WO2024104719A1 - Baugruppe eines optischen systems - Google Patents

Baugruppe eines optischen systems Download PDF

Info

Publication number
WO2024104719A1
WO2024104719A1 PCT/EP2023/079311 EP2023079311W WO2024104719A1 WO 2024104719 A1 WO2024104719 A1 WO 2024104719A1 EP 2023079311 W EP2023079311 W EP 2023079311W WO 2024104719 A1 WO2024104719 A1 WO 2024104719A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transport path
heat transport
carrier
assembly according
cooler
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/079311
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Wolfsteiner
Stefan Walz
Markus Holz
Hermann Bieg
Andreas-Josef Grimm
Andreas Frommeyer
Original Assignee
Carl Zeiss Smt Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Smt Gmbh filed Critical Carl Zeiss Smt Gmbh
Publication of WO2024104719A1 publication Critical patent/WO2024104719A1/de

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/70075Homogenization of illumination intensity in the mask plane by using an integrator, e.g. fly's eye lens, facet mirror or glass rod, by using a diffusing optical element or by beam deflection
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/181Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
    • G02B7/1815Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation with cooling or heating systems
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/70091Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
    • G03F7/70116Off-axis setting using a programmable means, e.g. liquid crystal display [LCD], digital micromirror device [DMD] or pupil facets
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70808Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
    • G03F7/70825Mounting of individual elements, e.g. mounts, holders or supports
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70808Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
    • G03F7/70841Constructional issues related to vacuum environment, e.g. load-lock chamber
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
    • G03F7/70891Temperature
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD

Definitions

  • the invention relates to an assembly of an optical system.
  • Microlithography is used to produce microstructured components, such as integrated circuits or LCDs.
  • the microlithography process is carried out in a so-called projection exposure system, which has an illumination device and a projection lens.
  • a substrate e.g. a silicon wafer
  • a light-sensitive layer photoresist
  • mirrors are used as optical components for the imaging process due to the lack of availability of suitable light-transmitting refractive materials.
  • facet mirrors in the form of field facet mirrors and pupil facet mirrors as bundle-guiding components is known in particular, e.g. from DE 10 2008 009 600 A1.
  • Such facet mirrors are constructed from a large number of mirror elements or mirror facets, each of which can be designed to be tiltable via solid-state joints for the purpose of adjustment or to realize certain illumination angle distributions.
  • These mirror facets can in turn comprise a plurality of micromirrors.
  • mirror arrangements e.g.
  • WO 2005/026843 A2 which comprise a plurality of independently adjustable micromirrors, is also known in an illumination device of a microlithographic projection exposure system designed for operation at wavelengths in the VUV range for setting defined illumination settings (i.e. intensity distributions in a pupil plane of the illumination device).
  • a problem that occurs in practice is that the EUV mirrors or mirror elements heat up and experience thermal expansion or deformation, among other things as a result of absorption of the radiation emitted by the EUV light source, which in turn can impair the imaging properties of the optical system.
  • parasitic heat also comes from the electronic components intended to control the mirror elements.
  • Various approaches are known to prevent surface deformations caused by heat input into an EUV mirror and the associated optical aberrations, in particular active direct cooling of the mirrors or mirror elements.
  • a problem that occurs in practice with active cooling of the above-mentioned mirrors or mirror elements is that, as the power of the light source increases, achieving sufficiently efficient heat dissipation while still ensuring high precision of the mirrors or mirror elements represents a demanding challenge.
  • a particular problem is that the heat dissipation must take place while ensuring tightness to maintain the vacuum conditions in the area surrounding the mirror array, while at the same time the electrical supply lines required for controlling the mirror elements must be led from a control electronics arrangement located outside this vacuum in the ambient or clean room atmosphere to the mirror arrangement.
  • the assembly to be provided for the mechanical mounting and control of the mirror array is highly sensitive to deformation in that thermally induced deformation associated with the heating of the mirror elements by incident electromagnetic radiation, but also with parasitic heat from the electronic components, ultimately leads to a tilting of the mirror elements and thus to optical aberrations, which impairs the performance of the optical system or the projection exposure system.
  • An assembly of an optical system has
  • first heat transport path and the at least one second heat transport path are spatially separated from each other at least in regions;
  • the first heat transport path runs from the mirror array via the first carrier and the interface component to a cooler surrounding the interface component.
  • heat transport path is to be understood in such a way that the heat transport is not further restricted with regard to the underlying functional principle.
  • the functional principle can be based on heat conduction, convection, the use of a phase transition (e.g. corresponding to a heat pipe) or even a cooling fluid flow.
  • the first heat transport path and the at least one second heat transport path can in particular have different functional principles for heat dissipation (so that, for example, one heat transport path can use heat conduction and the other heat transport path can use a phase transition.
  • a connection between the mirror elements and the first carrier can be mechanical and/or electrical and can be formed, for example, by soldering, gluing (e.g. with electrically conductive adhesive) or using other joining methods.
  • the first carrier can also be designed as a circuit board, whereby this circuit board can have several layers and whereby contact between the individual layers can be provided via vias. Furthermore, a vacuum seal can also be created via the first carrier.
  • the invention is based in particular on the concept of providing at least two separate heat transport paths in an assembly having a mirror array with a plurality of mirror elements for dissipating heat generated during operation of the assembly or the associated optical system - both as a result of incident electromagnetic radiation and as a result of electromagnetic power loss in existing electronic components.
  • the invention deliberately accepts increased design effort and an increased installation space requirement in order to achieve, in return, increased performance of the assembly with regard to heat loads caused by incident electromagnetic radiation (e.g. EUV light) and power loss of the electronics required in particular for controlling the mirror elements of the mirror arrangement.
  • the interface component is made of a material with a thermal conductivity of at least 10 W/(m K), in particular at least 150 W/(m K), more particularly at least 400 W/(m K).
  • high-alloy steel with a thermal conductivity of about 13 W/(m K) can be used as the material.
  • the disclosure is not limited to this, and materials with lower thermal conductivity or possibly even with a much higher thermal conductivity (e.g. up to 5,000 W/(m K) such as graphene) can be used.
  • the second heat transport path also runs via the interface component.
  • the first heat transport path runs from the mirror array via the first carrier and the interface component to a cooler surrounding the interface component.
  • the interface component and the cooler surrounding it can be separated from one another by a gap.
  • the disclosure further includes an assembly of an optical system with
  • first heat transport path and the at least one second heat transport path are spatially separated from one another at least in regions.
  • the first heat transport path can run via an interface component which is made of a material with a thermal conductivity of at least 10 W/(m K), in particular 150 W/(m K), further in particular at least 400 W/(m K).
  • the at least one second heat transport path runs from the mirror array via the first carrier and the interface component to a cooler. This can in particular be a second cooler that is spatially separated from the (first) cooler belonging to the first heat transport path.
  • the second heat transport path can also run via a second carrier (described below).
  • TIM Thermal Interface Material
  • the interface component is attached directly to this cooler (or to the second cooler separated from the first cooler).
  • the assembly has a second carrier which mechanically couples the first carrier to the interface component via at least one solid-state joint.
  • This second carrier and its coupling via the solid-state joint can be used to reduce or minimize the effects of a mismatch in the coefficient of thermal expansion (CTE) between the materials of the first carrier (for example a ceramic material) and the interface component (for example a metallic material such as copper (Cu)).
  • CTE coefficient of thermal expansion
  • the interface component for example a metallic material such as copper (Cu)
  • mechanical and/or thermal decoupling can be achieved via the solid-state joint.
  • the second carrier is made of a material with a thermal conductivity of less than 40 W/(m K).
  • the invention is not limited to the use of such a material with comparatively poor thermal conductivity.
  • the material for the second carrier can also be a material with good thermal conductivity (e.g. the same material as the first carrier) in order to To avoid differences between the respective thermal expansion coefficients of the materials of the first and second carriers.
  • a section of the interface component facing the cooler of the second heat transport path is at least partially thermally decoupled from a section of the interface component facing the first carrier via a section of reduced heat conduction (e.g. in the form of a solid-state joint).
  • a section of reduced heat conduction e.g. in the form of a solid-state joint.
  • the interface component is mechanically decoupled from the cooler of the second heat transport path via at least one decoupling element.
  • the at least one second heat transport path runs via at least one heat pipe.
  • This heat pipe can also be connected via one or more thermal interface materials (TIM).
  • TIM thermal interface materials
  • a thermal resistance of this heat pipe is variably adjustable.
  • the at least one heat pipe is attached directly to the cooler (optionally via one or more thermal interface materials (TIM)).
  • TIM thermal interface materials
  • the first heat transport path and/or the at least one second heat transport path run through electronic components integrated in the assembly. Tolerance compensation can be achieved via thermal interface materials (TIM) also located in the heat transport path.
  • TIM thermal interface materials
  • a common cooler is provided in the first heat transport path and in the second heat transport path.
  • separate coolers are provided in the first heat transport path and in the second heat transport path.
  • cooling media of these coolers can be set to different temperatures.
  • At least one solid-state joint designed for partial mechanical decoupling with a decoupling geometry is arranged between the first carrier and the second carrier and/or between the second carrier and the interface component.
  • a vacuum atmosphere present in the environment of the mirror array is separated from a non-vacuum atmosphere present in the environment of the cooler of the first heat transport path and in the environment of the cooler of the second heat transport path (in particular by using sealing elements).
  • the mirror array is designed for an operating wavelength of less than 30 nm, in particular less than 15 nm.
  • the invention further relates to an optical system, in particular a microlithographic projection exposure system, with an assembly with the features described above, as well as a microlithographic projection exposure system with such an optical system.
  • Figures 1 - 2a are schematic representations to explain the structure and functioning of an assembly of an optical system in an exemplary embodiment of the invention
  • FIGS. 2b-7 are schematic representations to explain a further embodiment of an assembly according to the invention.
  • Figure 8 shows a schematic representation of the possible structure of a microlithographic projection exposure system designed for operation in the EUV.
  • Fig. 1 - 2a initially show schematic representations to explain the possible structure of an assembly according to the invention as well as the above-mentioned principle underlying the invention in a first embodiment.
  • a mirror array 110 is attached to a carrier 111.
  • the material of the carrier 111 can be (without the invention being limited to this) a ceramic material with comparatively good thermal conductivity (e.g. greater than 100 W/(m-K)), e.g. an aluminum nitride ceramic with a thermal conductivity of approximately 170 W/(m K).
  • the mirror array 110 has a plurality of mirror elements in the form of microelectromechanical systems (so-called "MEMS mirrors”), which are not shown in detail in Fig. 1 for the sake of simplicity and whose respective mirrors are designed to be independently adjustable in a known manner via actuators (also not shown in Fig.
  • the carrier 111 can here, as well as in the other embodiments, also be a circuit board with different electrical layers and contacts (vias). In this case, the vias are arranged in such a way that the carrier 111 is designed to be vacuum-tight.
  • the assembly further comprises an interface component 114, which is made of a heat-conducting material such as copper (Cu).
  • the interface component 114 comprises two sections 114a, 114b, between which a section 117 of reduced heat conduction (which can also be referred to as a "thermal joint” or a solid-state joint, which decouples section 114b from section 114a both thermally and mechanically by weakening the cross-section) is arranged, optionally for partial thermal decoupling from one another.
  • the assembly according to Fig. 1 -2a has a second carrier 1 12.
  • a mechanical connection of this second carrier 1 12 to the interface component 1 14 is made via a solid-state joint 1 13, via which a partial mechanical and thermal decoupling is achieved in order to avoid or reduce the transmission of mechanical stresses.
  • the thermal resistance is preferably also increased via the solid-state joint 1 13, with the result that no (or only a greatly reduced) heat dissipation takes place via the second carrier 1 12.
  • the material for the second carrier 1 12 does not have to be a material with comparatively poor thermal conductivity, so that, for example, the same material as for the first carrier 1 1 1 (for example an aluminum nitride ceramic) can be used in order to avoid differences between the respective thermal expansion coefficients of the materials of the first and second carriers.
  • the second carrier can also be made of a material with comparatively poor thermal conductivity (e.g. an aluminum oxide ceramic with a thermal conductivity of approximately 35 W/(m K)).
  • a first heat transport path runs according to Fig. 1 from the mirror array 1 10 via the carrier 1 1 1 and the interface component 114 to an interface Component 114 (or its first section 114a) and separated from it by a gap.
  • the invention is not further restricted with regard to the concrete design of this cooler 121, with cooling channels 121a through which a cooling fluid (e.g. cooling water) can flow being indicated in Fig. 1-2a merely as an example.
  • the first heat transport path can also run via one or more electronic components, with an electronic component 140 attached to the carrier 111 being shown in Fig. 1-2a merely as an example.
  • the electronic component 140 can have electrical connections to the first carrier 111 (comparable to a circuit board).
  • thermal interface material (TIM) 115 can also be provided between this electronic component 140 and the interface component 114 (or its first section 114a).
  • a separate second heat transport path runs from the mirror array 110 and the carrier 111 to a second cooler 122 (which, for example, also has cooling channels 122a through which cooling fluid can flow), this second heat transport path (without the invention being restricted to this) running via at least one heat pipe 130.
  • this heat pipe 130 is inserted into a hole within the carrier 111 and extends into the second section 114b of the interface component 114, wherein the heat pipe 130 can be fixed both to the carrier 1111 and to the interface component 114 or its second section 114b to improve the thermal transition, again using thermal interface materials (not shown here).
  • the heat pipe 130 can alternatively or additionally also be attached to the second carrier 112.
  • heat pipes 130 can also be provided to implement the second heat transport path.
  • the heat pipe 130 can also be connected directly to the cooler 122 (ie without thermal transition points or thermal interface materials within the interface component).
  • the invention is not limited to the use of one or more heat pipes 130 shown in Fig. 2a to provide the second heat transport path.
  • the second heat transport path can also be implemented as a serial heat transport path through the heat conduction present in the carrier 1 1 1 and in the components mechanically connected thereto.
  • 142 designates a circuit board via which the carrier 111, together with the electrical supply lines located therein, is electrically connected to a corresponding control electronics (not shown), wherein in the exemplary embodiment, the use of a connector 141 enables the circuit board 142 to be replaced without replacing the entire unit of mirror array 110 and carrier 111.
  • heat generated during operation of the assembly or the associated optical system - both as a result of the electromagnetic radiation striking the mirror array 110 and as a result of electrical power loss in the existing electronic components - is transferred on the one hand according to Fig. 1 along the first heat transport path from the mirror array 110 via the carrier 111 and the interface component 114 or its first section 114a to the first cooler 121, and on the other hand along the second heat transport path from the mirror array 110 via the carrier 111 and the heat pipe 130 into the second section 114b of the interface component 114 and transferred from there to the second cooler 122.
  • the section 114b of the interface component 114 facing the cooler 122 can be directly attached (eg screwed) to the cooler 122 in order to provide the best possible thermal transition and can extend from the first section 114a of the interface component 114 via the section 117 of reduced heat conduction (“thermal joint” or solid-state joint).
  • thermal joint or solid-state joint
  • these coolers 121, 122 can be operated at different temperatures from one another, whereby, depending on the specific application scenario, the temperature of the second cooler 122 can be selected to be higher or lower than the temperature of the first cooler 121.
  • the temperature difference at its two end sections i.e., in the exemplary embodiment, the temperature difference between the carrier 1 1 1 or 1 12 and the cooler 122 or the section 1 14b of the interface component 1 14 facing this cooler 122 must exceed a certain limit.
  • the heat pipe 130 may be desirable for the heat pipe 130 to only be effective when a predetermined temperature is reached on the carrier 111 side, in which case the temperature of the cooler 122 can be selected to be higher than the temperature of the cooler 121.
  • a lower value of the temperature of the cooler 122 compared to the temperature of the cooler 121 can be useful if the heat pipe 130 is to be effective at all times or during the entire operation of the assembly.
  • the invention is not limited to the use of two separate coolers 121, 122 in the at least two heat transport paths as described with reference to Fig. 1-2a.
  • only one common cooler can be provided for the at least two heat transport paths, in which case the above-described division of the interface component 114 into sections 114a, 114b and their thermal decoupling from one another via the section 117 of reduced heat conduction can also be omitted.
  • Fig. 2b shows a possible modification of the embodiment of Fig. 1 - 2a, in which the heat pipe (designated “130'” in Fig. 2b) is also attached to the second carrier (designated “112'” in Fig. 2b) in addition to being attached to the first carrier 111.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a further embodiment of an assembly according to the invention, wherein, in comparison to Fig. 1-2a, analogous or essentially functionally identical components are designated with reference numbers increased by "200".
  • the embodiment according to Fig. 3 differs from that of Fig. 1-2a in that the heat pipe 330 does not extend to the carrier 31 1, but ends in the interface component 314 or its first section 314a facing the carrier 31 1 and is fastened there.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a further embodiment of an assembly according to the invention, wherein, compared to Fig. 1-2a, analogous or essentially functionally identical components are designated with reference numbers increased by "300".
  • Fig. 4 as already mentioned, only one common cooler 423 is provided for the two heat transport paths described above, which in turn can be designed only as an example with cooling channels 423a through which a cooling fluid (e.g. cooling water) can flow.
  • a cooling fluid e.g. cooling water
  • the heat is thus dissipated both in the first heat transport path from the interface component 414 via the gap remaining towards the cooler 423 and in the second heat transport path via the heat pipe 430 and the gapless direct connection of the interface component 414 to the cooler 423 to one and the same cooler 423, so that the division of the interface component into thermally decoupled sections shown above with reference to Fig. 1-3 can also be omitted.
  • Fig. 5 shows a further embodiment of an assembly according to the invention, wherein, in comparison to Fig. 4, analogous or essentially functionally identical components are designated with reference numerals increased by “100”.
  • Fig. 5 in addition to the provision of two separate heat transport paths analogous to Fig. 4, a decoupling of the heat conduction according to the invention from the mechanical positioning is realized.
  • the mechanical positioning or alignment of the mirror array 510 takes place via a thermally unstressed mechanical positioning path which, in the specific embodiment, runs from a stop 519 provided on the second carrier 512 via the second carrier 512 and the first carrier 51 1 to the mirror array 510.
  • thermally induced deformations caused in the heat transport paths according to the invention have no effect on the positioning accuracy or stability of the mirror elements of the mirror array 51 1 .
  • Fig. 6 shows a further embodiment of an assembly according to the invention, wherein, compared to Fig. 5, analogous or essentially functionally identical components are designated with reference numbers increased by "100".
  • the joint 617 is designed with sufficient rigidity in the direction of the force effect so that the section 614b can be applied to the cooler 623 via the force F and at the same time the force for pressing the sealing element 618 is large enough.
  • the second carrier 612 has a stop surface on the cooler 623.
  • the mechanical fixation of the second carrier 612 on the first carrier 611 can be carried out as a soldered connection, welded connection, adhesive connection or by other joining methods.
  • the mechanical fixation of the second carrier 612 on the interface component 614 or its first section 614a can also be carried out as a soldered connection, welded connection or adhesive connection.
  • the solid-state joint 613 serves here for partial mechanical and thermal decoupling.
  • a further solid-state joint (not shown in Fig. 6) can be provided between the second carrier 612 and the cooler 623 in order to avoid or reduce mechanical overdetermination.
  • “618” represents a sealing element which is pressed, for example, when the assembly is screwed together, in which the stop surface of the interface component 614 or its second section 614b is attached to the cooler 623.
  • the section 617 designed as a solid-state joint is designed in such a way that the connection between the second section 614b of the interface component 614 and the cooler 623 is made possible.
  • the section 617 designed as a solid-state joint is designed to be so rigid that the second carrier 612 can rest against the cooler 623 and can press the sealing element 618.
  • Fig. 7 shows a schematic detailed view, with analogous or essentially functionally identical components being designated with reference numbers increased by “100” compared to Fig. 6. Soldering points between the first carrier 71 1 and the second carrier 712 are designated with “724”.
  • a solid-state joint can also be formed in the mechanical connection between the first carrier 71 1 and the second carrier 712, which in turn can be integrated into the sintered-in metallic materials or areas on the side of the first carrier 71 1 and/or on the side of the second carrier 712 (by forming a corresponding decoupling geometry).
  • “725” refers to metallic inserts for threads. These inserts 725 can be sintered in if the second carrier 712 is made of ceramic material (and otherwise also glued in).
  • “726” designates a decoupling element for thermal and/or mechanical decoupling.
  • Fig. 8 shows a schematic meridional section of the possible structure of a microlithographic projection exposure system designed for operation in the EUV, in which the invention can be implemented, for example.
  • the projection exposure system 1 has an illumination device 2 and a projection lens 10.
  • One embodiment of the illumination device 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a light or radiation source 3, an illumination optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6.
  • the light source 3 can also be provided as a module separate from the other illumination device. In this case, the illumination device does not comprise the light source 3.
  • a reticle 7 arranged in the object field 5 is exposed.
  • 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.
  • a Cartesian xyz coordinate system is shown in Fig. 8 for explanation purposes.
  • the x-direction runs perpendicular to the drawing plane.
  • the y-direction runs horizontally and the z-direction runs vertically.
  • the scanning direction in Fig. 8 runs along the y-direction.
  • the z-direction runs perpendicular to the object plane 6.
  • the projection lens 10 is used to image the object field 5 into an image field 11 in an image plane 12.
  • a structure on the reticle 7 is imaged onto 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 via a wafer displacement drive 15, in particular along the y-direction.
  • the displacement of the reticle 7 on the one hand via the reticle displacement drive 9 and the wafer 13 on the other hand via the wafer displacement drive 15 can be synchronized with one another.
  • the radiation source 3 is an EUV radiation source.
  • the radiation source 3 emits in particular EUV radiation, which is also referred to below as useful radiation or illumination radiation.
  • the useful radiation has in particular a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm.
  • the radiation source 3 can be, for example, a plasma source, a synchrotron-based radiation source or a free-electron laser (“free-electron laser”, FEL).
  • the illumination radiation 16 emanating from the radiation source 3 is bundled by a collector 17 and propagated through an intermediate focus in an intermediate focal plane 18 into the illumination optics 4.
  • the illumination optics 4 have a deflection mirror 19 and, downstream of this in the beam path, a first facet mirror 20 (with schematically indicated facets 21) and a second facet mirror 22 (with schematically indicated facets 23). These facet mirrors can be realized in particular in the manner according to the invention.
  • the projection lens 10 has six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or a different 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 lens 10 is a double-obscured optic.
  • the projection lens 10 has a numerical aperture on the image side that is greater than 0.5 and can also be greater than 0.6 and can be, for example, 0.7 or 0.75.
  • the invention is not limited to use in a projection exposure system designed for operation in the EUV.
  • the invention can also be used in a projection exposure system designed for operation in the DUV (ie at wavelengths less than 250 nm, in particular less than 200 nm). exposure system or in another optical system.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe eines optischen Systems mit einem Spiegelarray (110, 310, 410, 510, 610) mit einer Mehrzahl von Spiegel- elementen, die auf einem ersten Träger (111, 311, 411, 511, 611 ) angeordnet sind, welcher Ansteuerungs-Zuleitungen zu den Spiegelelementen aufweist, einem ersten Wärmetransportpfad, über welchen im Betrieb des optischen Sys- tems Wärme von dem Spiegelarray (110, 310, 410, 510, 610) zu einem Kühler (121, 321, 423, 523, 623) abführbar ist, und wenigstens einem zweiten Wärme- transportpfad, über weichen im Betrieb des optischen Systems Wärme von dem Spiegelarray (100, 310, 410, 510, 610) zu einem Kühler (122, 322, 423, 523, 623) abführbar ist, wobei der erste Wärmetransportpfad und der wenigstens eine zweite Wärmetransportpfad wenigstens bereichsweise voneinander räumlich separiert sind, wobei der erste Wärmetransportpfad über eine Interface-Kompo- nente (114, 314, 414, 514, 614) verläuft, und wobei der erste Wärmetransport- pfad vom Spiegelarray (110, 310, 410, 510, 610) über den ersten Träger (111, 311, 411, 511, 611) und die Interface-Komponente (114, 314, 414, 514, 614) zu einem die Interface-Komponente umgebenden Kühler (121, 321, 423, 523, 623) verläuft.

Description

Baugruppe eines optischen Systems
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 212 277.1 , angemeldet am 18. November 2022. Der Inhalt dieser DE-Anmeldung wird durch Bezugnahme („incorporation by reference“) mit in den vorliegenden Anmeldungstext aufgenommen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Baugruppe eines optischen Systems.
Stand der Technik
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD’s, angewendet. Der Mikrolitho- graphieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13.5 nm oder geringer, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet.
In der Beleuchtungseinrichtung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist insbesondere der Einsatz von Facettenspiegeln in Form von Feldfacettenspiegeln und Pupillenfacettenspiegeln als bündelführende Komponenten z.B. aus DE 10 2008 009 600 A1 bekannt. Derartige Facettenspiegel sind aus einer Vielzahl von Spiegelelementen bzw. Spiegelfacetten aufgebaut, welche jeweils zum Zwecke der Justage oder auch zur Realisierung bestimmter Beleuchtungswinkelverteilungen über Festkörpergelenke kippbar ausgelegt sein können. Diese Spiegelfacetten können wiederum ihrerseits eine Mehrzahl von Mikrospiegeln umfassen. Des Weiteren ist auch in einer Beleuchtungseinrichtung einer für den Betrieb bei Wellenlängen im VUV-Bereich ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage zur Einstellung definierter Beleuchtungssettings (d.h. Intensitätsverteilungen in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung) der Einsatz von Spiegelanordnungen, z.B. aus WO 2005/026843 A2, bekannt, welche eine Vielzahl unabhängig voneinander einstellbarer Mikrospiegel umfassen.
Ein in der Praxis auftretendes Problem ist, dass die EUV-Spiegel bzw. Spiegelelemente u.a. infolge Absorption der von der EUV-Lichtquelle emittierten Strahlung eine Erwärmung und eine damit einhergehende thermische Ausdehnung bzw. Deformation erfahren, welche wiederum eine Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften des optischen Systems zur Folge haben kann. Zusätzlich geht parasitäre Wärme auch von zur Ansteuerung der Spiegelelemente vorgesehenen Elektronikkomponenten aus. Zur Vermeidung von durch Wärmeeinträge in einen EUV-Spiegel verursachten Oberflächendeformationen und damit einhergehenden optischen Aberrationen sind diverse Ansätze bekannt, insbesondere ein aktives direktes Kühlen der Spiegel bzw. Spiegelelemente. Ein bei aktiver Kühlung der vorstehend genannten Spiegel bzw. Spiegelelemente in der Praxis auftretendes Problem ist, dass mit zunehmender Leistung der Lichtquelle die Erzielung einer hinreichend effizienten Wärmeableitung bei weiterhin zu gewährleistender hoher Präzision der Spiegel bzw. Spiegelelemente eine anspruchsvolle Herausforderung darstellt. Als problematisch erweist sich dabei insbesondere, dass die Wärmeabfuhr unter Gewährleistung der Dichtigkeit zur Aufrechterhaltung der Vakuumbedingungen in der Umgebung des Spiegelarrays zu erfolgen hat, wobei zugleich die für die Ansteuerung der Spiegelelemente erforderlichen elektrischen Zuleitungen von einer außerhalb dieses Vakuums in der Umgebungs- bzw. Reinraumatmosphäre befindlichen Ansteuerungselektronik-Anordnung zur Spiegelanordnung hin geführt werden müssen.
Die hierbei für die mechanische Halterung sowie Ansteuerung des Spiegelarrays bereitzustellende Baugruppe weist dabei insofern eine hohe Deformationsempfindlichkeit auf, als eine mit der Erwärmung der Spiegelelemente durch auftreffende elektromagnetische Strahlung, aber auch mit parasitärer Wärme der Elektronikkomponenten einhergehende thermisch induzierte Deformation letztlich zu einer Verkippung der Spiegelelemente und damit zu optischen Aberrationen führt, wodurch die Performance des optischen Systems bzw. der Projektionsbelichtungsanlage beeinträchtigt wird.
Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2012 200 733 A1 , DE 10 2014 203 144 A1 und US 9,658,542 B2 verwiesen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Baugruppe eines optischen Systems bereitzustellen, welche auch bei hohen thermischen Lasten eine wirksame Vermeidung thermisch induzierter Deformationen eines in der Baugruppe vorhandenen Spiegelarrays bei zugleich gewährleisteter Positioniergenauigkeit der Spiegelelemente ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die Baugruppe gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine Baugruppe eines optischen Systems weist auf
- ein Spiegelarray mit einer Mehrzahl von Spiegelelementen, die auf einem ersten Träger angeordnet sind, welcher Ansteuerungs-Zuleitungen zu den Spiegelelementen aufweist;
- einen ersten Wärmetransportpfad, über welchen im Betrieb des optischen Systems Wärme von dem Spiegelarray zu einem Kühler abführbar ist; und
- wenigstens einen zweiten Wärmetransportpfad, über welchen im Betrieb des optischen Systems Wärme von dem Spiegelarray zu einem Kühler abführbar ist;
- wobei der erste Wärmetransportpfad und der wenigstens eine zweite Wärmetransportpfad wenigstens bereichsweise voneinander räumlich separiert sind;
- wobei der erste Wärmetransportpfad über eine Interface-Komponente verläuft; und
- wobei der erste Wärmetransportpfad vom Spiegelarray über den ersten Träger und die Interface-Komponente zu einem die Interface-Komponente umgebenden Kühler verläuft.
Dabei ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung der Begriff „Wärmetransportpfad“ so zu verstehen, dass der Wärmetransport hinsichtlich des zugrundeliegenden Funktionsprinzips nicht weiter eingeschränkt ist. So kann das Funktionsprinzip beispielsweise auf Wärmeleitung, Konvektion, der Nutzung eines Phasenübergangs (z.B. entsprechend einer Heatpipe) oder auch einer Kühlfluidströmung basieren.
Der erste Wärmetransportpfad und der wenigstens eine zweite Wärmetransportpfad können dabei insbesondere unterschiedliche Funktionsprinzipien zur Wärmeableitung aufweisen (so dass beispielsweise der eine Wärmetransportpfad Wärmeleitung und der andere Wärmetransportpfad einen Phasenübergang nutzen kann.
Eine Verbindung zwischen den Spiegelelementen und dem ersten Träger kann mechanisch und/oder auch elektrisch sein und z.B. durch Verlöten, Verkleben (z.B. mit elektrisch leitendem Klebstoff) oder mit anderen Fügeverfahren ausgebildet werden. Der erste Träger kann auch als Leiterplatte ausgeführt sein, wobei diese Leiterplatte mehrere Lagen aufweisen kann und wobei Kontaktierungen der einzelnen Lagen über Vias vorgesehen sein können. Des Weiteren kann auch eine Vakuumdichtigkeit über den ersten Träger hergestellt werden.
Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einer ein Spiegelarray mit einer Mehrzahl von Spiegelelementen aufweisenden Baugruppe zur Abfuhr von im Betrieb der Baugruppe bzw. des zugehörigen optischen Systems anfallender Wärme - sowohl infolge auftreffender elektromagnetischer Strahlung als auch infolge elektromagnetischer Verlustleistung in vorhandenen Elektronikkomponenten - wenigstens zwei voneinander separate Wärmetransportpfad bereitzustellen. Dabei wird erfindungsgemäß im Vergleich zu einer herkömmlichen Baugruppe mit nur einem Wärmetransportpfad bewusst ein erhöhter konstruktiver Aufwand sowie auch ein vergrößerter Bauraumbedarf in Kauf genommen, um im Gegenzug eine erhöhte Leistungsfähigkeit der Baugruppe im Hinblick auf Wärmelasten durch auftreffende elektromagnetische Strahlung (z.B. EUV-Licht) sowie Verlustleistung der insbesondere zur Ansteuerung der Spiegelelemente der Spiegelanordnung benötigten Elektronik zu erzielen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Interface-Komponente aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 10 W/(m K), insbesondere wenigstens 150 W/(m K), weiter insbesondere wenigstens 400 W/(m K), hergestellt. Als Material kann beispielsweise hochlegierter Stahl mit einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 13 W/(m K) verwendet werden. Die Offenbarung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, wobei auch Materialien mit geringerer Wärmeleitfähigkeit oder ggf. auch noch wesentlich höherer Wärmeleitfähigkeit (von z.B. bis zu 5.000 W/(m K) wie beispielsweise Graphen) verwendbar sein können.
Gemäß einer Ausführungsform verläuft der zweite Wärmetransportpfad ebenfalls über die Interface-Komponente.
Gemäß einer Ausführungsform verläuft der erste Wärmetransportpfad vom Spiegelarray über den ersten Träger und die Interface-Komponente zu einem die Interface-Komponente umgebenden Kühler. Dabei können in Ausführungsformen die Interface-Komponente und der diese umgebende Kühler durch einen Spalt voneinander getrennt sein.
Die Offenbarung umfasst weiter auch eine Baugruppe eines optischen Systems mit
- einem Spiegelarray mit einer Mehrzahl von Spiegelelementen, die auf einem ersten Träger angeordnet sind, welcher Ansteuerungs-Zuleitungen zu den Spiegelelementen aufweist;
- einem ersten Wärmetransportpfad, über welchen im Betrieb des optischen Systems Wärme von dem Spiegelarray zu einem Kühler abführbar ist; und
- wenigstens einem zweiten Wärmetransportpfad, über welchen im Betrieb des optischen Systems Wärme von dem Spiegelarray zu einem Kühler abführbar ist;
- wobei der erste Wärmetransportpfad und der wenigstens eine zweite Wärmetransportpfad wenigstens bereichsweise voneinander räumlich separiert sind.
Dabei kann gemäß der Offenbarung der erste Wärmetransportpfad über eine Interface-Komponente verlaufen, welche aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 10 W/(m K), insbesondere 150 W/(m K), weiter insbesondere wenigstens 400 W/(m K), hergestellt ist. Gemäß einer Ausführungsform verläuft der wenigstens eine zweite Wärmetransportpfad vom Spiegelarray über den ersten Träger und die Interface-Kompo- nente zu einem Kühler. Dabei kann es sich insbesondere um einen von dem zum ersten Wärmetransportpfad gehörigen (ersten) Kühler räumlich separierten zweiten Kühler handeln. Der zweite Wärmetransportpfad kann zusätzlich oder alternativ zum ersten Träger auch über einen (im Weiteren noch beschriebenen) zweiten Träger verlaufen.
Des Weiteren kann der erste Wärmetransportpfad und/oder der zweite Wärmetransportpfad wie im Weiteren beschrieben auch über ein oder mehrere thermische Interfacematerialien (TIM = Thermal Interface Material“) verlaufen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Interface-Komponente direkt an diesem Kühler (bzw. an dem vom ersten Kühler separierten zweiten Kühler) befestigt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Baugruppe einen zweiten Träger auf, welcher den ersten Träger an die Interface-Komponente über wenigstens ein Festkörpergelenk mechanisch koppelt. Über diesen zweiten Träger und dessen Ankopplung über das Festkörpergelenk können insbesondere Auswirkungen einer Fehlanpassung (engl.: „mismatch“) der thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE = „Coefficient of Thermal Expansion“) zwischen den Materialien des ersten Trägers (beispielsweise einem keramischen Material) und der Interface-Komponente (beispielsweise einem metallischen Material wie z.B. Kupfer (Cu)) reduziert bzw. minimiert werden. Des Weitern kann über das Festkörpergelenk eine mechanische und/oder thermale Entkopplung bewirkt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Träger aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 40 W/(m K) hergestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf den Einsatz eines solchen Materials mit vergleichsweise schlechter Wärmeleitfähigkeit beschränkt. So kann es sich insbesondere im Falle einer über ein Festkörpergelenk bewirkten thermalen Entkopplung bei dem Material für den zweiten Träger auch um ein gut wärmeleitfähiges Material (z.B. auch um das gleiche Material wie beim ersten Träger) handeln, um insoweit Unterschiede zwischen den jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien des ersten und des zweiten Trägers zu vermeiden.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein dem Kühler des zweiten Wärmetransportpfades zugewandter Abschnitt der Interface-Komponente von einem dem ersten Träger zugewandten Abschnitt der Interface-Komponente über einen Abschnitt von reduzierter Wärmeleitung (z.B. in Form eines Festkörpergelenks) wenigstens teilweise thermal entkoppelt. Hierdurch kann insbesondere wie im Weiteren noch näher beschrieben eine Ausgestaltung der wenigstens zwei separaten Wärmetransportpfade mit separierten Kreisläufen für das Kühlmedium (z.B. Wasser) und ggf. mit unterschiedlichen Temperaturen des Kühlmediums betreibbaren Kühlern ermöglicht werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Interface-Komponente von dem Kühler des zweiten Wärmetransportpfades über wenigstens ein Entkopplungselement mechanisch entkoppelt.
Gemäß einer Ausführungsform verläuft der wenigstens eine zweite Wärmetransportpfad über wenigstens eine Heatpipe. Auch diese Heatpipe kann über ein oder mehrere thermische Interfacematerialien (TIM) angebunden werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Thermalwiderstand dieser Heatpipe variabel einstellbar.
Gemäß einer Ausführungsform ist die wenigstens eine Heatpipe direkt an dem Kühler (gegebenenfalls über ein oder mehrere thermische Interfacematerialien (TIM)) befestigt.
Gemäß einer Ausführungsform verlaufen der erste Wärmetransportpfad und/oder der wenigstens eine zweite Wärmetransportpfad durch in der Baugruppe integrierte Elektronik-Komponenten. Dabei kann ein Toleranzausgleich über ebenfalls im Wärmetransportpfad befindliche thermische Interfacematerialien (TIM) erzielt werden. Gemäß einer Ausführungsform ist im ersten Wärmetransportpfad und im zweiten Wärmetransportpfad ein gemeinsamer Kühler vorgesehen.
Gemäß einer Ausführungsform sind im ersten Wärmetransportpfad und im zweiten Wärmetransportpfad voneinander separierte Kühler vorgesehen.
Gemäß einer Ausführungsform sind Kühlmedien dieser Kühler auf voneinander verschiedene Temperaturen einstellbar.
Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger und/oder zwischen dem zweiten Träger und der Interface-Komponente wenigstens ein zur teilweisen mechanischen Entkopplung mit einer Entkopplungsgeometrie ausgestaltetes Festkörpergelenk angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine in der Umgebung des Spiegelarrays vorhandene Vakuumatmosphäre gegen eine in der Umgebung des Kühlers des ersten Wärmetransportpfades und in der Umgebung des Kühlers des zweiten Wärmetransportpfades vorhandene Nicht-Vakuumatmosphäre (insbesondere unter Einsatz von Dichtungselementen) separiert.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Spiegelarray für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere von weniger als 15 nm, ausgelegt.
Die Erfindung betrifft weiter ein optisches System, insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit einer Baugruppe mit den vorstehend beschrieben Merkmalen, sowie auch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einem solchen optischen System.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
Figur 1 -2a schematische Darstellungen zur Erläuterung von Aufbau und Funktionsweise einer Baugruppe eines optischen Systems in einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2b-7 schematische Darstellungen zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Baugruppe; und
Figur 8 eine schematische Darstellung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Weiteren werden Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Baugruppe eines optischen Systems unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen von Fig. 1 -7 beschrieben, wobei die Baugruppe ein Spiegelarray mit einer Mehrzahl von Spiegelelementen aufweist. Diesen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass im Betrieb der Baugruppe bzw. des zugehörigen optischen Systems anfallende Wärme - sowohl infolge der auf das Spiegelarray auftreffenden elektromagnetischen Strahlung als auch infolge elektrischer Verlustleistung in den vorhandenen Elektronikkomponenten - über wenigstens zwei voneinander separate Wärmetransportpfade zu wenigstens einem Kühler abführbar ist.
Fig. 1 -2a zeigen zunächst schematische Darstellungen zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer erfindungsgemäßen Baugruppe sowie des der Erfindung zugrundeliegenden o.g. Prinzips in einer ersten Ausführungsform.
Gemäß Fig. 1 -2a ist ein Spiegelarray 1 10 auf einem Träger 1 1 1 befestigt. Bei dem Material des Trägers 1 11 kann es sich (ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) um ein keramisches Material von vergleichsweise guter Wärmeleitfähigkeit (z.B. größer als 100 W/(m-K)) handeln, z.B. eine Aluminiumnitrid-Keramik mit einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 170 W/(m K). Das Spiegelarray 1 10 weist eine Mehrzahl von Spiegelelementen in Form mikroelektromechanischer Systeme (sogenannter „MEMS-Spiegel“) auf, die in Fig. 1 der Einfachheit halber nicht im Detail dargestellt sind und deren jeweilige Spiegel in für sich bekannter Weise über (in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellte) Aktoren unabhängig voneinander verstellbar ausgestaltet sind, wozu entsprechende elektrische Zuleitungen (in Fig. 1 -2a nicht dargestellt) durch den Träger 1 1 1 zu dem Spiegelarray 1 10 geführt werden. Bei dem Träger 1 11 kann es sich hier sowie in den weiteren Ausführungsformen auch um eine Leiterkarte mit unterschiedlichen elektrischen Lagen und Kontaktierungen (Vias) handeln kann. In diesem Falle sind die Vias so angeordnet, dass der Träger 1 11 vakuumdicht gestaltet ist.
Die Baugruppe weist weiter eine Interface-Komponente 1 14 auf, die aus einem wärmeleitenden Material wie z.B. Kupfer (Cu) hergestellt ist. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 -2a (jedoch ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) weist die Interface-Komponente 1 14 zwei Abschnitte 114a, 114b auf, zwischen denen wiederum optional zur teilweisen thermalen Entkopplung voneinander ein Abschnitt 1 17 von reduzierter Wärmeleitung (welcher insofern auch als „Thermalgelenk“ oder als Festkörpergelenk bezeichnet werden kann, welches durch Schwächung des Querschnittes den Abschnitt 1 14b vom Abschnitt 1 14a sowohl thermisch als auch mechanisch entkoppelt) angeordnet ist. Die thermale Anbindung der Interface-Komponente 1 14 an den Träger 1 11 kann über ein thermisches Interfacematerial (TIM = Thermal Interface Material“) 1 15 erfolgen, wobei dieses Interfacematerial lediglich beispielhaft als (Wärmeleit-) Paste, Wärmeleitpad, Kleber, Folie etc. ausgestaltet sein kann.
Des Weiteren weist die Baugruppe gemäß Fig. 1 -2a einen zweiten Träger 1 12 auf. Eine mechanische Anbindung dieses zweiten Trägers 1 12 an die Interface- Komponente 1 14 erfolgt über ein Festkörpergelenk 1 13, über welches eine teilweise mechanische sowie thermale Entkopplung zur Vermeidung oder Reduzierung einer Übertragung mechanischer Spannungen bewirkt wird. Außerdem ist vorzugsweise auch der thermische Widerstand über das Festkörpergelenk 1 13 erhöht mit der Folge, dass über den zweiten Träger 1 12 keine (oder nur eine stark reduzierte) Wärmeableitung erfolgt. Infolge der über das Festkörpergelenk 1 13 bewirkten thermalen Entkopplung muss es sich dem Material für den zweiten Träger 1 12 nicht um ein Material mit vergleichsweise schlechter Wärmeleitfähigkeit handeln, so dass z.B. insoweit auch das gleiche Material wie beim ersten Träger 1 1 1 (beispielsweise eine Aluminiumnitrid-Keramik) verwendet werden kann, um insoweit Unterschiede zwischen den jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien des ersten und des zweiten Trägers zu vermeiden. Über das Festkörpergelenk 113 können Deformationen infolge des vorhandenen Unterschieds zwischen den jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizienten (d.h. eine „CTE-Fehlanpassung“, engl. „mismatch“, CTE = „Coefficient of Thermal Expansion“) des Materials des zweiten Trägers 1 12 (z.B. Keramik) und des Materials der Interface-Komponente 1 14 (z.B. Kupfer) vermieden oder reduziert werden.
Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Der zweite Träger kann vielmehr in Ausführungsformen (etwa bei fehlender oder unzureichender Entkopplung über ein Festkörpergelenk 1 13) auch aus einem Material von vergleichsweise schlechter Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein (z.B. eine Aluminiumoxid- Keramik mit einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 35 W/(m K)).
Ein erster Wärmetransportpfad verläuft gemäß Fig. 1 vom Spiegelarray 1 10 über den Träger 1 1 1 und die Interface-Komponente 114 zu einem die Interface- Komponente 114 (bzw. deren ersten Abschnitt 1 14a) umgebenden und von dieser durch einen Spalt getrennten ersten Kühler 121 . Die Erfindung ist hinsichtlich der konkreten Ausgestaltung dieses Kühlers 121 nicht weiter eingeschränkt, wobei in Fig. 1 -2a lediglich beispielhaft von einem Kühlfluid (z.B. Kühlwasser) durchströmbare Kühlkanäle 121 a angedeutet sind. Der erste Wärmetransportpfad kann auch über ein oder mehrere elektronische Bauteile verlaufen, wobei in Fig. 1 -2a lediglich beispielhaft eine am Träger 1 1 1 angebrachte Elektronik- Komponente 140 dargestellt ist. Die Elektronik-Komponente 140 kann (vergleichbar mit einer Leiterkarte) elektrische Verbindungen zum ersten Träger 1 1 1 aufweisen. Zur verbesserten thermalen Anbindung kann wie angedeutet auch zwischen dieser Elektronik-Komponente 140 und der Interface-Komponente 1 14 (bzw. deren erstem Abschnitt 1 14a) thermisches Interfacematerial (TIM) 1 15 vorgesehen sein.
In der Baugruppe gemäß Fig. 1 -2a verläuft zusätzlich zu dem ersten Wärmetransportpfad ein davon separater zweiter Wärmetransportpfad von dem Spiegelarray 1 10 und den Träger 1 1 1 zu einem zweiten Kühler 122 (welcher z.B. ebenfalls von Kühlfluid durchströmbare Kühlkanäle 122a aufweist), wobei dieser zweite Wärmetransportpfad (ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) über wenigstens eine Heatpipe 130 verläuft. Gemäß Fig. 2 ist diese Heatpipe 130 in eine Bohrung innerhalb des Trägers 1 1 1 eingesetzt und erstreckt sich bis in den zweiten Abschnitt 1 14b der Interface-Komponente 114, wobei die Fixierung der Heatpipe 130 sowohl an dem Träger 1 1 1 als auch an der Interface- Komponente 114 bzw. deren zweitem Abschnitt 1 14b zur Verbesserung des thermischen Übergangs wiederum über thermische Interfacematerialien (hier nicht dargestellt) erfolgen kann. Die Heatpipe 130 kann alternativ oder zusätzlich auch im zweiten Träger 1 12 angebracht sein. Dies kann z.B. vorteilhaft sein, falls der Träger 1 1 1 zu dünn ausgeführt ist, um den Kondensator der Heatpipe 130 anzuschließen. In weiteren Ausführungsformen können auch mehrere Heat- pipes 130 zur Realisierung des zweiten Wärmetransportpfades vorgesehen sein. Ferner kann in weiteren Ausführungsformen die Heatpipe 130 auch direkt am Kühler 122 (d.h. ohne insoweit thermische Übergangsstellen bzw. thermische Interfacematerialien innerhalb der Interface-Komponente zu benötigen) fixiert sein.
Die Erfindung ist nicht auf den in Fig. 2a dargestellten Einsatz von einer oder mehreren Heatpipes 130 zur Bereitstellung des zweiten Wärmetransportpfades beschränkt. Es kann in weiteren Ausführungsformen der zweite Wärmetransportpfad auch als serieller Wärmetransportpfad durch die im Träger 1 1 1 sowie in den daran mechanisch angebundenen Komponenten vorhandene Wärmeleitung realisiert werden.
Mit „142 ist in Fig. 1 eine Leiterplatte bezeichnet, über welche der Träger 1 1 1 mitsamt der darin befindlichen elektrischen Zuleitungen mit einer entsprechenden Ansteuerungselektronik (nicht dargestellt) elektrisch verbunden ist, wobei im Ausführungsbeispiel durch Einsatz eines Steckverbinders 141 ein Auswechseln der Leiterplatte 142 ohne Austausch der gesamten Einheit von Spiegelarray 1 10 und Träger 1 11 ermöglicht wird.
Wie durch die in Fig. 1 -2a in horizontaler bzw. vertikaler Richtung eingezeichneten Pfeile dargestellt wird im Betrieb der Baugruppe bzw. des zugehörigen optischen Systems anfallende Wärme - sowohl infolge der auf das Spiegelarray 1 10 auftreffenden elektromagnetischen Strahlung als auch infolge elektrischer Verlustleistung in den vorhandenen Elektronikkomponenten - zum einen gemäß Fig. 1 entlang des ersten Wärmetransportpfades vom Spiegelarray 1 10 über den T räger 1 1 1 und die Interface-Komponente 1 14 bzw. deren ersten Abschnitt 1 14a an den ersten Kühler 121 übertragen, und zum anderen entlang des zweiten Wärmetransportpfades vom Spiegelarray 1 10 über den Träger 1 1 1 und die Heatpipe 130 in den zweiten Abschnitt 1 14b der Interface-Komponente 1 14 geleitet und von dieser an den zweiten Kühler 122 übertragen.
Der dem Kühler 122 zugewandte Abschnitt 1 14b der Interface-Komponente 1 14 kann zur Bereitstellung eines möglichst guten thermischen Übergangs an dem Kühler 122 direkt befestigt (z.B. verschraubt) sein und kann vom ersten Abschnitt 114a der Interface-Komponente 1 14 über den Abschnitt 1 17 von reduzierter Wärmeleitung („Thermalgelenk“ bzw. Festkörpergelenk) thermal entkoppelt sein. Infolge dieser thermalen Entkopplung können auf Seiten des Kühlers 122 z.B. vergleichsweise geringere Temperaturen realisiert werden, ohne dass diese zu einer Deformation der Spiegelelemente des Spiegelarrays 1 10 führen.
Infolge der Ausgestaltung des ersten und zweiten Wärmetransportpfades mit unterschiedlichen separaten Kühlern 121 , 122 können diese Kühler 121 , 122 mit voneinander verschiedenen Temperaturen betrieben werden, wobei je nach konkretem Einsatzszenario die Temperatur des zweiten Kühlers 122 größer oder auch kleiner als die Temperatur des ersten Kühlers 121 gewählt werden kann. Auf diese Weise kann insbesondere dem Umstand Rechnung getragen werden, dass für eine ordnungsgemäße Funktion der Heatpipe 130 die Temperaturdifferenz an deren beiden Endabschnitten (also im Ausführungsbeispiel die Temperaturdifferenz zwischen dem Träger 1 1 1 bzw. 1 12 und dem Kühler 122 bzw. dem diesem Kühler 122 zugewandten Abschnitt 1 14b der Interface-Komponente 1 14) eine gewisse Grenze überschreiten muss. Beispielsweise kann es in manchen Einsatzszenarien gewünscht sein, dass die Heatpipe 130 erst bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur auf Seiten des Trägers 1 11 wirksam ist, in welchem Falle dann die Temperatur des Kühlers 122 größer als die Temperatur des Kühlers 121 gewählt werden kann. Hingegen kann ein geringerer Wert der Temperatur des Kühlers 122 im Vergleich zur Temperatur des Kühlers 121 sinnvoll sein, sofern die Heatpipe 130 jederzeit bzw. während des gesamten Betriebs der Baugruppe wirksam sein soll.
Die Erfindung ist nicht auf den anhand von Fig. 1 -2a beschriebenen Einsatz von zwei separaten Kühlern 121 , 122 in den wenigstens zwei Wärmetransportpfaden beschränkt. So kann - wie im Weiteren noch anhand von Fig. 4 und Fig. 5 beschrieben - in Ausführungsformen auch nur ein gemeinsamer Kühler für die wenigstens zwei Wärmetransportpfade vorgesehen sein, wobei dann auch die vorstehend beschriebene Unterteilung der Interface-Komponente 1 14 in Abschnitte 1 14a, 1 14b sowie deren thermale Entkopplung voneinander über den Abschnitt 117 von reduzierter Wärmeleitung entfallen kann. Fig. 2b zeigt eine mögliche Abwandlung der Ausführungsform von Fig. 1 -2a, bei welcher die Heatpipe (in Fig. 2b mit „130‘“ bezeichnet) zusätzlich zur Befestigung am ersten Träger 1 1 1 auch am zweiten Träger (in Fig. 2b mit „1 12‘“ bezeichnet) befestigt ist.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Baugruppe, wobei im Vergleich zu Fig. 1 -2a analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „200“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 unterscheidet sich dabei von derjenigen aus Fig. 1 -2a dadurch, dass die Heatpipe 330 sich nicht bis zum Träger 31 1 erstreckt, sondern in der Interface-Komponente 314 bzw. deren dem Träger 31 1 zugewandten ersten Abschnitt 314a endet und dort befestigt ist.
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Baugruppe, wobei im Vergleich zu Fig. 1 -2a analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „300“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Gemäß Fig. 4 ist wie schon erwähnt für die beiden vorstehend beschriebenen Wärmetransportpfade lediglich ein gemeinsamer Kühler 423 vorgesehen, welcher wiederum lediglich beispielhaft mit jeweils von einem Kühlfluid (z.B. Kühlwasser) durchströmbaren Kühlkanälen 423a ausgestaltet sein kann. Gemäß Fig. 4 erfolgt somit die Wärmeabfuhr sowohl im ersten Wärmetransportpfad von der Interface-Komponente 414 über den zum Kühler 423 hin verbleibenden Spalt als auch im zweiten Wärmetransportpfad über die Heatpipe 430 und die spaltlose direkte Anbindung der Interface-Komponente 414 an den Kühler 423 an ein- und denselben Kühler 423, so dass auch die vorstehend anhand von Fig. 1 -3 jeweils dargestellte Unterteilung der Interface- Komponente in voneinander thermal entkoppelte Abschnitte entfallen kann.
Auch in der gemäß Fig. 4 vorhandenen Ausgestaltung mit nur einem - beiden Wärmetransportpfaden gemeinsamen - Kühler 423 kann die mechanische Fixierung und thermale Anbindung der Heatpipe 430 analog zu Fig. 3 innerhalb der Interface-Komponente 414 (anstelle der in Fig. 4 dargestellten Anbindung im Träger 41 1 und/oder 412) erfolgen.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Baugruppe, wobei im Vergleich zu Fig. 4 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Gemäß Fig. 5 ist zusätzlich zur analog zu Fig. 4 erfolgenden Bereitstellung von zwei separaten Wärmetransportpfaden eine Entkopplung der erfindungsgemäßen Wärmeleitung von der mechanischen Positionierung realisiert. Somit erfolgt gemäß Fig. 5 die mechanische Positionierung bzw. Ausrichtung des Spiegelarrays 510 über einen thermisch nicht beanspruchten mechanischen Positionierungspfad, welcher im konkreten Ausführungsbeispiel von einem am zweiten Trägers 512 vorgesehenen Anschlag 519 über den zweiten Träger 512 und den ersten Träger 51 1 zum Spiegelarray 510 verläuft. Somit bleiben in den erfindungsgemäßen Wärmetransportpfaden verursachte thermisch induzierte Deformationen ohne Auswirkungen auf die Positionsgenauigkeit bzw. Stabilität der Spiegelelemente des Spiegelarrays 51 1 .
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Baugruppe, wobei im Vergleich zu Fig. 5 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Dabei ist das Gelenk 617 in Richtung der Kraftwirkung mit ausreichender Steifigkeit ausgelegt, so dass der Abschnitt 614b sich über die Kraft F an den Kühler 623 anlegen kann und zugleich die Kraft für die Verpressung des Dichtelements 618 groß genug ist.
Gemäß Fig. 6 weist der zweite Träger 612 eine Anschlagfläche an den Kühler 623 auf. Die mechanische Fixierung des zweiten Trägers 612 am ersten Träger 61 1 kann als Lötverbindung, Schweißverbindung, Klebeverbindung oder über andere Fügeverfahren erfolgen. Des Weiteren kann auch die mechanische Fixierung des zweiten T rägers 612 an der Interface-Komponente 614 bzw. deren erstem Abschnitt 614a als Lötverbindung, Schweißverbindung oder Klebeverbindung erfolgen. Das Festkörpergelenk 613 dient hierbei zur teilweisen mechanischen sowie thermalen Entkopplung. Ein weiteres Festkörpergelenk (in Fig. 6 nicht dargestellt) kann zwischen dem zweiten Träger 612 und dem Kühler 623 vorgesehen sein, um eine mechanische Überbestimmtheit zu vermeiden bzw. reduzieren. Mit „618“ ist ein Dichtelement dargestellt, welches z.B. bei einer Verschraubung der Baugruppe, bei der die Anschlagfläche der Interface-Kom- ponente 614 bzw. deren zweitem Abschnitt 614b am Kühler 623 befestigt wird, verpresst wird. Der als Festkörpergelenk ausgelegte Abschnitt 617 ist dabei in der Ausführungsform von Fig. 6 so ausgelegt, zum einen die Verbindung zwischen dem zweiten Abschnitt 614b der Interface-Komponente 614 und dem Kühler 623 ermöglicht wird. Zugleich ist der als Festkörpergelenk ausgelegte Abschnitt 617 so steif ausgelegt, dass der zweite Träger 612 am Kühler 623 anliegen kann und das Dichtelement 618 verpressen kann.
Zur Bereitstellung einer Lötverbindung zwischen dem ersten Träger 61 1 und dem zweiten Träger 612 können, falls der Träger 611 und/oder der Träger 612 als keramischer Träger bzw. Leiterplatte ausgeführt ist bzw. sind, die zum Löten benötigten metallischen Materialien bereits in die jeweiligen Bauteile entsprechend den Trägern 61 1 , 612 eingesintert werden. Hierbei kann auch die zur Bereitstellung des zur mechanischen Entkopplung dienenden Festkörpergelenks geeignete Entkopplungsgeometrie erzeugt werden. Zur Veranschaulichung zeigt Fig. 7 in schematischer Darstellung eine Detailansicht, wobei im Vergleich zu Fig. 6 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Mit „724“ sind Lötstellen zwischen dem ersten Träger 71 1 und dem zweiten Träger 712 bezeichnet. Dabei kann in der mechanischen Verbindung zwischen dem ersten Träger 71 1 und dem zweiten Träger 712 ebenfalls ein Festkörpergelenk ausgebildet werden, welches wiederum in die jeweils eingesinterten metallischen Materialien bzw. Bereiche bereits auf Seiten des ersten Trägers 71 1 und/oder auf Seiten des zweiten Trägers 712 (durch Ausbildung einer entsprechenden Entkopplungsgeometrie) integriert sein kann. Mit „725“ sind metallische Einsätze für Gewinde bezeichnet. Diese Einsätze 725 können, falls der zweite Träger 712 aus keramischen Material hergestellt ist, eingesintert (und ansonsten auch eingeklebt) werden. Mit „726“ ist jeweils ein Entkopplungselement zur thermischen und/oder mechanischen Entkopplung bezeichnet.
Fig. 8 zeigt schematisch im Meridionalschnitt den möglichen Aufbau einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, in der die Erfindung beispielsweise realisierbar ist.
Gemäß Fig. 8 weist die Projektionsbelichtungsanlage 1 eine Beleuchtungseinrichtung 2 und ein Projektionsobjektiv 10 auf. Eine Ausführung der Beleuchtungseinrichtung 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- bzw. Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zur sonstigen Beleuchtungseinrichtung separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst die Beleuchtungseinrichtung die Lichtquelle 3 nicht.
Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikel- verlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar. In Fig. 8 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 Fig. 8 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Das Projektionsobjektiv 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 1 1 in einer Bildebene 12. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 1 1 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, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich zum Beispiel um eine Plasmaquelle, eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle oder um einen Freie-Elektronen-La- ser („Free-Electron-Laser“, FEL) handeln. Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt und propagiert durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18 in die Beleuchtungsoptik 4. Die Beleuchtungsoptik 4 weist einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20 (mit schematisch angedeuteten Facetten 21 ) und einen zweiten Facettenspiegel 22 (mit schematisch angedeuteten Facetten 23) auf. Diese Facettenspiegel können insbesondere in der erfindungsgemäßen Weise realisiert sein.
Das Projektionsobjektiv 10 weist eine Mehrzahl von Spiegeln Mi (i= 1 , 2, ...) auf, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind. Bei dem in der Fig. 8 dargestellten Beispiel weist das Projektionsobjektiv 10 sechs Spiegel M1 bis M6 auf. 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 weisen jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16 auf. Bei dem Projektionsobjektiv 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Das Projektionsobjektiv 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.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung in einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage beschränkt. Insbesondere kann die Erfindung auch in einer für den Betrieb im DUV (d.h. bei Wellenlängen kleiner als 250 nm, insbesondere kleiner als 200 nm) ausgelegten Projektions- belichtungsanlage oder auch in einem anderen optischen System vorteilhaft angewendet werden.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.

Claims

Patentansprüche
1 . Baugruppe eines optischen Systems, mit
• einem Spiegelarray (110, 310, 410, 510, 610) mit einer Mehrzahl von Spiegelelementen, die auf einem ersten Träger (11 1 , 31 1 , 41 1 , 511 , 61 1 ) angeordnet sind, welcher Ansteuerungs-Zuleitungen zu den Spiegelelementen aufweist;
• einem ersten Wärmetransportpfad, über welchen im Betrieb des optischen Systems Wärme von dem Spiegelarray (1 10, 310, 410, 510, 610) zu einem Kühler (121 , 321 , 423, 523, 623) abführbar ist; und
• wenigstens einem zweiten Wärmetransportpfad, über welchen im Betrieb des optischen Systems Wärme von dem Spiegelarray (100, 310, 410, 510, 610) zu einem Kühler (122, 322, 423, 523, 623) abführbar ist;
• wobei der erste Wärmetransportpfad und der wenigstens eine zweite Wärmetransportpfad wenigstens bereichsweise voneinander räumlich separiert sind;
• wobei der erste Wärmetransportpfad über eine Interface-Komponente (1 14, 314, 414, 514, 614) verläuft; und
• wobei der erste Wärmetransportpfad vom Spiegelarray (1 10, 310, 410, 510, 610) über den ersten Träger (11 1 , 31 1 , 41 1 , 51 1 , 611 ) und die Interface-Komponente (1 14, 314, 414, 514, 614) zu einem die Interface-Komponente umgebenden Kühler (121 , 321 , 423, 523, 623) verläuft.
2. Baugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetransportpfad und der wenigstens eine zweite Wärmetransportpfad unterschiedliche Funktionsprinzipien zur Wärmeableitung aufweisen.
3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Interface-Komponente (1 14, 314, 414, 514, 614) aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 10 W/(m-K), insbesondere wenigstens 150 W/(m-K), weiter insbesondere wenigstens 400 W/(m-K), hergestellt ist. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetransportpfad ebenfalls über die Interface-Kompo- nente (1 14, 314, 414, 514, 614) verläuft. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine zweite Wärmetransportpfad vom Spiegelarray (1 10, 310, 410, 510, 610) über den ersten Träger (1 1 1 , 31 1 , 41 1 , 51 1 , 61 1 ) und die Interface-Komponente (1 14, 314, 414, 514, 614) zu einem Kühler (122, 322, 423, 523, 623) verläuft. Baugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Interface- Komponente (1 14, 314, 414, 514, 614) direkt an diesem Kühler (122, 322, 423, 523, 623) befestigt ist. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen zweiten Träger (1 12, 312, 412, 512, 612) aufweist, welcher den ersten Träger (1 11 , 311 , 41 1 , 51 1 , 61 1 ) an die Interface-Komponente (1 14, 314, 414, 514, 614) über wenigstens ein Festkörpergelenk (1 13, 313, 413, 513, 613) mechanisch koppelt. Baugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Träger (1 12, 312, 412, 512, 612) aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 40 W/(m K) hergestellt ist. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Kühler (122, 322) des zweiten Wärmetransportpfades zugewandter Abschnitt (1 14b, 314b) der Interface-Komponente (1 14, 314) von einem dem ersten Träger (1 1 1 , 31 1 ) zugewandten Abschnitt (1 14a, 314a) der Interface-Komponente (1 14, 314) wenigstens teilweise mechanisch und/oder thermal, über einen Abschnitt (1 17, 317) von reduzierter Wärmeleitung, entkoppelt ist.
10. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Interface-Komponente (1 14, 314, 414, 514, 614) von dem Kühler (122, 322, 423, 523, 623) des zweiten Wärmetransportpfades über wenigstens ein Entkopplungselement mechanisch entkoppelt ist.
1 1 . Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine zweite Wärmetransportpfad über wenigstens eine Heatpipe (130, 330, 430, 530, 630) verläuft.
12. Baugruppe nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Thermalwiderstand dieser Heatpipe (130, 330, 430, 530, 630) variabel einstellbar ist.
13. Baugruppe nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Heatpipe (130, 330, 430, 530, 630) direkt an dem Kühler (122, 322, 423, 523, 623) befestigt ist.
14. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetransportpfad und/oder der wenigstens eine zweite Wärmetransportpfad über eine Elektronik-Komponente (140, 340, 440, 540, 640) verlaufen.
15. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Wärmetransportpfad und im zweiten Wärmetransportpfad ein gemeinsamer Kühler (423, 523, 623) vorgesehen ist.
16. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Wärmetransportpfad und im zweiten Wärmetransportpfad voneinander separierte Kühler (121 , 122, 321 , 322) vorgesehen sind.
17. Baugruppe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Kühlmedien dieser Kühler (121 , 122, 321 , 322) auf voneinander verschiedene Temperaturen einstellbar sind. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Träger (1 1 1 , 31 1 , 41 1 , 51 1 , 61 1 ) und dem zweiten Träger (112, 312, 412, 512, 612) und/oder zwischen dem zweiten Träger (1 12, 312, 412, 512, 612) und der Interface-Komponente (1 14, 314, 414, 514, 614) wenigstens ein zur teilweisen mechanischen Entkopplung mit einer Entkopplungsgeometrie ausgestaltetes Festkörpergelenk angeordnet ist. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine in der Umgebung des Spiegelarrays (1 10, 310, 410, 510, 610) vorhandene Vakuumatmosphäre gegen eine in der Umgebung des Kühlers (121 , 321 , 423, 523, 623) des ersten Wärmetransportpfades und in der Umgebung des Kühlers (122, 322, 423, 523, 623) des zweiten Wärmetransportpfades vorhandene Nicht-Vakuumatmosphäre separiert ist. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelarray (1 10, 310, 410, 510, 610) für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere von weniger als 15 nm, ausgelegt ist. Optisches System, insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit einer Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einem optischen System nach Anspruch 21 .
PCT/EP2023/079311 2022-11-18 2023-10-20 Baugruppe eines optischen systems WO2024104719A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022212277.1A DE102022212277A1 (de) 2022-11-18 2022-11-18 Baugruppe eines optischen Systems
DE102022212277.1 2022-11-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024104719A1 true WO2024104719A1 (de) 2024-05-23

Family

ID=88697471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/079311 WO2024104719A1 (de) 2022-11-18 2023-10-20 Baugruppe eines optischen systems

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022212277A1 (de)
WO (1) WO2024104719A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022212277A1 (de) 2022-11-18 2024-05-23 Carl Zeiss Smt Gmbh Baugruppe eines optischen Systems

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005026843A2 (en) 2003-09-12 2005-03-24 Carl Zeiss Smt Ag Illumination system for a microlithography projection exposure installation
DE102008009600A1 (de) 2008-02-15 2009-08-20 Carl Zeiss Smt Ag Facettenspiegel zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikro-Lithographie
DE102012200733A1 (de) 2012-01-19 2013-01-24 Carl Zeiss Smt Gmbh Spiegelanordnung, insbesondere zum Einsatz in einem optischen System, insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
WO2015124553A1 (de) * 2014-02-21 2015-08-27 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur beleuchtung eines objektfeldes einer projektionsbelichtungsanlage
DE102014203144A1 (de) 2014-02-21 2015-08-27 Carl Zeiss Smt Gmbh Baugruppe eines optischen Systems, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
US9658542B2 (en) 2013-10-14 2017-05-23 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical element
DE102022212277A1 (de) 2022-11-18 2024-05-23 Carl Zeiss Smt Gmbh Baugruppe eines optischen Systems

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005026843A2 (en) 2003-09-12 2005-03-24 Carl Zeiss Smt Ag Illumination system for a microlithography projection exposure installation
DE102008009600A1 (de) 2008-02-15 2009-08-20 Carl Zeiss Smt Ag Facettenspiegel zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikro-Lithographie
DE102012200733A1 (de) 2012-01-19 2013-01-24 Carl Zeiss Smt Gmbh Spiegelanordnung, insbesondere zum Einsatz in einem optischen System, insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
US9658542B2 (en) 2013-10-14 2017-05-23 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical element
WO2015124553A1 (de) * 2014-02-21 2015-08-27 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur beleuchtung eines objektfeldes einer projektionsbelichtungsanlage
DE102014203144A1 (de) 2014-02-21 2015-08-27 Carl Zeiss Smt Gmbh Baugruppe eines optischen Systems, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
DE102022212277A1 (de) 2022-11-18 2024-05-23 Carl Zeiss Smt Gmbh Baugruppe eines optischen Systems

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022212277A1 (de) 2024-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2024104719A1 (de) Baugruppe eines optischen systems
WO2015120977A1 (de) Lagerelement und system zum lagern eines optischen elements
WO2024104727A1 (de) Baugruppe eines optischen systems
DE102018203925A1 (de) Strahlformungs- und Beleuchtungssystem für eine Lithographieanlage und Verfahren
DE102012200733A1 (de) Spiegelanordnung, insbesondere zum Einsatz in einem optischen System, insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
DE102013223017A1 (de) Optisches Modul
DE102009045193A1 (de) Optische Anordnung in einem optischen System, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
WO2024149822A1 (de) Optisches system, lithographieanlage und verfahren zum herstellen eines optischen systems
DE102018123328B4 (de) Baugruppe eines optischen Systems, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen optischen Systems
WO2024149823A1 (de) Optisches system und lithographieanlage
DE102017214441A1 (de) Baugruppe eines optischen Systems, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
DE102022210205A1 (de) Adaptiver Spiegel mit temperierten Aktuatoren
DE102020203713A1 (de) Entkopplungsgelenk zur mechanischen Lagerung eines optischen Elements
DE102018218998A1 (de) Komponente und lithographieanlage
DE102022209902A1 (de) Bipod, optisches system und projektionsbelichtungsanlage
WO2022053237A1 (de) Baugruppe eines optischen systems für die mikrolithographie
DE102022211906A1 (de) Baugruppe einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
DE102022211559A1 (de) Kontaktierung einer elektrischen Komponente in einem optischen Element
DE102019200358A1 (de) Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie mit Mitteln zur Reduzierung des Wärmeübertrags
DE102012200736A1 (de) Spiegelanordnung, insbesondere zum Einsatz in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
DE102013204305A1 (de) Anordnung zur Aktuierung wenigstens eines Elementes in einem optischen System
DE102017211864A1 (de) Baugruppe, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
DE102022204014B3 (de) Temperaturinsensitiver Aktuator und Deformationsspiegel
DE102022208651A1 (de) Baugruppe eines optischen Systems für die Mikrolithographie
WO2024121019A1 (de) Spiegelanordnung mit gekühlten spiegelelementen und lithographiesystem

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23801308

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1