.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer DUV- Projektionsbelichtungsanlage 100, welche eine Strahlformungs- und Beleuchtungseinrichtung 102 und ein Projektionsobjektiv 104 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 370 nm. Die DUV- Projektionsbelichtungsanlage 100 weist eine DUV-Lichtquelle 106 auf. Als DUV-Lichtquelle 106 kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108 im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert.
Die in Fig. 2 dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungseinrichtung 102 leitet die DUV-Strahlung 108 auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Strahlformungs- und Beleuchtungseinrichtung 102 und des Projektionsobjektivs 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionsobjektives 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
Das Projektionsobjektiv 104 weist mehrere Linsen 128, 140 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128, 140 und/oder Spiegel 130 des Projektionsobjektivs 104 symmetrisch zur optischen Achse 126 des Projektionsobjektivs 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen und Spiegel der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 nicht auf die dargestellte Anzahl
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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 140 und dem Wafer 124 kann durch ein flüssiges Medium 132 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium 132 kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte fotolithographische Auflösung auf.
Fig. 3 zeigt den Spiegel 26 von Fig. 1 oder den Spiegel 130 aus Fig. 2 als Teil einer entsprechenden Spiegelanordnung 30 in einer Detaildarstellung. Die Spiegelanordnung 30 umfasst ein Substrat 31, welches im gezeigten Beispiel aus titandotiertem Quarzglas (ULE) oder Quarzglas gebildet ist. Andere Materialien, die einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bzw. eine sehr geringe Abhängigkeit des thermischen Ausdehnungskoeffizienten von der Temperatur aufweisen, können ebenfalls als Substrat-Materialien verwendet werden. Auf eine Vorderseite 31a des Substrats 31 ist eine reflektierende Beschichtung 32 aufgebracht, die so konfiguriert ist, dass einfallende EUV-Strahlung 5 oder DUV-Strahlung 108 in einem engen Spektralbereich um die Arbeitswellenlänge von 13,5 Nanometer oder z.B. 193,4 Nanometer für einen vorgegebenen Bereich an Inzidenzwinkeln mit einer vergleichsweise hohen Reflektivität reflektiert wird.
Für den Fall, dass es sich um den EUV-Spiegel 26 von Fig. 1 handelt, ist die reflektierende Beschichtung 32 so konfiguriert, dass sie für die zu reflektierende EUV-Strahlung 5 als Interferenzschichtsystem wirkt. Die reflektierende Beschichtung 32 weist in diesem Fall alternierend erste Schichten aus einem ersten Schichtmaterial in Form von Silizium und zweiten Schichten aus einem zweiten Schichtmaterial in Form von Molybdän auf. Andere erste und zweite
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Schichtmaterialien, z.B. in Form von Molybdän und Beryllium, sind abhängig von der Arbeitswellenlänge ebenfalls möglich.
Die in Fig. 3 gezeigte Spiegelanordnung 30 kann entsprechend auch an einem der in Fig. 2 dargestellten Spiegel 130 der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 gebildet sein. Ein solcher Spiegel 130 weist ebenfalls ein Substrat 31 und eine reflektierende Beschichtung 32 auf. Das Substrat 31 kann in diesem Fall beispielsweise aus Quarzglas bestehen. Die reflektierende Beschichtung 32 ist in diesem Fall so konfiguriert, dass einfallende DUV-Strahlung 5 in einem engen Spektralbereich um die Arbeitswellenlänge der DUV-Lichtquelle 106 von z.B. 157 nm, 193 nm, 248 nm oder 360nm für einen vorgegebenen Bereich an Inzidenzwinkeln mit einer vergleichsweise hohen Reflektivität reflektiert wird.
Die reflektierende Beschichtung 32 kann auch in diesem Fall als Mehrlagen- System ausgebildet sein, um durch Interferenzeffekte eine möglichst hohe Reflektivität des Spiegels 130 zu erzeugen Bei dem DUV-Spiegel 130 kann es sich aber auch um einen Metallspiegel, einen geschützten Metallspiegel oder um ein dielektrisch verstärkten Metallspiegel handeln.
Zur gezielten lokalen Deformation einer an der reflektierenden Beschichtung 32 gebildeten Spiegelfläche 32a dienen die Aktuatoren 27, die bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel als Piezo-Aktuatoren ausgebildet sind. Die Aktuatoren 27 sind mittels einer Kleberschicht 33 an der Rückseite 31b des Substrats 31 befestigt. Die Kleberschicht 33 kann direkt auf die Rückseite 31b des Substrats 31 aufgebracht werden, im gezeigten Beispiel ist auf die Rückseite 31b des Substrats 31 jedoch eine Zwischenschicht 34 aufgebracht, auf welche die Kleberschicht 33 aufgebracht ist. Bei dem Material der Zwischenschicht 34 kann es sich beispielsweise um Cr, V, Si, AI, Ta, Ti, AI2O3, Ta20s, T1O2, Chromoxid, Vanadiumoxid, La203, Zr02 handeln.
Im gezeigten Beispiel weist die Kleberschicht 33 (außer im Bereich der Aktuatoren 27) eine konstante Dicke D auf und ist flächig auf die Rückseite 31b
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des Substrats 31 aufgebracht. Die Aktuatoren 27 sind teilweise in die Kleberschicht 33 eingebettet und stehen an ihrer Ober- bzw. Stirnseite über die Kleberschicht 33 über. Die Aktuatoren 27 sind voneinander beabstandet in einem zweidimensionalen Raster an der Rückseite 31b des Substrats 31 angeklebt. Zur Vereinfachung der Darstellung sind in Fig. 3 nur zwei unmittelbar benachbarte Aktuatoren 27 dargestellt, zwischen denen ein Zwischenraum 35 gebildet ist. Es versteht sich, dass in dem Raster in der Regel eine deutlich größere Anzahl von Aktuatoren 27 vorhanden ist, von denen jeweils zwei benachbarte Aktuatoren 27 durch einen Zwischenraum 25 voneinander getrennt sind. Die Zwischenräume 25 zwischen den Aktuatoren 27 weisen in der Regel dieselbe Breite auf, d.h. die Aktuatoren 27 sind gleichmäßig über die Rückseite 31b des Substrats 31 verteilt. Die Aktuatoren 27 können auch einen Verbund bilden, der Lücken bzw. Zwischenräume 25 aufweist oder es können mehrere Aktuatorverbünde auf der Rückseite 31 b des Substrats 31 aufgebracht sein.
Die Kleberschicht 33 erstreckt sich nicht nur unter den Aktuatoren 27 bzw. zwischen den Aktuatoren 27 und der Rückseite 31b des Substrats 31, sondern auch in einen jeweiligen Zwischenraum 35 zwischen zwei benachbarten Aktuatoren 27. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel ist die Dicke D der Kleberschicht 33 so gewählt, dass der Zwischenraum 35 nahezu vollständig von der Kleberschicht 33 ausgefüllt ist. Alternativ kann die Dicke D der Kleberschicht 33 so gewählt werden, dass diese nicht größer ist als der Abstand von der Unterseite der Aktuatoren 27 zur Rückseite 31b des Substrats 31 bzw. zur Zwischenschicht 34. Die Kleberschicht 33 kann auch dünner sein oder eine unregelmäßige Dicke D aufweisen.
Die reflektierenden optischen Elemente 3, 12 bis 16 des Beleuchtungssystems 10 sowie die reflektierenden optischen Elemente 21 bis 26 des Projektionsobjektivs 20 der EUV-Lithographieanlage 1 von Fig. 1 sind in einer Vakuum-Umgebung angeordnet, die eine Restgas-Atmosphäre aufweist. Die
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reflektierenden Elemente im Beleuchtungssystem 102 sowie die reflektierenden Elemente 130 im Projektionsobjektiv 104 der DUV-Lithographieanlage 100 von Fig. 2 sind in einer gespülten Umgebung angeordnet, die einen Restpartialdruck an H2O aufweisen. In der Umgebung der Spiegelanordnung 30 und somit auch in der Umgebung der Kleberschicht 33 befindet sich ein geringer Anteil an Wasserdampf 36, dessen Konzentration im stationären Betrieb der EUV-Lithographieanlage 1 oder der DUV-Lithographieanlage 100 im Wesentlichen konstant ist. Ein Teil des Wasserdampfs 36 diffundiert über die Oberfläche 33a aus der Kleberschicht 33 hinaus, d.h. die Kleberschicht 33 bzw. deren Oberfläche 33a ist bei konstanter Umgebungsfeuchte im dynamischen Gleichgewicht. Im dynamischen Gleichgewicht diffundiert über die Oberfläche 33a gleich viel Wasserdampf 36 in die Kleberschicht 33 ein wie Wasserdampf 36 aus der Oberfläche 33a austritt. Das Ein- bzw.
Ausdiffundieren ist in Fig. 3 durch zwei vertikal verlaufende Doppelpfeile angedeutet.
Für den Fall, dass die Feuchte in der Umgebung der Spiegelanordnung 30 sich verändert, wird das dynamische Gleichgewicht gestört. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Wasserpartialdruck in der Umgebung der Spiegelanordnung 30 abrupt ansteigt, wie dies z.B. bei der Wartung, der Reparatur,... der EUV-Lithographieanlage 1 oder der DUV-Lithographieanlage 100 der Fall sein kann. Bei einer abrupten Veränderung der Umgebungsfeuchte kommt es zu einer Kurzzeit-Kleberdrift, bei welcher der Kleber bzw. die Kleberschicht 33 über die Oberfläche 33a schnell Wasser aufnimmt oder abgibt, was zu einer Ausdehnung bzw. zu einer Kontraktion des Klebers der Kleberschicht 33 führt, die Spannungen in der Kleberschicht 33 erzeugt. Bei einer abrupten Erhöhung der Umgebungsfeuchte nimmt die Kleberschicht 33 in ihrem oberen Teil Wasser auf, wodurch sich der Kleber der Kleberschicht 33 in lateraler Richtung, d.h. im Wesentlichen parallel zur Oberfläche 33a der Kleberschicht, ausdehnt und hierbei Spannungen in der
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Kleberschicht 33 erzeugt, wie dies in Fig. 3 durch horizontal verlaufende Doppelpfeile angedeutet ist.
Die in Fig. 3 durch die Doppelpfeile angedeuteten Spannungen in der Kleberschicht 33, die parallel zur Oberfläche 33a der Kleberschicht 33 verlaufen, führen zu einem entsprechenden Krafteintrag auf die einander zugewandten Seitenflächen der beiden benachbarten Aktuatoren 27. Dieser Krafteintrag erzeugt eine Flebelwirkung auf die Aktuatoren 27, die eine ungewollte Verkippung der Aktuatoren 27 und damit einhergehend unerwünschte Deformationen des Substrats 31 zur Folge hat.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Spiegelanordnung 30 ist nicht nur die Kleberschicht 33 aus einem Wasserdampf aufnehmenden, in der Regel organischen Material gebildet, vielmehr ist auch auf den Aktuatoren 27 ein organisches Material 42 gebildet, welches mit der Oberseite bzw. mit der Seite eines jeweiligen Aktuators 27 verbunden ist. Bei dem organischen Material 42 kann es sich beispielsweise um Schutzschichten für die Aktuatoren 27, Isolatorschichten, Einbettungsmaterial für (elektrische) Leitungen, Leitkleber oder Kleber für Zuleitungen handeln. Auch bei dem Wasserdampf 36 aufnehmenden organischen Material 42 besteht das Problem, dass bei einer Veränderung der Feuchte in der Umgebung der Spiegelanordnung 30 über die Oberfläche 42a Wasserdampf in das organische Material 42 eindiffundiert bzw. aus diesem ausdiffundiert, was zu Deformationen des Substrats 31 führen kann.
Zur Vermeidung von Deformationen des Substrats 31 aufgrund der Materialdrift bestehen verschiedene Möglichkeiten, von denen nachfolgend anhand von Fig. 4 bis Fig. 10 bespielhaft mehrere Möglichkeiten anhand der Kleberschicht 33 näher beschrieben werden.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel ist auf die Oberfläche 33a der Kleberschicht 33 in den jeweiligen Zwischenräumen 35 eine Beschichtung 37
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aufgebracht, die eine Diffusionsbarriere bildet. Die Beschichtung 37 überdeckt in den Zwischenräumen 35 die Oberfläche 33a der Kleberschicht 33 vollständig. In Fig. 4 besteht die Beschichtung 37 aus einer einzelnen Diffusionsbarriere-Schicht 38, die eine Wasserdampf -Transmissionsrate TWi aufweist, die kleiner ist als eine Wasserdampf-Transmissionsrate TW2 einer Schicht, die aus dem Material der Kleberschicht 33 besteht und die gleiche Dicke wie die Diffusionsbarriere-Schicht 38 aufweist (TW1 < TW2). Im gezeigten Beispiel liegt die Wasserdampf-Transmissionsrate TW1 der Diffusionsbarriere- Schicht 38 bei weniger als 1 g/(m2 d), die Wasserdampf-Transmissionsrate TW2 einer Schicht, die aus dem Material der Kleberschicht 33 besteht und die gleiche Dicke wie die Diffusionsbarriere-Schicht 38 aufweist, ist typischerweise mindestens einige Größenordnungen höher.
Die Diffusionsbarriere-Schicht 38 ist im gezeigten Beispiel aus AI2O3 gebildet. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Materialien in der Diffusionsbarriere-Schicht 38 enthalten sein, die beispielsweise ausgewählt sein können aus der Gruppe umfassend: S1O2, Ta20s, AI, Ta, Ti, Ru,
SixCyOzHv, T1O2, Hf02, Zr02, La203, Nb20s, Parylene, Fluorpolymere, insbesondere Polytetrafluorethylen, sowie Mischungen derselben. Die Beschichtung 37 bzw. die Diffusionsbarriere-Schicht 38 kann auf unterschiedliche Weise auf die Oberfläche 33a der Kleberschicht 33 aufgebracht werden, beispielsweise durch Abscheidung aus der Gasphase, d.h. durch PVD, CVD, z.B. durch plasmaunterstützte CVD, durch ALD, durch Plasma-ALD, durch Sputtern, durch Lichtbogen-Beschichtung, aber auch durch Spin-Coating oder in einem Sol-Gel-Prozess. Die Prozessparameter beim Aufbringen der Beschichtung 37 bzw. der Diffusionsbarriere-Schicht 38 werden typischerweise derart gewählt, dass diese mit einer hohen Dichte und möglichst ohne Pinholes auf die Oberfläche 33a der Kleberschicht 33 aufgebracht werden kann.
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Um die Beschichtung 37 gegen das Eindringen von Wasserdampf 36 dichter zu machen, kann die Oberfläche 38a der Diffusionsbarriere-Schicht 38, welche die Oberseite der Beschichtung 37 bildet, einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Die Oberflächenbehandlung kann beispielsweise in einer Plasma-Behandlung oder in einer Bestrahlung der Oberfläche 38a mit kurzwelliger, ggf. gepulster Strahlung, z.B. im UV-Wellenlängenbereich, bestehen oder durch eine Beschichtung oder eine Oberflächenterminierung hergestellt werden. Durch die Oberflächenbehandlung kann insbesondere erreicht werden, dass die Oberfläche 38a der Diffusionsbarriere-Schicht 38 hydrophobe Eigenschaften aufweist, d.h. dass diese wasserabweisend ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Diffusionsbarriere-Schicht 38 selbst aus einem hydrophoben Material gebildet sein, beispielsweise aus einem Fluorpolymer, insbesondere auch einem Teflon enthaltenden Fluorpolymer, z.B. aus Teflon AF der Fa. Dupont.
Zur Erhöhung der Wirkung als Diffusionsbarriere kann die Beschichtung 37 mehrere Diffusionsbarriere-Schichten 38 aus unterschiedlichen Materialien aufweisen, die ggf. mit unterschiedlichen Prozessen aufgebracht werden. Dies ist insbesondere günstig, wenn eine Beschichtung 37 aus einer einzigen Diffusionsbarriere-Schicht 38 eine Dicke aufweisen würde, die so groß ist, dass eine Schichtablösung der Diffusionsbarriere-Schicht 38 zu befürchten wäre. Typische Dicken der Beschichtung 37 bzw. der Diffusionsbarriere-Schicht 38 liegen in der Größenordnung von ca. 10nm bis 100pm. Auch kann es günstig sein, mehrere Diffusionsbarriere-Schichten 38 übereinander aufzubringen, da Pinholes oder Defekte in einer Schicht nicht in Pinholes oder Defekten in der folgenden Schicht fortgeführt werden.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel für eine Spiegelanordnung 30, bei welcher die Oberfläche 33a der Kleberschicht 33 in dem Zwischenraum 35 zwischen den beiden benachbarten Aktuatoren 27 vollständig von einem Füllmaterial 39 überdeckt ist, welches ein Elastizitätsmodul Ei aufweist, das kleiner ist als das
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Elastizitätsmodul E2 der Kleberschicht 33. Im gezeigten Beispiel liegt das Elastizitätsmodul Ei des Füllmaterials 39 bei weniger als 1500 MPa, bevorzugt bei weniger als 1000 MPa, insbesondere bei weniger als ca. 500 MPa. Das Elastizitätsmodul E2 des Klebers der Kleberschicht 33, z.B. auf Epoxidharz- Basis, liegt hingegen typischerweise in der Größenordnung von ca. 3000 MPa bis ca. 6000 MPa. Bei dem Füllmaterial 39 handelt es sich im gezeigten Beispiel um einen Feststoff, genauer gesagt um ein Elastomer (Gummi). Bei dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel wird das Eindringen von Wasser in das Füllmaterial 39 zwar nicht verhindert, das elastische Füllmaterial 39 überträgt aufgrund seines geringeren Elastizitätsmoduls Ei aber erheblich weniger Kraft auf die beiden benachbarten Aktuatoren 27 als dies bei der Kleberschicht 33 der Fall ist. Das Füllmaterial 33 kann ggf. ebenfalls eine Diffusionsbarriere bilden, d.h. zusätzlich zu dem vergleichsweise kleinen Elastizitätsmodul Ei kann dieses einen Wasserdampf-Transmissionswert TW1 aufweisen, der kleiner ist als der Wasserdampf-Transmissionswert TW2.
Bei dem Füllmaterial 39 kann es sich an Stelle von Gummi auch um ein anderes elastisches und/oder duktiles Material handeln, beispielsweise um Wachs oder um Fett, z.B. um Vakuum-Fett. Bei dem Füllmaterial 39 kann es sich auch um eine Flüssigkeit handeln, insbesondere um eine unpolare Flüssigkeit, z.B. um ein Öl. Es ist günstig, wenn das Füllmaterial 39 selbst hydrophob ist, wie dies beispielsweise bei Fett oder bei Öl in der Regel der Fall ist. Gegebenenfalls kann die Oberfläche 39a des Füllmaterials 39 durch eine Oberflächenbehandlung hydrophob gemacht werden, z.B. durch eine Plasmabehandlung oder durch eine Bestrahlung mit UV-Strahlung.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer Spiegelanordnung 30, bei welcher in den Zwischenraum 35 zwischen benachbarten Aktuatoren 27 ein flexibles Material in Form einer Folie 40 eingebracht ist. Die Folie 40 ragt in den Zwischenraum 35 hinein, d.h. diese erstreckt sich von der Oberseite der beiden Aktuatoren 27 nach unten in Richtung auf die Rückseite 31a des Substrats 31. Die Folie 40
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überdeckt bei dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel eine topfförmige Vertiefung 41, die in der Kleberschicht 33 gebildet ist. Die Vertiefung 41 erstreckt sich bei dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel in dem Zwischenraum 35 bis ungefähr auf die Flöhe der Unterseite der Aktuatoren 27. Durch die Vertiefung 41 wird das innerhalb des Zwischenraums 35 befindliche Klebervolumen reduziert. Dies ist vorteilhaft, um die so genannte Langzeit-Kleberdrift zu reduzieren, bei welcher das gesamte Volumen der Kleberschicht 33 Wasser aufnimmt bzw. abgibt und zu Spannungen in dem Substrat 31 führt.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel ist die Folie 40 nicht mit den beiden benachbarten Aktuatoren 27 verbunden. Auf diese Weise können sich die freien Enden der Folie 40, die über die Oberfläche 33a der Kleberschicht 33 geringfügig nach oben überstehen, beim Auftreten einer Kleberdrift aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegen, wie dies in Fig. 5 durch zwei horizontale Doppelpfeile angedeutet ist. Die Folie 40 kann ebenfalls eine Diffusionsbarriere bilden, d.h. diese kann aus einem Material bestehen oder ein Material enthalten, welches das Eindringen von Wasserdampf in die Kleberschicht 33 verhindert bzw. reduziert. Beispielsweise kann es sich bei der Folie 40 um eine aluminiumkaschierte Polymerfolie handeln. Die Folie 40 kann auch aus einem hydrophoben Material gebildet sein oder eine hydrophobe Oberfläche 40a aufweisen, um die Aufnahme von Wasser zu reduzieren. Die Folie 40 kann insbesondere an der Oberfläche 40a eine hydrophobe Beschichtung aufweisen, z.B. aus Teflon AF, welches zusätzlich als Diffusionsbarriere wirkt.
Das Aufbringen einer Folie 40 auf die Kleberschicht 33 kann auch für den Fall sinnvoll sein, dass die Kleberschicht 33 anders als dies in Fig. 5 dargestellt ist eine Dicke D aufweist, die dem Abstand zwischen der Unterseite eines jeweiligen Aktuators 27 und der Rückseite 31a des Substrats 31 bzw. der Oberseite der Zwischenschicht 34 entspricht. In diesem Fall ragt die Folie 40 zwar typischerweise in den Zwischenraum 35 hinein, bildet aber keine Vertiefung in der Kleberschicht 33. Die Folie 40 kann hierbei insbesondere den
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Zwischenraum 35 bzw. die Oberfläche 33a der Kleberschicht 33 in dem Zwischenraum 35 vollständig überdecken.
Neben dem Betrag der von dem Kleber der Kleberschicht 33 auf die Aktuatoren 27 ausgeübten Kraft ist auch die Kraftrichtung der auf die Aktuatoren 27 ausgeübten Kraft relevant, wobei für die Hebelwirkung eine Kraftrichtung, die senkrecht zu den Seitenflächen der Aktuatoren 27 ausgerichtet ist (vgl. Fig. 3) besonders nachteilig ist. Da die Kraftrichtung bei der Aufnahme bzw. der Abgabe von Wasser bei der Kurzzeit-Kleberdrift im Wesentlichen parallel zur Oberfläche 33a der Kleberschicht 33 verläuft, besteht eine Möglichkeit zur Reduzierung von Deformationen des Substrats 31 darin, die Ausrichtung der Oberfläche 33a der Kleberschicht 33 zu den Aktuatoren 27 bzw. zur Rückseite 31b des Substrats 31 zu verändern.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Beispiel wird dies dadurch erreicht, dass die Kleberschicht 33 in einem jeweiligen Zwischenraum 35 zwischen den Aktuatoren 27 unterbrochen ist, d.h. diese bedeckt den Zwischenraum 35 nicht vollständig. Durch die Unterbrechung der Kleberschicht 33 wird erreicht, dass die Oberfläche 33a der Kleberschicht in den Zwischenräumen 35 schräg zur Rückseite 31a des Substrats 30 und zu den Seitenflächen der Aktuatoren 27 ausgerichtet ist. Entsprechend ist auch die Kraftwirkung der Kleberschicht 33 bei der Aufnahme von Wasser schräg zu den Seitenflächen der Aktuatoren 27 ausgerichtet, wie dies in Fig. 7 durch zwei Doppelpfeile angedeutet ist. Durch die Unterbrechung der Kleberschicht 33 in dem Zwischenraum 35 wird die Oberfläche 33a der Kleberschicht 33 jedoch im Vergleich zu einer durchgehenden Kleberschicht 33 erhöht. Entsprechend ist es bei dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel erforderlich, die Geometrie der Kleberschicht 33 derart zu wählen, dass trotz der vergrößerten Oberfläche 33a und somit einem größeren Absolut-Betrag der Kraft die von den Aktuatoren 27 auf das Substrat 31 ausgeübte Kraftwirkung durch eine geeignet steile Ausrichtung der Oberfläche 33a der Kleberschicht 33 reduziert wird.
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Bei dem in Fig. 8 beschriebenen Beispiel erfolgt eine Entkopplung zwischen der in dem Kleber der Kleberschicht 33 erzeugten Kraftwirkung und den Aktuatoren 27. Dies wird dadurch erreicht, dass die Kleberschicht 33 in dem Zwischenraum 35 zwischen zwei benachbarten Aktuatoren 27 über die Aktuatoren 27, genauer gesagt über deren Oberseite, übersteht. Anders als dies in Fig. 3 dargestellt ist, weist die Kleberschicht 33 somit keine einheitliche Dicke D auf, vielmehr ist deren Dicke in den Zwischenräumen 35 um die Dicke des überstehenden Teils der Kleberschicht 33 erhöht. Bei der Aufnahme von Wasser, bei welcher die Kleberschicht 33 eine Kraftwirkung in horizontaler Richtung erfährt, kann sich die Kleberschicht 33 seitlich über einen jeweiligen Zwischenraum 35 ausdehnen, wie in Fig. 8 durch zwei Doppelpfeile angedeutet ist. Auf diese Weise kann die Kraftübertragung von der Kleberschicht 33 auf die Aktuatoren 27 und somit auf das Substrat 31 auf effektive Weise reduziert werden.
Bei dem in Fig. 8 gezeigten Beispiel kann die Kurzzeit-Kleberdrift kompensiert werden, bei welcher nur der obere Teil der Kleberschicht 33 an den Diffusionsprozessen teilnimmt. Um auch die Langzeit-Kleberdrift zu verringern, kann die in Fig. 8 dargestellte überstehende Kleberschicht 33 teilweise mit einer Folie 40 abgedeckt werden, die eine Vertiefung 41 in der Kleberschicht 33 überdeckt, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist. Bei der in Fig. 9 dargestellten Spiegelanordnung 30 werden somit die in Fig. 8 und in Fig. 6 dargestellten Maßnahmen kombiniert. Hierbei kann durch die Überdeckung mittels der Folie 40 das Volumen der Kleberschicht 33 in dem Zwischenraum 35 reduziert werden, wodurch auch die Langzeit-Kleberdrift der Kleberschicht 33 sich verringert.
Fig. 10 zeigt schließlich eine Spiegelanordnung 30, bei welcher zusätzlich zu den in Fig. 9 dargestellten Maßnahmen der überstehende, nicht von der Folie 40 bedeckte Teil der Oberfläche 33a der Kleberschicht 33 von einer Beschichtung 37, genauer gesagt von einer Diffusionsbarriere-Schicht 38,
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überdeckt wird. Für den Fall, dass auch die Folie 40 eine Diffusionsbarriere bildet, ist die Oberfläche 33a der Kleberschicht 33 in diesem Fall vollständig vor dem Eindringen von Wasserdampf 36 geschützt. Durch eine der weiter oben beschriebenen Maßnahmen oder durch eine Kombination von mehreren dieser Maßnahmen kann die Kleberdrift und/oder die Auswirkung der Kleberdrift auf das Substrat reduziert werden. Auf diese Weise können Aberrationen der EUV-Lithographieanlage 1 oder der DUV- Lithographieanlage 100, die auf die Kleberdrift zurückzuführen sind, reduziert werden. Auch kann die Inbetriebnahme der EUV-Lithographieanlage 1 oder der DUV-Lithographieanlage 100 nach einer Veränderung der Feuchte in der Umgebung der Spiegelanordnung 30 beschleunigt werden, da die Zeitdauer bis zum Erreichen eines stationären Zustands, in dem die Kleberschicht 33 mit der Umgebung im dynamischen Gleichgewicht steht, auf die oben beschriebene Weise reduziert wird.
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