WO2024033083A1 - Verfahren zur stabilisierung einer klebstoffverbindung einer optischen baugruppe, optische baugruppe und projektionsbelichtungsanlage für die halbleiterlithographie - Google Patents

Verfahren zur stabilisierung einer klebstoffverbindung einer optischen baugruppe, optische baugruppe und projektionsbelichtungsanlage für die halbleiterlithographie Download PDF

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adhesive
optical assembly
voltage
optical
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Florian HENNE
Markus Raab
Karsten Krueger
Axel Witt
Thilo Pollak
Julian Langer
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for stabilizing an adhesive connection of an optical assembly, in particular an optical assembly for a projection exposure system for semiconductor lithography.
  • the invention further relates to an optical assembly and a projection exposure system for semiconductor lithography.
  • Such systems are used to produce the finest structures, especially on semiconductor components or other microstructured components.
  • the functional principle of the systems mentioned is based on producing the finest structures down to the nanometer range by means of a generally reducing image of structures on a mask, with a so-called reticle, on an element to be structured with photosensitive material, a so-called wafer.
  • the minimum dimensions of the structures created depend directly on the wavelength of the light used.
  • light sources with an emission wavelength in the range of a few nanometers, for example between 1 nm and 120 nm, in particular in the range of 13.5 nm have increasingly been used.
  • the wavelength range described is also referred to as the EUV range.
  • the microstructured components are also manufactured with the DUV systems established on the market with a wavelength between 100nm and 400nm, in particular 193nm. Due to the introduction of the EUV range and thus the possibility of being able to produce even smaller structures, the requirements for the optical correction of DUV systems with a wavelength of 193nm have also increased further. In addition, with each new generation, tion of projection exposure systems, regardless of the wavelength, to increase economic efficiency and throughput, which typically leads to greater thermal stress and thus to increasing thermally caused imaging errors. To correct the imaging errors, manipulators can be used, among other things, which change the position and orientation of the optical elements or influence the imaging properties of the optical elements, in particular mirrors, by deforming the optically active surfaces.
  • the manipulators usually include an actuator and a sensor, which are often connected to the optical element via an adhesive.
  • the adhesive has a glass transition region which corresponds to the temperature range in which the behavior of the adhesive changes from a purely elastic behavior to an initially at least partially plastic to a completely plastic behavior of the adhesive.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device which eliminates the disadvantages of the prior art described above.
  • a method according to the invention for thermally stabilizing an adhesive connection between two components of an optical assembly comprises the following method steps:
  • the measure according to the invention of tempering the already hardened adhesive and the associated increase in the glass transition temperature ensures that the adhesive connection shows increased robustness against heating in the further course of the processing of the optical assembly, in particular does not begin to show mechanical drift when exposed to external forces , for example to crawl.
  • the tempering process starts after the adhesive has hardened, in particular at room temperature, and consists of a single or multiple controlled heating of the adhesive above room temperature.
  • the associated desired increase in the glass transition temperature of the adhesive depends on various parameters, in particular on the temperature profile over time, the maximum temperature, other environmental conditions and of course also on the type of adhesive used.
  • the heated adhesive assumes states in which tensions relax or, under the influence of external forces, a plastic deformation of the adhesive occurs and thus a change in the mechanical parameters of the adhesive connection compared to the state before the tempering process .
  • This could result in undesirable effects, in particular a change in the orientation of the two joined components to one another or even deformations of the components in the area of the adhesive connection after tempering. It therefore proves to be advantageous if at least one of the components is influenced during the tempering of the adhesive in such a way that the input of forces by the component into the adhesive is reduced.
  • the input of forces into the adhesive resulting from the acting gravity could be reduced by providing the corresponding component with a holder or otherwise supporting it.
  • the holder can be designed passively or actively to compensate for different thermal expansion coefficients.
  • the forces can also be forces that are caused by temperature changes in at least one of the components.
  • a different thermal expansion coefficient of one of the components and the adhesive can lead to tensions arising along the joining surface and in the adhesive itself when the temperature changes, which relax during the tempering process and thus change the mechanical conditions of the joint compared to the state before the tempering process .
  • one of the components is an optical element and the other of the components is a solid-state actuator, for example an electrostrictive or piezoelectric actuator.
  • a change in temperature affects at least two different ways. Firstly, the temperature change, in a known manner, leads to different thermal expansion of the adhesive, the optical element and the actuator, which can result in undesirable stresses during the annealing process. Secondly, as the temperature changes, the control behavior of electrostrictive or piezoelectric actuators in particular also changes, so that with the applied electrical voltage remaining the same, the deflection of the actuator changes due to the temperature dependence of the electrostrictive or piezoelectric effect.
  • the actuator can be connected to a mirror in a non-deflected state, i.e. without an applied electrical voltage, which deviates on its optical effective surface in the area of the actuator in this state from a so-called zero position, which it has in normal operation would accept.
  • a concave partial area on the optical effective surface in the area of the actuator there can be a concave partial area on the optical effective surface in the area of the actuator. The zero position of the effective surface of the optical element is then achieved by expanding the actuator by applying a default voltage in such a way that the concave area is neutralized.
  • a local deformation of the optical effective surface around the zero position i.e. in both concave and convex directions, can then be achieved by the voltage applied to the actuator either exceeding or falling below the default voltage.
  • the voltage at the start of the tempering process corresponds to the voltage in a non-deflected state of the actuator, because in this case no or only small forces are exerted by the actuator on the adhesive connection.
  • the actuator can then be connected to the mirror in a deflected state, i.e. under the influence of an electrical voltage.
  • a desired deformation of the optical effective surface around the zero position can then also be achieved by varying the electrical Voltage can be reached at the actuator.
  • the force input of the actuator into the adhesive connection is minimal when a certain control voltage is applied to it, ie when it has already been deflected by a certain amount.
  • the voltage at the start of the annealing process corresponds to the voltage in a deflected state of the actuator, in particular in the state which corresponds to the zero position of the optical effective surface and which occurs during the bonding of the actuator to the mirror on the actuator was created.
  • a laser beam can be used for the tempering process, which is specifically aimed at the adhesive connection.
  • This measure can ensure that only the adhesive connection is heated during the tempering process, so that the disadvantageous thermal effects on the surrounding components described above are reduced or avoided.
  • An optical assembly comprises an optical element and a solid-state actuator connected to the optical element by means of an adhesive connection, the solid-state actuator being subjected to an electrical bias such that the optical element is in a zero position.
  • the optical element is partially in a deformed state or in a spatial orientation, which deviates from a zero position of the optical element, without any tension being applied.
  • a zero position of the optical element is understood to mean the shape or orientation that the optical element would assume if it only had to make its contribution to an image of a reticle without causing local corrections to a wavefront.
  • the bias voltage is selected such that a local deformation of an optical effective surface required for an optical correction effect or a change in the orientation around the zero position occurs with the polarity of the voltage applied to the solid-state actuator remaining the same can.
  • the solid-state actuator can in particular be an electrostrictive actuator, for example a piezo actuator.
  • the electrical bias voltage can be in a range between 30% and 70%, in particular between 40% and 60%, of a maximum voltage of the actuator.
  • the maximum voltage corresponds to the voltage at which the maximum travel distance of the actuator is reached.
  • the electrical bias voltage can, for example, be selected such that it is between 30V and 70V, in particular between 40V and 60V.
  • the actuation direction of the actuator runs perpendicular to an optical effective surface of the optical element. In this way, for example, a desired local deformation of the optical effective surface can be set particularly easily.
  • a projection exposure system according to the invention comprises an optical assembly as described above and is characterized by improved imaging properties.
  • FIG. 1 shows a schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography
  • FIG. 2 shows a schematic meridional section of a projection exposure system for DUV projection lithography
  • Figure 3 shows an optical assembly known from the prior art
  • FIG. 6 shows a further diagram to explain the method according to the invention.
  • Figure 7 shows a flowchart for a manufacturing method according to the invention.
  • a lighting system 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a radiation source 3, lighting optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6.
  • the light source 3 can also be used as a module separate from the other lighting system be provided. In this case, the lighting system does not include the light source 3.
  • a reticle 7 arranged in the object field 5 is illuminated.
  • the reticle 7 is held by a reticle holder 8.
  • the reticle holder 8 can be displaced in particular in a scanning direction via a reticle displacement drive 9.
  • FIG. 1 A Cartesian xyz coordinate system is shown in FIG. 1 for explanation purposes.
  • the x direction runs perpendicular to the drawing plane.
  • the y-direction is horizontal and the z-direction is vertical.
  • the scanning direction in FIG. 1 runs along the y-direction.
  • the z direction runs perpendicular to the object plane 6.
  • the projection exposure system 1 includes projection optics 10.
  • the projection optics 10 is used to image the object field 5 into an image field 11 in an image plane 12.
  • the image plane 12 runs parallel to the object plane 6. Alternatively, an angle other than 0 ° is also between the object plane 6 and the Image level 12 possible.
  • a structure on the reticle 7 is imaged on a light-sensitive layer of a wafer 13 arranged in the area of the image field 11 in the image plane 12.
  • the wafer 13 is held by a wafer holder 14.
  • the wafer holder 14 can be displaced in particular along the y direction via a wafer displacement drive 15.
  • the displacement, on the one hand, of the reticle 7 via the reticle displacement drive 9 and, on the other hand, of the wafer 13 via the wafer displacement drive 15 can take place in synchronization with one another.
  • the radiation source 3 is an EUV radiation source.
  • the radiation source 3 emits in particular EUV radiation 16, which is also referred to below as useful radiation, illumination radiation or illumination light.
  • the useful radiation in particular has a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm.
  • the radiation source 3 can be a plasma source, for example an LPP source (Laser Produced Plasma) or a DPP source. Source (Gas Discharged Produced Plasma, plasma generated by gas discharge). It can also be a synchrotron-based radiation source.
  • the radiation source 3 can be a free electron laser (FEL).
  • the illumination radiation 16, which emanates from the radiation source 3, is focused by a collector 17.
  • the collector 17 can be a collector with one or more ellipsoidal and/or hyperboloid reflection surfaces.
  • the at least one reflection surface of the collector 17 can be in grazing incidence (Grazing Incidence, Gl), i.e. with angles of incidence greater than 45° compared to the normal direction of the mirror surface, or in normal incidence (Normal Incidence, NI), i.e. with angles of incidence smaller than 45°. with the lighting radiation 16 are applied.
  • Gl grazing Incidence
  • NI normal incidence
  • the collector 17 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation and on the other hand to suppress false light.
  • the intermediate focus plane 18 can represent a separation between a radiation source module, having the radiation source 3 and the collector 17, and the illumination optics 4.
  • the lighting optics 4 comprises a deflection mirror 19 and, downstream of it in the beam path, a first facet mirror 20.
  • the deflection mirror 19 can be a flat deflection mirror or alternatively a mirror with an effect that influences the bundle beyond the pure deflection effect.
  • the deflection mirror 19 can be designed as a spectral filter which separates a useful light wavelength of the illumination radiation 16 from false light of a wavelength that deviates from this.
  • the first facet mirror 20 is arranged in a plane of the illumination optics 4, which is optically conjugate to the object plane 6 as a field plane, it is also referred to as a field facet mirror.
  • the first facet mirror 20 includes a large number of individual first facets 21, which are also referred to below as field facets. Some of these facets 21 are shown in FIG. 1 only as examples.
  • the first facets 21 can be designed as macroscopic facets, in particular as rectangular facets or as facets with an arcuate or part-circular edge contour.
  • the first facets 21 can be designed as flat facets or alternatively as convex or concave curved facets.
  • the first facets 21 themselves can also each be composed of a large number of individual mirrors, in particular a large number of micromirrors.
  • the first facet mirror 20 can in particular be designed as a microelectromechanical system (MEMS system).
  • MEMS system microelectromechanical system
  • the illumination radiation 16 runs horizontally, i.e. along the y-direction.
  • a second facet mirror 22 is located downstream of the first facet mirror 20 in the beam path of the illumination optics 4. If the second facet mirror 22 is arranged in a pupil plane of the illumination optics 4, it is also referred to as a pupil facet mirror. The second facet mirror 22 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the lighting optics 4. In this case, the combination of the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22 is also referred to as a specular reflector. Specular reflectors are known from US 2006/0132747 A1, EP 1 614 008 B1 and US 6,573,978.
  • the second facet mirror 22 comprises a plurality of second facets 23.
  • the second facets 23 are also referred to as pupil facets.
  • the second facets 23 can also be macroscopic facets, which can have, for example, round, rectangular or even hexagonal edges, or alternatively they can be facets composed of micromirrors. In this regard, reference is also made to DE 10 2008 009 600 A1.
  • the second facets 23 can have flat or alternatively convex or concave curved reflection surfaces.
  • the lighting optics 4 thus forms a double faceted system.
  • This basic principle is also known as the honeycomb condenser (fly's eye integrator).
  • the second facet mirror 22 may be arranged tilted relative to a pupil plane of the projection optics 10, as described for example in DE 10 2017 220 586 A1.
  • the second facet mirror 22 is the last beam-forming mirror or actually the last mirror for the illumination radiation 16 in the beam path in front of the object field 5.
  • transmission optics can be arranged in the beam path between the second facet mirror 22 and the object field 5, which contributes in particular to the imaging of the first facets 21 into the object field 5.
  • the transmission optics can have exactly one mirror, but alternatively also two or more mirrors, which are arranged one behind the other in the beam path of the lighting optics 4.
  • the transmission optics can in particular comprise one or two mirrors for perpendicular incidence (NL mirror, normal incidence mirror) and/or one or two mirrors for grazing incidence (Gl mirror, gracing incidence mirror).
  • the lighting optics 4 has exactly three mirrors after the collector 17, namely the deflection mirror 19, the field facet mirror 20 and the pupil facet mirror 22.
  • the deflection mirror 19 can also be omitted, so that the lighting optics 4 then exactly after the collector 17 can have two mirrors, namely the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22.
  • the imaging of the first facets 21 into the object plane 6 by means of the second facets 23 or with the second facets 23 and a transmission optics is generally only an approximate image.
  • the projection optics 10 comprises a plurality of mirrors Mi, which are numbered consecutively according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 1.
  • the projection optics 10 comprises six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible.
  • the penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illumination radiation 16.
  • the projection optics 10 are double-obscured optics.
  • the projection optics 10 has an image-side numerical aperture that is larger than 0.5 and which can also be larger than 0.6 and which can be, for example, 0.7 or 0.75.
  • Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without an axis of rotational symmetry.
  • the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one axis of rotational symmetry of the reflection surface shape.
  • the mirrors Mi just like the mirrors of the lighting optics 4, can have highly reflective coatings for the lighting radiation 16. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.
  • the projection optics 10 has a large object image offset in the y direction between a y coordinate of a center of the object field 5 and a y coordinate of the center of the image field 11. This object-image offset in the y direction can be approximately as large as a z distance between the object plane 6 and the image plane 12.
  • the projection optics 10 can in particular be anamorphic. In particular, it has different imaging scales ßx, ßy in the x and y directions.
  • a positive magnification ß means an image without image reversal.
  • a negative sign for the image scale ß means an image with image reversal.
  • the projection optics 10 thus leads to a reduction in size in the x direction, that is to say in the direction perpendicular to the scanning direction, in a ratio of 4:1.
  • the projection optics 10 leads to a reduction of 8:1 in the y direction, that is to say in the scanning direction.
  • Image scales are also possible. Image scales of the same sign and absolutely the same in the x and y directions, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.
  • the number of intermediate image planes in the x and y directions in the beam path between the object field 5 and the image field 11 can be the same or, depending on the design of the projection optics 10, can be different. Examples of projection optics with different numbers of such intermediate images in the x and y directions are known from US 2018/0074303 A1.
  • One of the pupil facets 23 is assigned to exactly one of the field facets 21 to form an illumination channel for illuminating the object field 5. This can in particular result in lighting based on Köhler's principle.
  • the far field is broken down into a large number of object fields 5 using the field facets 21.
  • the field facets 21 generate a plurality of images of the intermediate focus on the pupil facets 23 assigned to them.
  • the field facets 21 are each imaged onto the reticle 7 by an assigned pupil facet 23, superimposed on one another, in order to illuminate the object field 5.
  • the illumination of the object field 5 is in particular as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%.
  • the Field uniformity can be achieved by overlaying different lighting channels.
  • the illumination of the entrance pupil of the projection optics 10 can be geometrically defined by an arrangement of the pupil facets.
  • the intensity distribution in the entrance pupil of the projection optics 10 can be adjusted. This intensity distribution is also referred to as the lighting setting.
  • a likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 4 can be achieved by redistributing the illumination channels.
  • the projection optics 10 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. It can also be inaccessible.
  • the entrance pupil of the projection optics 10 cannot regularly be illuminated precisely with the pupil facet mirror 22.
  • the aperture rays often do not intersect at a single point.
  • an area can be found in which the pairwise distance of the aperture beams becomes minimal.
  • This surface represents the entrance pupil or a surface conjugate to it in local space. In particular, this surface shows a finite curvature.
  • the projection optics have 10 different positions of the entrance pupil for the tangential and sagittal beam paths.
  • an imaging element in particular an optical component of the transmission optics, should be provided between the second facet mirror 22 and the reticle 7. With the help of this optical element the different positions can be determined the tangential entrance pupil and the sagittal entrance pupil are taken into account.
  • the pupil facet mirror 22 is arranged in a surface conjugate to the entrance pupil of the projection optics 10.
  • the field facet mirror 20 is tilted relative to the object plane 6.
  • the first facet mirror 20 is arranged tilted to an arrangement plane that is defined by the deflection mirror 19.
  • the first facet mirror 20 is arranged tilted to an arrangement plane that is defined by the second facet mirror 22.
  • FIG. 2 shows a schematic meridional section of another projection exposure system 101 for DUV projection lithography, in which the invention can also be used.
  • the structure of the projection exposure system 101 and the principle of the imaging is comparable to the structure and procedure described in Figure 1.
  • the same components are designated with a reference number increased by 100 compared to Figure 1, so the reference numbers in Figure 2 begin with 101.
  • the projection exposure system 101 essentially comprises an illumination system 102, a reticle holder 108 for holding and precisely positioning a reticle 107 provided with a structure, through which the later structures on a wafer 113 are determined, and a wafer holder 114 for holding, moving and precisely positioning this wafer 113 and a projection lens 110, with several optical elements 117, which are held in a lens housing 119 of the projection lens 110 via mounts 118.
  • the illumination system 102 provides DUV radiation 116 required for imaging the reticle 107 on the wafer 113.
  • a laser, a plasma source or the like can be used as the source for this radiation 116.
  • the radiation 116 is shaped in the illumination system 102 via optical elements in such a way that the DUV radiation 116 has the desired properties in terms of diameter, polarization, shape of the wavefront and the like when it hits the reticle 107.
  • the structure of the subsequent projection optics 110 with the lens housing 119 does not differ in principle from the structure described in Figure 1 except for the additional use of refractive optical elements 117 such as lenses, prisms, end plates and is therefore not described further.
  • Figure 3 shows an optical assembly 30.1 known from the prior art, as it can be used in one of the projection exposure systems 1, 101 explained in Figures 1 and 2.
  • the assembly includes as components a mirror Mx, 117 and a sensor element designed as a reference mirror 33 for an interferometer, not shown in the figure.
  • the mirror Mx, 117 comprises an optical effective surface 32 for reflecting the useful radiation of the projection exposure system 1, 101 and a side surface 40 adjoining the optical effective surface 32.
  • the reference mirror 33 is in the embodiment shown in Figure 3 by means of an adhesive connection 37 with an adhesive 36 connected to the mirror side surface 40.
  • Heating up to the glass transition region of the adhesive 36 or beyond in further process steps for the production or during operation of the optical assembly 30.1 can cause a plastic deformation of the adhesive 36, which, in conjunction with the weight force G acting on the reference mirror 33, leads to a displacement of the Reference mirror 33, as shown in FIG. 3 by the dashed lines, can lead.
  • To mechanically stabilize the adhesive connection 37 for subsequent process steps it is tempered using the method according to the invention.
  • the adhesive 36 in the adhesive connection 37 is heated in a controlled manner, for example by a directed laser beam, not shown in FIG.
  • the tempering is expediently carried out in such a way that the glass transition region of the adhesive 36 after the tempering step is above the temperatures occurring in the further process steps, such as above 40 ° Celsius, or at least the lower limit of the glass transition region is exceeded by only a few Kelvin.
  • Heating the adhesive 36 with a laser has the advantage that, due to the associated local heating possibility, less heat is introduced into the mirror Mx, 117 and the reference mirror 33, which results in a change in the position and orientation of the reference mirror 33 relative to the mirror Mx, 117 can be kept as low as possible or even completely avoided through thermal expansion of the components involved.
  • the reference mirror 33 is held by a holder 39 in the predetermined target position relative to the mirror Mx, 117, whereby in particular the effect of weight can be compensated.
  • Figure 4a shows an optical assembly 30.2 known from the prior art, as it can be used in one of the projection exposure systems explained in Figures 1 and 2.
  • This includes as components a mirror Mx, 117, actuators 38 and a back plate 34.
  • the mirror Mx, 117 comprises an optical effective surface 32 and a mirror back 31 opposite the optical effective surface 32.
  • the actuators 38 are connected with adhesive 36 on one side to the mirror back 31 and on the other side to a contact surface 35 of the back plate 34 directed towards the mirror back 31 of the mirror Mx, 117.
  • the actuators 38 are supported on the back plate 34 and deform the mirror Mx, 117 by the deflection of the actuators 38.
  • the actuators 38 which are designed as piezoelectric actuators in the embodiment shown in FIG.
  • the mirror Mx,117 can be used when gluing with a control provided by a control (not shown). Bias is applied, so that the actuators 38 are glued to the back of the mirror 31 in an already partially deflected state.
  • the mirror Mx,117 is in its zero position when bonded to the already partially deflected actuator 38.
  • the optical effective surface 32 of the mirror Mx, 117 is designed such that it corresponds to the target optical effective area predetermined by the optical design. From this zero position, the mirror Mx, 117 can now be deflected in two directions during operation of a projection exposure system 1, 101 explained in FIGS. 1 and 2 to compensate for imaging errors in that the electrical bias voltage on the actuator 38 is either undershot or exceeded. In this case, no stresses are introduced into the adhesive 36 by the actuator 38 when the optical effective surface 32 is in the zero position.
  • Figure 4b shows a further embodiment of an optical assembly 30.3 known from the prior art, as can also be used in a projection exposure system explained in Figures 1 and 2.
  • the optical assembly 30.3 explained in FIG an adhesive 36 in the form of an adhesive connection 37.
  • the actuators 38 use the effect of the piezoelectric material so that it contracts perpendicularly to it when it is deflected in a first preferred direction or expands.
  • the resulting force is transferred to the back of the mirror 31 via the adhesive connection 37, as a result of which the mirror Mx, 117 and thus the optical effective surface 32 are deformed.
  • the actuators 38 can be glued to the back of the mirror 31 under application of a bias voltage provided by a control (not shown), so that analogous options for adjusting the deformation of the optical effective surface 32 arise, as already explained with reference to FIG. 4a .
  • the deformation of the optical effective surface 32 caused by the deflection of the actuators 38 can be maintained during the production of the optical effective surface 32.
  • the mirror Mx, 117 is manufactured in such a way that in the absence of actuators or when the actuators are not activated, its optical effective surface 32 deviates from the zero position in various areas.
  • the zero position of the optical effective surface 32 is then set during operation of the corresponding system by controlling the actuators 38 accordingly.
  • a mechanical tension acts on the adhesive connection 37 even during the zero position of the optical effective surface.
  • Such mechanical tension would at least partially relax during a tempering process. This would lead to the stress conditions before the annealing process being different from those after the annealing process.
  • Figure 5 describes the tempering process according to the invention, with which the adhesive connection 37 of an optical assembly can be stabilized.
  • the glass transition region of the adhesive 36 is increased by a tempering process following the bonding in such a way that the glass transition region begins higher than the process temperatures of the subsequent processes or the relaxation of the mechanical stress in the adhesive 36 drops to an acceptable level in the subsequent processes.
  • a component 38 is connected to an optical element Mx, 117 by an adhesive 36.
  • the adhesive 36 is cured.
  • a third method step 43 the adhesive 36 is tempered to increase the degree of hardening and the glass transition region of the adhesive 36.
  • the tempering process brings with it the problem that even in those cases in which it is started in a state in which no external force is exerted on the adhesive connections 37 by the actuator 38, undesirable forces arise as the temperature increases.
  • Figure 6 shows a diagram in which the deflection s of an actuator 38 is shown schematically via an applied voltage U at different temperatures.
  • a clear dependence of the relationship between the applied voltage U and the deflection s on the temperature T can be seen from the individual curves, which were recorded at different temperatures T1, T2, T3, T4, T5.
  • T1 corresponds to the lowest ambient temperature and T5 to the highest prevailing ambient temperature, whereby the representation is standardized to the conditions at temperature T1.
  • the voltage applied to the actuator 38 is now adjusted during the annealing process depending on the prevailing temperature in accordance with the exemplary representation in FIG.
  • the selected relationship between temperature T and voltage U ensures that due to thermal effects, i.e. on the one hand due to the decreasing sensitivity of the actuator to electrical voltage changes as the temperature increases and on the other hand Due to the thermal expansion of the actuator itself, stresses occurring in the adhesive connection 37 are minimized, so that there is as little as possible or no relaxation processes of the adhesive connection 37 during the tempering process.
  • a determination of the voltage curve versus temperature required for the desired effect can be carried out, for example, experimentally or through simulations, in particular using finite element methods.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Stabilisierung einer Klebstoffverbindung (37) zweier Komponenten (Mx, 117, 33, 38, 34) einer optischen Baugruppe (30.1, 30.2, 30.3), umfassend folgende Verfahrensschritte: - Herstellung der Klebstoffverbindung (37) zwischen den Komponenten (Mx, 117, 33, 38, 34), - Aushärten des Klebstoffs (36), - Tempern des Klebstoffs (36) zur Erhöhung des Aushärtegrads und der Temperatur des Glasübergangsbereichs des Klebstoffs (36). Weiterhin betrifft die Erfindung eine optische Baugruppe (30.1, 30.2, 30.3) mit einem optischen Element (Mx, 117) sowie einen mit dem optischen Element (Mx, 117) mittels einer Klebstoffverbindung (37) verbundenen Festkörperaktuator (38), wobei der Festkörperaktuator (38) mit einer elektrischen Vorspannung derart beaufschlagt ist, dass sich das optische Element (Mx, 117) in einer Nullstellung befindet.

Description

Verfahren zur Stabilisierung einer Klebstoffverbindunq einer optischen Baugruppe, optische Baugruppe und Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie
Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE10 2022 208 206.0 vom 08.08.2022 in Anspruch, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung einer Klebstoffverbindung einer optischen Baugruppe, insbesondere einer optischen Baugruppe für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie. Weiterhin betrifft die Erfindung eine optische Baugruppe und eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie.
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 Retikel, auf einem mit photosensitivem Material versehenen zu strukturierenden Element, einem sogenannten Wafer, 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 120 nm, insbesondere im Bereich von 13,5 nm verwendet. Der beschriebene Wellenlängenbereich wird auch als EUV-Bereich bezeichnet.
Die mikrostrukturierten Bauteile werden außer mit EUV-Systemen auch mit den im Markt etablierten DUV-Systemen mit einer Wellenlänge zwischen 100nm und 400nm, insbesondere von 193nm hergestellt. Durch die Einführung des EUV- Bereichs und damit der Möglichkeit noch kleinere Strukturen herstellen zu können, sind auch die Anforderungen an die optische Korrektur der DUV-Systeme mit einer Wellenlänge von 193nm weiter gestiegen. Ergänzend steigt mit jeder neuen Genera- tion von Projektionsbelichtungsanlagen, unabhängig von der Wellenlänge, zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit auch der Durchsatz, was typischerweise zu einer stärkeren thermischen Belastung und damit zu steigenden thermal verursachten Abbildungsfehlern führt. Zur Korrektur der Abbildungsfehler können unter anderem Manipulatoren verwendet werden, die die Position und Ausrichtung der optischen Elemente verändern oder aber die Abbildungseigenschaften der optischen Elemente, insbesondere von Spiegeln, durch Deformation der optisch aktiven Flächen beeinflussen. Die Manipulatoren umfassen üblicherweise einen Aktuator und einen Sensor, welche mit dem optischen Element häufig über einen Klebstoff verbunden werden. Der Klebstoff weist einen Glasübergangsbereichs auf, welcher dem Temperaturbereich entspricht, in welchem das Verhalten des Klebstoffs von einem rein elastischen Verhalten zu einem zunächst zumindest teilweise plastischen bis hin zu einem vollständigen plastischen Verhalten des Klebstoffs übergeht.
Bei der Herstellung der entsprechenden optischen Baugruppen und auch bei deren späterem Betrieb in einer Anlage werden jedoch regelmäßig Temperaturen im Glasübergangsbereich erreicht. Wird in derartigen Verfahren eine Temperatur im Bereich des Glasübergangsbereichs erreicht, so kann es zu unerwünschten Effekten in den entsprechenden Klebstoffverbindungen kommen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welches bzw. welche die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur thermischen Stabilisierung einer Klebstoffverbindung zweier Komponenten einer optischen Baugruppe umfasst folgende Verfahrensschritte:
- Herstellung der Klebstoffverbindung zwischen den Komponenten, - Aushärten des Klebstoffs,
- Tempern des Klebstoffs zur Erhöhung des Aushärtegrads und der Temperatur des Glasübergangsbereichs des Klebstoffs.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme des Temperns des bereits ausgehärteten Klebstoffs und die damit verbundene Erhöhung der Glasübergangstemperatur wird erreicht, dass die Klebstoffverbindung im weiteren Verlauf der Bearbeitung der optischen Baugruppe eine erhöhte Robustheit gegenüber Erwärmung zeigt, insbesondere nicht beginnt, bei externen Kräften eine mechanische Drift zu zeigen, also beispielsweise zu kriechen. Der Temperprozess startet dabei nach dem Aushärten des Klebstoffs, insbesondere bei Raumtemperatur und besteht in einem einmaligen oder mehrmaligen gesteuerten Erwärmen des Klebstoffs über die Raumtemperatur hinaus. Die damit verbundene gewünschte Erhöhung der Glasübergangstemperatur des Klebstoffs hängt dabei von verschiedenen Parametern ab, insbesondere von dem Temperaturverlauf über der Zeit, der maximalen Temperatur, weiteren Umgebungsbedingungen und selbstverständlich auch von der Art des verwendeten Klebstoffs.
Bei dem Temperprozess selbst ist zu erwarten, dass der erwärmte Klebstoff Zustände annimmt, in welchen Spannungen relaxieren bzw. es unter der Einwirkung äußerer Kräfte zu einer plastischen Verformung des Klebstoffs und damit zu einer Änderung der mechanischen Parameter der Klebstoffverbindung gegenüber dem Zustand vor dem Temperprozess kommt. Hieraus könnten unerwünschte Effekte, insbesondere eine Änderung der Ausrichtung der beiden gefügten Komponenten zueinander oder auch Deformationen der Komponenten im Bereich der Klebstoffverbindung nach dem Tempern resultieren. Es erweist sich deswegen als günstig, wenn während des Temperns des Klebstoffs mindestens eine der Komponenten derart beeinflusst wird, dass der Eintrag von Kräften durch die Komponente in den Klebstoff verringert wird.
So ist es beispielsweise denkbar, dass durch den Einfluss der Gravitation auf eine der Komponenten während des Temperprozesses und der damit verbundenen temporären Schwächung der Klebstoffverbindung eine mechanische Drift dieser Komponenten in Richtung der Wirkung der Gravitation eintritt. In diesem Fall könnte der Eintrag von Kräften in den Klebstoff, welcher von der wirkenden Gravitation herrührt, dadurch verringert werden, dass die entsprechende Komponente mit einer Halterung versehen oder anderweitig unterstützt wird. Die Halterung kann dabei passiv oder aktiv zur Kompensation unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgebildet sein.
Es kann sich jedoch bei den Kräften auch um Kräfte handeln, welche durch Temperaturänderungen in mindestens einer der Komponenten verursacht werden.
So kann beispielsweise ein unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizient einer der Komponenten und des Klebstoffs dazu führen, dass entlang der Fügefläche und im Klebstoff selbst bei einer Temperaturänderung Spannungen entstehen, welche während des Temperprozesses relaxieren und sich damit die mechanischen Verhältnisse der Fügestelle gegenüber dem Zustand vor dem Temperprozess ändern.
Eine derartige Situation kann insbesondere dann vorliegen, wenn es sich bei einer der Komponenten um ein optisches Element und bei der anderen der Komponenten um einen Festkörperaktuator, beispielsweise einen elektrostriktiven oder piezoelektrischen Aktuator handelt.
In diesem Fall wirkt sich eine Temperaturänderung auf mindestens zwei verschiedene Arten aus. Erstens führt die Temperaturänderung in bekannter Weise zu einer unterschiedlichen thermischen Ausdehnung des Klebstoffs, des optischen Elements und des Aktuators, wodurch unerwünschte Spannungen während des Tempervorganges entstehen können. Zweitens ändert sich mit sich ändernder Temperatur auch das Ansteuerverhalten insbesondere elektrostriktiver oder piezoelektrischer Aktuatoren, sodass sich bei gleichbleibender angelegter elektrischer Spannung die Auslenkung des Aktuators aufgrund der Temperaturabhängigkeit des elektrostriktiven bzw. piezoelektrischen Effekts ändert. Dieser Problematik kann dadurch begegnet werden, dass der Festkörperaktuator während des Temperprozesses mit einer variablen elektrischen Spannung angesteuert wird, so dass die oben beschriebenen Effekte durch eine geeignete elektrische Ansteuerung des Aktuators kompensiert werden können und im Ergebnis der Eintrag äußerer Kräfte in die Klebstoffverbindung während des Temperprozesses reduziert wird.
Für die Verbindung eines Aktuators mit einem optischen Element, beispielsweise mit einem Grundkörper eines Spiegels einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, bestehen verschiedene Möglichkeiten. So kann beispielsweise in einer ersten Variante der Aktuator in nicht ausgelenktem Zustand, also ohne eine angelegte elektrische Spannung, mit einem Spiegel verbunden werden, welcher auf seiner optischen Wirkfläche im Bereich des Aktuators in diesem Zustand von einer sogenannten Nullstellung abweicht, welche er im üblichen Betrieb annehmen würde. So kann sich beispielsweise in diesem Fall im Bereich des Aktuators ein konkaver Teilbereich auf der optischen Wirkfläche befinden. Die Nullstellung der Wirkfläche des optischen Elementes wird dann dadurch erreicht, dass der Aktuator durch Anlegen einer Default-Spannung derart ausgedehnt wird, dass der konkave Bereich neutralisiert wird. Eine lokale Deformation der optischen Wirkfläche um die Nullstellung herum, also sowohl in konkave als auch in konvexe Richtung kann dann dadurch erreicht werden, dass die angelegte Spannung am Aktuator die Default- Spannung entweder über- oder unterschreitet. In diesem Fall ist es für den Temperprozess vorteilhaft, wenn die Spannung zum Start des Temperprozesses der Spannung in einem nicht ausgelenkten Zustand des Aktuators entspricht, denn in diesem Fall werden durch den Aktuator keine oder nur geringe Kräfte auf die Klebstoffverbindung ausgeübt.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, einen Spiegel zunächst derart zu fertigen, dass er ohne Einwirkung eines Aktuators auf seiner optischen Wirkfläche die Nullstellung annimmt. In diesem Fall kann dann der Aktuator in ausgelenktem Zustand, also unter Einwirkung einer elektrischen Spannung, mit dem Spiegel verbunden werden. Eine gewünschte Verformung der optischen Wirkfläche um die Nullstellung herum kann dann ebenfalls durch eine Variation der elektrischen Spannung am Aktuator erreicht werden. Im Unterschied zu der vorgenannten Variante ist der Krafteintrag des Aktuators in die Klebstoffverbindung dann minimal, wenn eine bestimmte Steuerspannung an ihm anliegt, d.h. wenn er bereits um einen bestimmten Betrag ausgelenkt ist. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn die Spannung zum Start des Temperprozesses der Spannung in einem ausgelenkten Zustand des Aktuators entspricht, insbesondere in demjenigen Zustand, welcher der Nullstellung der optischen Wirkfläche entspricht und welche während des Verklebens des Aktuators mit dem Spiegel an dem Aktuator angelegt wurde.
Für den Temperprozess kann insbesondere ein Laserstrahl zur Anwendung kommen, welcher gezielt auf die Klebstoffverbindung ausgerichtet ist.
Durch diese Maßnahme kann erreicht werden, dass während des Tempervorganges lediglich die Klebstoffverbindung erwärmt wird, sodass die oben beschriebenen nachteiligen thermischen Effekte auf die umgebenden Komponenten verringert bzw. vermieden werden.
Eine erfindungsgemäße optische Baugruppe umfasst ein optisches Element sowie einen mit dem optischen Element mittels einer Klebstoffverbindung verbundenen Festkörperaktuator, wobei der Festkörperaktuator mit einer elektrischen Vorspannung derart beaufschlagt ist, dass sich das optische Element in einer Nullstellung be-findet. Mit anderen Worten befindet sich das optische Element ohne Anliegen einer Spannung bereichsweise in einem deformierten Zustand oder in einer räumlichen Ausrichtung, welcher bzw. welche von einer Nullstellung des optischen Elementes abweicht. Unter einer Nullstellung des optischen Elementes ist dabei diejenige Form oder Ausrichtung zu verstehen, die das optische Element annehmen würde, wenn es lediglich seinen Beitrag zu einer Abbildung eines Retikels leisten müsste, ohne lokale Korrekturen einer Wellenfront zu bewirken.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist die Vorspannung derart gewählt, dass eine für eine optische Korrekturwirkung erforderliche lokale Deformation einer optischen Wirkfläche oder Änderung der Ausrichtung um die Nullstellung herum bei gleichbleibender Polarität der am Festkörperaktuator angelegten Spannung erfolgen kann. Durch das auf diese Weise erreichte Vermeiden von Polaritätswechseln im Betrieb können insbesondere nachteilige Hystereseeffekte vermieden werden.
Bei dem Festkörperaktuator kann es sich insbesondere um einen elektrostriktiven Aktuator, beispielsweise einen Piezoaktuator, handeln.
Die elektrische Vorspannung kann dabei in einem Bereich zwischen 30% und 70%, insbesondere zwischen 40% und 60% einer Maximalspannung des Aktuators liegen. Die Maximalspannung entspricht dabei derjenigen Spannung, bei welcher der maximale Verfahrweg des Aktuators erreicht ist.
Unter der Annahme, dass der maximale Verfahrweg des Aktuators bei einer Spannung von ca. 100V erreicht wird, kann die elektrische Vorspannung also beispielsweise derart gewählt werden, dass sie zwischen 30V und 70V, insbesondere zwischen 40V und 60V liegt.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung verläuft die Aktuierungsrichtung des Aktuators senkrecht zu einer optischen Wirkfläche des optischen Elementes. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise eine gewünschte lokale Verformung der optischen Wirkfläche besonders einfach einstellen.
In einer Variante der Erfindung können bei Anliegen der elektrischen Vorspannung in der Klebstoffverbindung wirkende mechanische Spannungen gegenüber einer von der elektrischen Vorspannung abweichenden Spannung verringert sein. Dies kann beispielsweise dadurch erreich werden, dass die Klebstoffverbindung geschaffen wird, während die elektrische Vorspannung an dem Aktuator anliegt. Damit sind in der Nullstellung des optischen Elementes auch mechanische Spannungen in der Klebstoffverbindung verringert. Unter der Annahme, dass es sich bei der Nullstellung um den überwiegend herrschenden Zustand im Betrieb einer zugehörigen Projektionsbelichtungsanlage handelt und dass weiterhin für etwaige Korrekturen einer optischen Wirkfläche lediglich kleine Auslenkungen des Aktuators erforderlich sind, kann eine derartige Auslegung vorteilhaft sein, da in diesem Fall insgesamt verringerte mechanische Spannungen in der Klebstoffverbindung herrschen. Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage umfasst eine optische Baugruppe wie vorne beschrieben und zeichnet sich durch verbesserte Abbildungseigenschaften aus.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
Figur 2 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die DUV-Projektionslithografie,
Figur 3 eine aus dem Stand der Technik bekannte optische Baugruppe,
Figur 4a, b eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte optische Baugruppe,
Figur 5 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 6 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
Figur 7 ein Flussdiagramm zu einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren.
Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die Figur 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sind hierbei nicht einschränkend verstanden.
Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.
Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlage- rungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In der Figur 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der Fig. 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, Gl), also mit Einfallswinkeln größer als 45° gegenüber der Normalenrichtung der Spiegeloberfläche, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21 , welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der Fig. 1 nur beispielhaft einige dargestellt. Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978.
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen. Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (Nl- Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (Gl-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der Fig. 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der Figur 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y- Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11 . Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y- Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12. Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy in x- und y- Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (ßx, ßy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y- Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1.
Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.
Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der Figur 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur E intrittspupi Ile der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.
Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
In Figur 2 zeigt schematisch im Meridionalschnitt eine weitere Projektionsbelichtungsanlage 101 für die DUV-Projektionslithografie, in welcher die Erfindung ebenfalls zur Anwendung kommen kann.
Der Aufbau der Projektionsbelichtungsanlage 101 und das Prinzip der Abbildung ist vergleichbar mit dem in Figur 1 beschriebenen Aufbau und Vorgehen. Gleiche Bauteile sind mit einem um 100 gegenüber Figur 1 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet, die Bezugszeichen in Figur 2 beginnen also mit 101.
Im Unterschied zu einer wie in Figur 1 beschriebenen EUV-Projektionsbelichtungs- anlage 1 können auf Grund der größeren Wellenlänge der als Nutzlicht verwendeten DUV-Strahlung 116 im Bereich von 100 nm bis 300 nm, insbesondere von 193 nm, in der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 101 zur Abbildung beziehungsweise zur Beleuchtung refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elementen 117, wie beispielsweise Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen verwendet werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst dabei im Wesentlichen ein Beleuchtungssystem 102, einen Retikelhalter 108 zur Aufnahme und exakten Positionierung eines mit einer Struktur versehenen Retikels 107, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 113 bestimmt werden, einen Waferhalter 114 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 113 und einem Projektionsobjektiv 110, mit mehreren optischen Elementen 117, die über Fassungen 118 in einem Objektivgehäuse 119 des Projektionsobjektives 110 gehalten sind.
Das Beleuchtungssystem 102 stellt eine für die Abbildung des Retikels 107 auf dem Wafer 113 benötigte DUV-Strahlung 116 bereit. Als Quelle für diese Strahlung 116 kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung 116 wird in dem Beleuchtungssystem 102 über optische Elemente derart geformt, dass die DUV-Strahlung 116 beim Auftreffen auf das Retikel 107 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Der Aufbau der nachfolgenden Projektionsoptik 110 mit dem Objektivgehäuse 119 unterscheidet sich außer durch den zusätzlichen Einsatz von refraktiven optischen Elementen 117 wie Linsen, Prismen, Abschlussplatten prinzipiell nicht von dem in Figur 1 beschriebenen Aufbau und wird daher nicht weiter beschrieben.
Figur 3 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte optische Baugruppe 30.1 , wie sie in einer der in den Figuren 1 und 2 erläuterten Projektionsbelichtungsanlagen 1 , 101 zum Einsatz kommen kann. Die Baugruppe umfasst als Komponenten einen Spiegel Mx, 117 und ein als Referenzspiegel 33 für ein in der Figur nicht dargestelltes Interferometer ausgebildetes Sensorelement. Der Spiegel Mx, 117 umfasst eine optische Wirkfläche 32 zur Reflexion der Nutzstrahlung der Projektionsbelichtungsanlage 1 , 101 und eine sich an die optische Wirkfläche 32 anschließende Seitenfläche 40. Der Referenzspiegel 33 ist in der in der Figur 3 dargestellten Ausführungsform mittels einer Klebstoffverbindung 37 mit einem Klebstoff 36 mit der Spiegelseitenfläche 40 verbunden. Eine Erwärmung bis in den Glasübergangsbereich des Klebstoffs 36 oder darüber hinaus in weiteren Verfahrensschritten zur Herstellung oder während des Betriebs der optischen Baugruppe 30.1 kann eine plastische Deformation des Klebstoffs 36 bewirken, welche in Verbindung mit der auf den Referenzspiegel 33 wirkenden Gewichtskraft G zu einer Verschiebung des Referenzspiegels 33, wie in der Figur 3 durch die gestrichelten Linien dargestellt, führen kann. Zur mechanischen Stabilisierung der Klebstoffverbindung 37 für nachfolgende Verfahrensschritte wird diese nach dem erfindungsgemäßen Verfahren getempert. Dabei wird der Klebstoff 36 in der Klebstoffverbindung 37 beispielsweise durch einen in der Figur 3 nicht dargestellten gerichteten Laserstrahl derart kontrolliert erwärmt, dass der Glasübergangsbereich des Klebstoffs 36, also derjenige Temperaturbereich, in welchem der Klebstoff beginnt, mechanisch glasähnliche Eigenschaften zu zeigen, erhöht wird. Das Tempern wird zweckmäßigerweise derart ausgeführt, dass der Glasübergangsbereich des Klebstoffs 36 nach dem Temperschritt oberhalb der in den weiteren Verfahrensschritten auftretenden Temperaturen, wie beispielsweise über 40° Celsius, liegt oder zumindest die untere Grenze des Glasübergangsbereichs nur um wenige Kelvin überschritten wird.
Die Erwärmung des Klebstoffs 36 mit einem Laser hat den Vorteil, dass aufgrund der damit verbundenen lokalen Heizmöglichkeit in dem Spiegel Mx, 117 und dem Referenzspiegel 33 weniger Wärme eingetragen wird, wodurch eine Veränderung der Position und Ausrichtung des Referenzspiegels 33 relativ zum Spiegel Mx, 117 durch thermische Ausdehnung der beteiligten Komponenten so gering wie möglich gehalten oder sogar vollständig vermieden werden kann.
Zur Vermeidung der Veränderung der Position und/oder Ausrichtung des Referenzspiegels 33 zum Spiegel Mx, 117 durch eine plastische Verformung des Klebstoffs 36 bei dem genannten Temperschritt wird der Referenzspiegel 33 durch eine Halterung 39 in der vorbestimmten Sollposition zum Spiegel Mx, 117 gehalten, wodurch insbesondere die Wirkung der Gewichtskraft kompensiert werden kann. Im Fall einer Erwärmung der gesamten optischen Baugruppe kann zur Kompensation von unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Referenzspiegels 33, des Spiegels Mx, 117 und des Klebstoffs 36 ein Nachführen der Halterung 39 zur Einhaltung der vorbestimmten Sollposition des Referenzspiegels 33 während des Temperns notwendig sein.
Figur 4a zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte optische Baugruppe 30.2, wie sie in einer der in den Figuren 1 und 2 erläuterten Projektionsbelichtungsanlagen zum Einsatz kommen kann. Diese umfasst als Komponenten einen Spiegel Mx, 117, Aktuatoren 38 und eine Rückplatte 34. Der Spiegel Mx, 117 umfasst eine optische Wirkfläche 32 und eine der optischen Wirkfläche 32 gegenüberliegende Spiegelrückseite 31 . Die Aktuatoren 38 sind mit Klebstoff 36 auf der einen Seite mit der Spiegelrückseite 31 und auf der anderen Seite mit einer zur Spiegelrückseite 31 des Spiegels Mx, 117 gerichteten Kontaktfläche 35 der Rückplatte 34 verbunden. Die Aktuatoren 38 stützen sich an der Rückplatte 34 ab und deformieren den Spiegel Mx, 117 durch die Auslenkung der Aktuatoren 38. Die in der in der Figur 4a dargestellten Ausführungsform als piezoelektrische Aktuatoren ausgebildeten Aktuatoren 38 können beim Verkleben mit einer von einer nicht dargestellten Ansteuerung bereitgestellten Vorspannung beaufschlagt werden, so dass die Aktuatoren 38 in bereits teilweise ausgelenktem Zustand mit der Spiegelrückseite 31 verklebt werden. Der Spiegel Mx,117 befindet sich in diesem Fall beim Verkleben mit dem bereits teilweise ausgelenkten Aktuator 38 in seiner Nullstellung. In der Nullstellung ist die optische Wirkfläche 32 des Spiegels Mx, 117 derart ausgebildet, dass diese der durch das optische Design vorbestimmten optischen Sollwirkfläche entspricht. Aus dieser Nullstellung kann der Spiegel Mx, 117 nun im Betrieb einer in den Figuren 1 und 2 erläuterten Projektionsbelichtungsanlage 1 , 101 zur Kompensation von Abbildungsfehlern dadurch in zwei Richtungen ausgelenkt werden, dass die elektrische Vorspannung am Aktuator 38 entweder unter- oder überschritten wird. In diesem Fall werden durch den Aktuator 38 in der Nullstellung der optischen Wirkfläche 32 keine Spannungen in den Klebstoff 36 eingebracht.
Figur 4b zeigt eine weitere Ausführungsform einer aus dem Stand der Technik bekannten optischen Baugruppe 30.3, wie sie ebenfalls in einer in den Figuren 1 und 2 erläuterten Projektionsbelichtungsanlagen zum Einsatz kommen kann. Im Unterschied zu der in der Figur 4a erläuterten optischen Baugruppe 30.2 umfasst die in der Figur 4b erläuterte optische Baugruppe 30.3 keine Rückplatte 34. Die Aktuatoren 38, welche ebenfalls als piezoelektrische Aktuatoren 38 ausgebildet sind, sind auf der der optischen Wirkfläche 32 entgegengesetzten Spiegelrückseite 31 mit einem Klebstoff 36 in Form einer Klebstoffverbindung 37 verbunden. Die Aktuatoren 38 nutzen den Effekt des piezoelektrischen Materials, dass sich dieses bei einer Auslenkung in eine erste Vorzugsrichtung senkrecht dazu zusammenzieht beziehungsweise ausdehnt. Über die Klebstoffverbindung 37 wird die dadurch hervorgerufene Kraft auf die Spiegelrückseite 31 übertragen, wodurch sich der Spiegel Mx, 117 und damit die optische Wirkfläche 32 deformiert. Wie anhand der Figur 4a bereits erläutert, können die Aktuatoren 38 unter Anliegen einer von einer nicht dargestellten Ansteuerung bereitgestellten Vorspannung mit der Spiegelrückseite 31 verklebt werden, so dass sich analoge Möglichkeiten zur Einstellung der Deformation der optischen Wirkfläche 32 ergeben, wie bereits anhand Figur 4a erläutert.
Alternativ zur Beaufschlagung der Aktuatoren 38 mit einer Vorspannung beim Verkleben mit der Spiegelrückseite 31 kann die durch die Auslenkung der Aktuatoren 38 bewirkte Deformation der optischen Wirkfläche 32 bei der Herstellung der optischen Wirkfläche 32 vorgehalten werden.
Mit anderen Worten wird der Spiegel Mx, 117 derart gefertigt, dass bei Abwesenheit von Aktuatoren oder bei nicht angesteuerten Aktuatoren seine optische Wirkfläche 32 in verschiedenen Bereichen von der Nullstellung abweicht. Die Nullstellung der optischen Wirkfläche 32 wird dann im Betrieb der entsprechenden Anlage dadurch eingestellt, dass die Aktuatoren 38 entsprechend angesteuert werden. In diesem Fall wirkt auf die Klebstoffverbindung 37 auch während der Nullstellung der optischen Wirkfläche eine mechanische Spannung. Eine derartige mechanische Spannung würde während eines Temperprozesses mindestens teilweise relaxieren. Dies würde dazu führen, dass sich die Spannungsverhältnisse vor dem Temperprozess von denen nach dem Temperprozess unterscheiden.
Figur 5 beschreibt das erfindungsgemäße Temperverfahren, mit dem die Klebstoffverbindung 37 einer optischen Baugruppe stabilisiert werden kann. Dabei wird der Glasübergangsbereich des Klebstoffs 36 durch einen auf die Verklebung folgenden Temperprozess derart erhöht, dass der Glasübergangsbereich höher als die Verfahrenstemperaturen der nachfolgenden Verfahren beginnt beziehungsweise die Relaxation der mechanischen Spannung im Klebstoff 36 bei den nachfolgenden Verfahren auf ein akzeptables Niveau sinkt. In einem ersten Verfahrensschritt 41 wird ein Bauteil 38 mit einem optischen Element Mx, 117 durch einen Klebstoff 36 verbunden.
In einem zweiten Verfahrensschritt 42 wird der Klebstoff 36 ausgehärtet.
In einem dritten Verfahrensschritt 43 wird der Klebstoff 36 zur Erhöhung des Aushärtegrads und des Glasübergangsbereichs des Klebstoffs 36 getempert.
Wie bereits erwähnt bringt der Temperprozess die Problematik mit sich, dass auch in denjenigen Fällen, in welchen er in einem Zustand gestartet wird, bei welchem durch den Aktuator 38 keine externe Kraft auf die Klebstoffverbindungen 37 ausgeübt wird, mit steigender Temperatur unerwünschte Kräfte entstehen.
Einer der zugrunde liegenden Mechanismen soll anhand der Figur 6 erklärt werden. Figur 6 zeigt ein Diagramm, in dem die Auslenkung s eines Aktuators 38 über eine angelegte Spannung U bei unterschiedlichen Temperaturen schematisch dargestellt ist. Über die einzelnen Kurven, welche bei unterschiedlichen Temperatur T1 , T2, T3, T4, T5 erfasst wurden, ist eine klare Abhängigkeit des Zusammenhanges von angelegter Spannung U zur Auslenkung s von der Temperatur T zu erkennen. Dabei entspricht T1 der kleinsten und T5 der höchsten herrschenden Umgebungstemperatur, wobei die Darstellung auf die Verhältnisse bei der Temperatur T1 normiert ist.
Gut erkennbar in der Figur 6 ist einerseits die Abnahme der Abhängigkeit der Ausdehnung des Aktuator s von der Spannung U mit steigender Temperatur. Weiterhin gut erkennbar ist der Effekt der thermischen Ausdehnung des Aktuators 38 mit steigender Temperatur.
Erfindungsgemäß wird nun während des Temperprozesses in Abhängigkeit der jeweils herrschenden Temperatur die an den Aktuator 38 angelegte Spannung entsprechend der exemplarischen Darstellung der Figur 7 angepasst. Der gewählte Zusammenhang zwischen Temperatur T und Spannung U gewährleistet, dass durch thermische Effekte, also einerseits durch die mit steigender Temperatur abnehmende Sensitivität des Aktuators von elektrischen Spannungsänderungen und anderer- seits die thermische Ausdehnung des Aktuator selbst auftretende Spannungen in der Klebstoffverbindung 37 minimiert werden, sodass es zu möglichst geringen bzw. keinen Relaxationsprozessen der Klebstoffverbindung 37 während des Temperprozesses kommt. Eine Bestimmung des für den gewünschten Effekt erforderlichen Spannungsverlaufes über der Temperatur kann beispielsweise experimentell oder auch durch Simulationen, insbesondere unter Anwendung von Finite-Elemente Methoden vorgenommen werden.
Bezugszeichenliste
1 Projektionsbelichtungsanlage
2 Beleuchtungssystem
3 Strahlungsquelle
4 Beleuchtungsoptik
5 Objektfeld
6 Objektebene
7 Retikel
8 Retikelhalter
9 Retikelverlagerungsantrieb
10 Projektionsoptik
11 Bildfeld
12 Bildebene
13 Wafer
14 Waferhalter
15 Waferverlagerungsantrieb
16 EUV-Strahlung
17 Kollektor
18 Zwischenfokusebene
19 Umlenkspiegel
20 Facettenspiegel
21 Facetten
22 Facettenspiegel
23 Facetten
30.1 -30.3 Optische Baugruppe
31 Spiegelrückseite
32 optische Wirkfläche
33 Referenzspiegel
34 Rückplatte 5 Kontaktfläche Rückplatte 6 Klebstoff 7 Klebstoffverbindung
38 Aktuator
39 Halterung 0 Seitenfläche 1 Verfahrensschritt 2 Verfahrensschritt
43 Verfahrensschritt
101 Projektionsbelichtungsanlage
102 Beleuchtungssystem
107 Retikel
108 Retikelhalter
110 Projektionsoptik
113 Wafer
114 Waferhalter
116 DUV-Strahlung
117 optisches Element
118 Fassungen
119 Objektivgehäuse
M1-M6 Spiegel

Claims

Patentansprüche Verfahren zur thermischen Stabilisierung einer Klebstoffverbindung (37) zweier Komponenten (Mx,117,33,38,34) einer optischen Baugruppe
(30.1 ,30.2,30.3), umfassend folgende Verfahrensschritte:
- Herstellung der Klebstoffverbindung (37) zwischen den Komponenten
(Mx, 117,33,38,34),
- Aushärten des Klebstoffs (36),
- Tempern des Klebstoffs (36) zur Erhöhung des Aushärtegrads und der
Temperatur des Glasübergangsbereichs des Klebstoffs (36). Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass während des Temperns des Klebstoffs (36) mindestens eine der Komponenten (Mx,117,33,38,34) derart beeinflusst wird, dass der Eintrag von Kräften durch die Komponente (Mx,117,33,38,34) in den Klebstoff (36) verringert wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Kräften um Kräfte handelt, welche durch Temperaturänderungen in der Komponente (Mx,117,33,38,34) verursacht werden. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei einer der Komponenten um ein optisches Element (Mx,117) handelt. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei einer der Komponenten um einen Festkörperaktuator (38) handelt. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörperaktuator (38) während des Temperprozesses mit einer variablen elektrischen Spannung angesteuert wird. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung zum Start des Temperprozesses der Spannung in einem nicht ausgelenkten Zustand des Aktuators (38) entspricht. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung zum Start des Temperprozesses der Spannung in einem ausgelenkten Zustand des Aktuators (38) entspricht. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Temperprozess ein Laserstrahl zur Anwendung kommt, welcher gezielt auf die Klebstoffverbindung (37) ausgerichtet ist. Verfahren nach einem der der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für eine Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie (1 ,101 ) angewendet wird. Optische Baugruppe (30.1 ,30.2,30.3), umfassend ein optisches Element (Mx,117) sowie einen mit dem optischen Element (Mx,117) mittels einer Klebstoffverbindung (37) verbundenen Festkörperaktuator (38), dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörperaktuator (38) mit einer elektrischen Vorspannung derart beaufschlagt ist, dass sich das optische Element (Mx,117) in einer Nullstellung befindet. Optische Baugruppe (30.1 ,30.2,30.3) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung derart gewählt ist, dass eine für eine optische Korrektur- wirkdung erforderliche lokale Deformation einer optischen Wirkfläche (32) um die Nullstellung herum bei gleichbleibender Polarität der am Festkörperaktuator (38) angelegten Spannung erfolgen kann. Optische Baugruppe (30.1 ,30.2,30.3) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Festkörperaktuator (38) um einen elektrostriktiven Aktuator handelt. Optische Baugruppe (30.1 ,30.2,30.3) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Festkörperaktuator (38) um einen Piezoaktuator handelt. Optische Baugruppe (30.1 ,30.2,30.3) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Vorspannung in einem Bereich zwischen 30% und 70%, insbesondere zwischen 40% und 60% einer Maximalspannung des Aktuators liegt. Optische Baugruppe (30.1 ,30.2,30.3) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuierungsrichtung des Aktuators (38) senkrecht zu einer optischen Wirkfläche (32) des optischen Elementes (Mx,117) verläuft. Optische Baugruppe (30.1 ,30.2,30.3) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anliegen der elektrischen Vorspannung in der Klebstoffverbindung (37) wirkende mechanische Spannungen gegenüber einer von der elektrischen Vorspannung abweichenden Spannung verringert sind. Projektionsbelichtungsanlage (1 , 101 ) für die Halbleiterlithographie, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage (1 ,101 ) eine optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 11 bis 17 umfasst.
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