DE102018200178A1

DE102018200178A1 - Projektionsbelichtungsanlage mit reduzierter parasitärer Deformation von Komponenten

Info

Publication number: DE102018200178A1
Application number: DE102018200178.2A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Weber; Marwene Nefzi
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2018-01-08
Filing date: 2018-01-08
Publication date: 2019-01-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Halbleiterlithographie, mit einer Kinematik (30), welche an mindestens einem Haltepunkt (40) mit einer Komponente (50) der Projektionsbelichtungsanlage (1) verbunden ist und die Komponente (50) mit einer Tragstruktur (32) verbindet, wobei Mittel vorhanden sind, um während einer Bewegung der Kinematik (30) die am Haltepunkt (40) in die Komponente (50) eingebrachten resultierenden Kräfte und Momente zu minimieren, wobei die Mittel mindestens einen Aktuator (33.3) zur Änderung der Geometrie der Kinematik (30) umfassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie.
Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie mit Halte- und Positioniereinrichtungen für optische Elemente sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Die zur Abbildung verwendeten optischen Komponenten für die oben beschriebene Anwendung, bei denen es sich insbesondere um Spiegel handeln kann, müssen mit höchster Präzision positioniert werden, um eine ausreichende Abbildungsqualität gewährleisten zu können.
Aus der US 5 986 827 A ist ein Manipulator bzw. eine Hub- und Kippvorrichtung für ein optisches Element bekannt. Der Manipulator weist drei identische Federeinheiten, eine Struktur, auf welcher die Federeinheiten gelagert sind, und drei Linearaktuatoren auf. Für den Hub- und Kippmechanismus ist ein Innenring, welcher das optische Element trägt, mit drei sogenannten Bipoden vorgesehen, welche je zwei V-förmig angeordnete Stäbe mit Federgelenken an ihren Enden umfassen. Diese sind an einem Ende miteinander verbunden und sollen hauptsächlich nur entlang ihrer Längsachse Kräfte übertragen. Das Ende eines jeden Bipoden, an dem die Stäbe zusammengeführt sind, ist jeweils an einem Hebel befestigt. Der Hebel ist drehbar gelagert und kann mit Stellschrauben fixiert werden. Durch Verkippen der jeweiligen Hebel mit den Stellschrauben kann der Innenring mitsamt dem optischen Element sowohl in der Höhe verstellt als auch verkippt werden.
Nachteilig an der in der US 986 827 A gezeigten Anordnung ist der sehr große Bauraumbedarf, der sich aus der Trennung von Bipod und Stellhebel ergibt. Da aus fertigungstechnischen Gründen die Bipoden und die Stellhebel aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt werden müssen, müssen die Bipod-Federgelenke auch die zusätzlichen Fertigungs- und Montagetoleranzen ausgleichen, weshalb die Bipoden relativ weich sind, so dass das von ihnen gelagerte Element unerwünscht zu Schwingungen angeregt werden kann
Weiterhin ist aus der DE 103 44 178 A1 der Anmelderin eine Halte- und Positioniervorrichtung für ein optisches Element bekannt. Diese zielt darauf ab, ein unerwünschtes Vibrieren des optischen Elements durch eine steife Anbindung zu unterdrücken. Die Halte- und Positioniervorrichtung kann durch eine Manipulatoreinheit zusätzlich die Längenunterschiede zwischen dem optischen Element und einem Grundkörper, mit dem die Manipulatoreinheit verbunden ist, bei einer Temperaturänderung ausgleichen. Hierdurch werden die Kräfte auf das optische Element nicht unerwünscht hoch und Deformationen oder gar Schädigungen des optischen Elements werden vermieden. Durch die Verwendung von Festkörpergelenken ist es ebenfalls möglich, Unebenheiten an Fügeflächen auszugleichen, ohne das optische Element in unerwünschter Weise zu deformieren.
Damit das optische Element möglichst steif gegen Schwingungen in seiner Ebene gelagert ist, kann auch vorgesehen sein, dass drei Manipulatoreinheiten derart angeordnet sind, dass ein Referenzpunkt im geometrischen Schwerpunkt des von den Manipulatoreinheiten aufgespannten Dreiecks liegt. Die derart ausgeführte Halte- und Positioniervorrichtung ermöglicht es, das optische Element exakt normal zu seiner Ebene zu verschieben und um zwei voneinander unabhängige Achsen in der Ebene zu kippen. Somit werden unerwünschte Abbildungsfehler bereits weitgehend vermieden.
Des Weiteren ist aus der WO 2006/000352 A1 der Anmelderin eine Halte- und Positioniervorrichtung für ein optisches Element bekannt. Die in der genannten Schrift beschriebene Vorrichtung soll eine möglichst steife Anbindung und Positionierung einer optischen Komponente in 6 Freiheitsgraden relativ zu anderen optischen Komponenten leisten, wobei die Verstellung mit Hilfe von Hebeln realisiert ist. Zur Minimierung der auf das optische Element wirkenden Kräfte und Momente sind Blattfedern vorhanden.
Trotz der vorstehend beschriebenen Vorsorgemaßnahmen lassen sich dennoch nicht alle radialen Kräfte bzw. radialen, tangentialen und axialen Drehmomente am optischen Element eliminieren, da die Manipulatoreinheiten mit Festkörpergelenkeinheiten aufgebaut sind, die zur Bewegung beziehungsweise Verformung Kräfte und Drehmomente benötigen. Die daraus resultierenden parasitären Lasten führen zu einer die Abbildungsgenauigkeit beeinträchtigenden Deformation des optischen Elements.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Projektionsbelichtungsanlage anzugeben, bei welcher die genannten störenden parasitären Lasten eliminiert bzw. diese bis auf ein vernachlässigbares Maß verringert sind.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie umfasst einer Kinematik, welche an mindestens einem Haltepunkt mit einer Komponente der Projektionsbelichtungsanlage verbunden ist und die Komponente mit einer Tragstruktur verbindet. Die Kinematik ist zur geführten Bewegung der Komponente in einer bestimmten Anzahl von Freiheitsgraden ausgebildet und umfasst ein Mittel, um während einer Bewegung der Kinematik die am Haltepunkt in die Komponente eingebrachten resultierenden Kräfte und Momente zu minimieren. Erfindungsgemäß umfassen die Mittel mindestens einen Aktuator zur Änderung der Geometrie der Kinematik.
Durch die so erreichbare aktive steuerbare Anpassung der bewegten Kinematik ergeben sich erweiterte Möglichkeiten zur Verringerung parasitärer Lasten. Insbesondere ergibt sich für EUV Systeme zudem die Möglichkeit, Aktuatorpins bzw. Bipodschenkel steifer zu gestalten. Auf diese Weise lassen sich höhere Regelbandbreiten erzielen, ohne die Deformationen von Spiegeloberflächen bei gleichen Verfahrwegen zu erhöhen.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Aktuator dazu eingerichtet, die Kinematik an mindestens einem dem Haltepunkt abgewandten Ende zu verschieben.
Insbesondere kann die Kinematik mindestens einen Schenkel umfassen und der Aktuator kann dazu eingerichtet sein, die Kinematik in Schenkellängsrichtung und an mindestens einem dem Haltepunkt abgewandten Ende in eine zweite Richtung, die von der Schenkellängsrichtung verschieden ist, zu verschieben.
Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass der Aktuator über einen Hebel mit der Kinematik verbunden ist.
Der Hebel ermöglicht, eine Übersetzung zwischen dem Aktuator und der Kinematik zu realisieren und den Aktuator vorteilhaft zu positionieren, wenn beispielsweise in Verlängerung der Kinematik kein Bauraum vorhanden ist. Die Kinematik kann weiterhin durch die Verwendung eines Hebels kompakter gestaltet werden und die Auswahl des Aktuators kann darüber hinaus durch eine geeignete Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Hebels vereinfacht werden.
In einer weiteren bevorzugten alternativer Ausgestaltung ist ein Drehgelenk des Hebels so angeordnet, dass eine Bewegung der Kinematik gleichzeitig zu einer Änderung der Geometrie der Kinematik führt.
Liegt das Drehgelenk auf dem Lot zur Schenkellängsachse durch ein Kippgelenk an dem, dem Haltepunkt abgewandten Ende der Kinematik, das auch als Fußpunkt der Kinematik bezeichnet wird, so verschiebt sich bei einer Drehung des Stellhebels um kleine Winkel um das Drehgelenk das Kippgelenk nur entlang der Schenkellängsachse.
Wird dagegen der Drehpunkt mit einem Versatz zum Lot zur Schenkellängsachse durch den Fußpunkt der Kinematik angeordnet, führt dies zu eine Längs- und zu einer Querverschiebung des Fußpunktes der Kinematik und damit zu einer Änderung der Geometrie der Kinematik.
Insbesondere kann es sich bei der Kinematik um einen Bipod mit zwei Bipodschenkeln handeln.
Das radiale Drehmoment durch die Deformation des nicht verfahrenen Schenkels des Bipods beim Verfahren eines Aktuators in Längsrichtung des anderen Bipodschenkels kann dann weitgehend eliminiert werden, indem der Schenkel, der in Schenkellängsrichtung verfahren wurde, ein gegengerichtetes gleich großes Biegemoment wie der benachbarte Schenkel in den Haltepunkt einleitet. Das Gegenbiegemoment kann durch eine Querbewegung des Schenkels zu seiner aktuierten Längsbewegung erzeugt werden. So bewirkt der Aktuator oder die Anordnung des Drehgelenkes für einen Schenkel sowohl eine Längsverschiebung als auch eine Querverschiebung, wodurch die jeweiligen Gelenke auf den Schenkeln gegensinnig gebogen werden.
Sind die beiden Biegemomente gleich groß, weil die Schenkel identisch aufgebaut sind, und die Querverschiebung eines Schenkels gleich groß ist wie die Querbewegung des weiteren Schenkels, dann heben sich die Biegemomente am Haltepunkt gegenseitig auf, so dass kein radiales Drehmoment in den Spiegel eingeleitet, und dieser dadurch nicht deformiert wird.

Der Unterschied zwischen einer Verschiebung des Bipodschenkels mit reinem Längsversatz und einer Verschiebung gemäß der erfinderischen Lösung mit einem Längs- und Querversatz wird mit einer FEM-Simulation verdeutlicht. Hierbei wird der Fuß eines Bipodschenkels in seiner Längsrichtung um 0.100 mm versetzt, während der Fuß des weiteren Bipodschenkels Längs- und Querrichtung insgesamt 0.141 mm versetzt wird, was einem Längsversatz von 0.100 mm und einem dazu senkrechten Querversatz von 0.100 mm entspricht. Die folgende Tabelle zeigt das Ergebnis.

Planplatte 200mm × 10mm; Zerodur			Längsversatz	Längs- & Querversatz
			0.100mm	0.141mm
Innerer Auswertedurchmesser	d1	(mm)	0.100	0.100
Äußerer Auswertedurchmesser	d2	(mm)	180.000	180.000
Auswertefläche	A12	(mm^2)	25446.893	25446.893
Anzahl Knoten	n	(--)	10757	10757
Fläche/Knoten	A knoten	(mm^2)	2.366	2.366
Maximum Normalyerschiebung	vni.max	(nm)	65557.000	65550.000
Minimum Normalverschiebung	vni.min	(nm)	-18400.000	-18398.000
Max./Min.-Differenz	delta.vni	(nm)	83957.000	83948.000
RMS ohne Zernike-Abzug	RMS.o	(nm)	29150.775	29147.401
RMS nach Abzug Zernike 1..4	RMS.def	(nm)	7.442	4.631
RMS nach Abzug Zernike 1...36	RMS.res	(nm)	0.409	0.309
Z-Versatz	Z1	(nm)	23567.916	23565.199
Kipp um minus y-Achse	Z2	(nm)	42417.941	42412.961
Kipp um x-Achse	Z3	(nm)	-6.690	20.103
Defokus	Z4	(nm)	-0.016	-0.039
2-Welligkeit	Z5	(nm)	13.322	13.410
2-Welligkeit	Z6	(nm)	-18.413	4.907
Koma	Z7	(nm)	-1.598	-1.629
Koma	Z8	(nm)	-2.117	-2.163
Sphaerische Aberration	Z9	(nm)	-0.001	-0.008
3-Welligkeit	Z10	(nm)	0.061	0.117
3-Welligkeit	Z11	(nm)	-5.411	-0.126
sek.2-Welligkeit	Z12	(nm)	-0.996	-1.003
sek.2-Welligkeit	Z13	(nm)	1.340	0.775
sek. Koma	Z14	(nm)	-0.007	-0.027
sek. Koma	Z15	(nm)	0.016	0.007
sek. sphaerische Aberration	Z16	(nm)	0.004	0.009

In der Tabelle wird der Unterschied in der Deformation deutlich. Durch den zusätzlichen Querversatz des aktuierten Bipodschenkels wird die Z6-Zweiwelligkeit um 73% von -18.413 nm auf 4.907 nm und die Z11-Dreiwelligkeit von -5.411 nm auf -0.126 nm reduziert. Die relativ hohe Z5-Zweiwelligkeit von etwa 13.4 nm in beiden Fällen rührt vom parasitären Tangentialmoment her, da eine große Z5-Deformation in den Lastfällen in der Tabelle, bei denen der Spiegel nur über axiale und tangentiale Kräfte gelagert wird, nicht auftritt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein Kompensationselement vorhanden sein, welches eine Bewegung der Kinematik derart unterstützt, dass Kräfte oder Momente, welche aufgrund der Eigensteifigkeit der Kinematik am Haltepunkt auf die Komponente einwirken, reduziert werden.
Hierfür kann die Kompensation von Tangentialmoment und Radialkraft durch ein aktives Kompensationselement, beispielsweise einen kraftgesteuerten Aktuator oder dadurch erfolgen, dass ein Kompensationselement mit negativer Steifigkeit verwendet wird, welches beispielsweise ein elastisches Element und eine Kinematik umfasst. Ein Element weist dann eine negative Steifigkeit auf, wenn es eine abschnittsweise fallende Kraft-Weg-Kennlinie besitzt. Hierdurch entsteht eine Kraft in Auslenkrichtung, die die Rückstellkraft eines Bipods wenigstens teilweise kompensiert.
In besonders bevorzugter Ausführungsform kann das Kompensationselement mindestens eine vorgespannte Blattfeder umfassen. Die jeweilige Auslenkung der Blattfedern wird zur Kompensation der Kräfte und Momente genutzt, welche aus der Eigensteifigkeit eines Bipoden resultieren.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann das Kompensationselement über einen Hebel mechanisch mit der Kinematik verbunden sein.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

1 den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die Erfindung verwirklicht sein kann,
2 exemplarisch eine aus dem Stand der Technik bekannte Manipulatoreinheit,
3a/b eine Detailansicht einer bekannten Manipulatoreinheit,
4 exemplarisch eine aus dem Stand der Technik bekannt Manipulatoreinheit,
5 eine Detailansicht einer bekannten Manipulatoreinheit,
6 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
7 eine Detailansicht der ersten Ausführungsform der Erfindung,
8 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
9 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise eines Kompensationsmechanismus für die parasitäre Radialkraft, und
10 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise eines Kompensationselementes für die parasitäre Radialkraft.

1 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie, in welcher die Erfindung Anwendung finden kann. Ein Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage 1 weist neben einer Lichtquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6 auf. Eine durch die Lichtquelle 3 erzeugte EUV-Strahlung 14 als optische Nutzstrahlung wird mittels eines in der Lichtquelle 3 integrierten Kollektors derart ausgerichtet, dass sie im Bereich einer Zwischenfokusebene 15 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 2 trifft. Nach dem Feldfacettenspiegel 2 wird die EUV-Strahlung 14 von einem Pupillenfacettenspiegel 16 reflektiert. Unter Zuhilfenahme des Pupillenfacettenspiegels 16 und einer optischen Baugruppe 17 mit Spiegeln 18, 19 und 20 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 2 in das Objektfeld 5 abgebildet.
Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Reticle 7, das von einem schematisch dargestellten Reticlehalter 8 gehalten wird. Eine lediglich schematisch dargestellte Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in eine Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Reticle 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 13 gehalten wird. Die Lichtquelle 3 kann Nutzstrahlung insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 30 nm emittieren.
Die Erfindung kann ebenso in einer DUV-Anlage verwendet werden, die nicht dargestellt ist. Eine DUV-Anlage ist prinzipiell wie die oben beschriebene EUV-Anlage 1 aufgebaut, wobei in einer DUV-Anlage Spiegel und Linsen als optische Elemente verwendet werden können und die Lichtquelle einer DUV-Anlage eine Nutzstrahlung in einem Wellenlängenbereich von 100 nm bis 300 nm emittiert.
Anhand der in 2 exemplarisch gezeigten aus dem Stand der Technik bekannten Manipulatoreinheit 30 soll nachfolgend die der Erfindung zugrunde liegende Problematik erläutert werden. Im gezeigten Beispiel ist die Manipulatoreinheit 30 als sogenannter Bipod mit einer Basis 32, zwei Aktuatoren 33.1, 33.2 und zwei Schenkeln 35.1 und 35.2 ausgeführt. Die Längsachsen der Schenkel 35.1 und 35.2 schneiden sich in einem Haltepunkt 40 an einem zu haltenden beziehungsweise zu bewegenden optischen Element, welches im gezeigten Beispiel als Spiegel 50 ausgeführt ist. Der Haltepunkt 40 ist dabei derjenige Punkt, an welchem Kräfte und Momente in den Spiegel 50 eingeleitet werden.
Wie durch die in der Figur nicht bezeichneten Doppelpfeile angedeutet verschieben die Aktuatoren 33.1 und 33.2 die Schenkel 35.1 und 35.2 entlang ihrer Längsachse gegenüber der Basis 32 so, dass sich am Haltepunkt 40 für den Spiegel 50 eine tangentiale und/oder axiale Verschiebung ergibt.
Jeder Schenkel 35.1 und 35.2 weist insgesamt vier Kippgelenke 34.1, 34.2, 34.3 und 34.4 auf, die den Schenkel in den beiden Querrichtungen nachgiebig gegenüber Translationen und Verkippungen machen. Dadurch übertragen die Schenkel 35.1 und 35.2 hauptsächlich eine Kraft entlang ihrer Längsrichtungen. Die Kippgelenke 34.1, 34.2, 34.3 und 34.4 sind im gezeigten Beispiel als Festkörpergelenke in der Art von Blattfedern ausgeführt. Die Wahl von Festkörpergelenken ist insbesondere deswegen vorteilhaft, weil derartige Gelenke kein Lagerspiel aufweisen und im Betrieb keinen Abrieb erzeugen, durch welchen Partikel die Abbildungsqualität des zugehörigen optischen Systems vermindern könnten.
Ein Nachteil dieser Bipodanordnung, bei der die Aktuatoren 33.1 und 33.2 die Schenkel 35.1 und 35.2 nur entlang ihrer Längsrichtung verschieben, sind einige parasitäre Lasten, die in den Spiegel 50 eingeleitet werden und zu einer Deformation des Spiegels 50 führen. Diese parasitären Lasten rühren insbesondere von den elastischen Eigenschaften der verwendeten Kippgelenke beziehungsweise Festkörpergelenke her, welche in der Art von Blattfedern 37 Rückstellkräfte ausüben.
Die Verhältnisse werden anhand der 3a und 3b noch einmal verdeutlicht. Wie in 3a dargestellt wird der Schenkel 35.1 mittels des Aktuators 33.1 entlang seiner Längsrichtung um den Weg v_längs verschoben, wobei der Schenkel 35.2 diese Verschiebung als Querbewegung durch eine „s-förmige Verbiegung“ seiner Gelenke 34.1 und 34.4 ausgleichen muss. Zugunsten der Übersichtlichkeit der Darstellung sind in der 3a die in der 2 dargestellten weiteren Gelenke nicht dargestellt.
Aus der schematischen Darstellung in 3b geht hervor, dass das Gelenk 34.4 auf dem Schenkel 35.2 um den Winkel +a gebogen wird, während das Gelenk 34.1 auf dem Schenkel 35.2 um den Winkel -a gebogen werden muss.
Daraus ergibt sich der Biegemomentenverlauf für den Schenkel 35.2 mit einem Nulldurchgang in der Mitte zwischen den Gelenken 34.1 und 34.4, unter der Voraussetzung, dass beide Gelenke die gleiche Biegesteifigkeit aufweisen. Während das Gelenk 34.1 auf dem Schenkel 35.2 durch das Biegemoment gebogen wird, muss das Gelenk 34.1 auf dem Schenkel 35.1 aus kinematischen Gründen gestreckt bleiben und kann damit kein Biegemoment übertragen. Da somit das Biegemoment für das Gelenk 34.1 auf dem Schenkel 35.2 nicht über den Schenkel 35.1 abgefangen werden kann, wird dieses radiale Biegemoment vom Spiegel 50 abgestützt, woraus eine Deformation des Spiegels 50 folgt.
Ähnliche Effekte ergeben sich für radiale Auslenkungen oder auch tangentiale Verkippungen des Bipod. Die dabei wirkenden vermeidbaren Deformationsmechanismen werden dadurch hervorgerufen, dass der Haltepunkt 40 auf dem Bipod nicht im Ursprung des Hauptachsensystems der Steifigkeit des Bipods liegt. Nur in diesem Fall werden alle vermeidbaren Deformationen ausgeschlossen. Der Ursprung des Hauptachsensystems bietet den besten Haltepunkt mit den geringsten Deformationen (unvermeidliche Deformationen). Liegt der Haltepunkt 40 nicht im Ursprung des Hauptachsensystems der Steifigkeit, können vermeidbare Deformationen teilweise aber nicht vollständig durch zusätzliche Aktuatorquerbewegungen kompensiert werden.
4 zeigt eine Kinematik nach dem Stand der Technik, bei der der Schenkel 35.2 in seiner Längsrichtung v_längs nicht wie bei 2 direkt über einen Aktuator 33.1, 33.2, sondern über einen Stellhebel 51.2, an dem der Aktuator 33.2 angreift, verschoben wird.
5 zeigt im Detail das Gelenk 34.5, welches so ausgeführt ist, das es als Drehgelenk für den Stellhebel 51.2 dient. Das Drehgelenk 34.5 liegt jeweils auf dem Lot 53 zur Schenkellängsachse 52 durch das Gelenk 34.4, so dass bei einer Drehung des Stellhebels 51.2 um kleine Winkel das Gelenk 34.4 nur eine Verschiebung v_längs entlang der Schenkellängsachse 52 auf den Schenkel 35.2 übertragen wird.
In einer vorteilhaften Ausführung sind die Gelenke 34.5 als Festkörpergelenke ausgeführt, die kein Lagerspiel und keine Verfahrhysterese aufgrund von Reibung haben.
6 zeigt eine erfindungsgemäße erste Ausführungsform der Manipulatoreinheit 30. Im Unterschied zum Stand der Technik aus Bild 5 liegt das Drehgelenk 34.5 nicht im Lot 53 zur Schenkellängsachse 52 durch das Gelenk 34.4, sondern ist um einen Versatz Δs zum Lot verschoben. Der Aufbau ist sonst identisch zu dem in 4 und 5.
Der Versatz Δs des im Detail in 7 dargestellten Drehgelenkes 34.5 gegenüber dem Gelenk 34.4 in Schenkellängsrichtung 52 bewirkt, dass zusätzlich zur Schenkellängsverschiebung v_längs auch gezielt Querverschiebungen v_quer auf den Schenkel 35.2 aufgebracht werden können, um die Biegemomente des nicht aktuierten Schenkels 35.1 und des Stellhebels 51.1 auszugleichen, so dass der Spiegel 50 an seinem Haltepunkt 40 kein radiales Moment abstützen muss.
Die durch die Drehung um das Drehgelenk 34.5 bewirkte Bewegung des Gelenkes 34.4, welches dem Fußpunkt des Schenkels entspricht, wird also in eine Komponente v_längs in Schenkelachsrichtung 52 und in eine Komponente v_quer in die Querrichtung aufgespaltet.
8 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung anhand einer weiteren exemplarischen Kinematik 30. Der Schenkel 35.1 wird hierbei direkt, also ohne Hebel, durch einen Aktuator 33.1 in seiner Längsrichtung verschoben. Darüber hinaus kann ein Aktuator 33.3 den Fußpunkt des Schenkels auch in der Querrichtung v_quer verschieben.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, kann der Aktuator (33.1, 33.2, 33.3) am Fußpunkt des Schenkels (35.1, 35.2) auch so ausgeführt sein, dass er den Schenkel (35.1, 35.2) sowohl in seiner Längsrichtung als auch in eine oder mehrere Querrichtungen bewegen kann.
Im gezeigten Beispiel wird so das radiale Biegemoment am Haltepunkt 40 beim Verfahren eines Aktuators gemäß 3 dadurch verringert, dass der Schenkel 35.1 in den Haltepunkt 40 ein entgegen gerichtetes gleich großes Biegemoment wie der Schenkel 35.2 einleitet. Das Gegenbiegemoment wird in der in der 8 gezeigten Ausführungsform durch eine Querbewegung des Schenkels 35.1 zu seiner aktuierten Längsbewegung erzeugt. Der Aktuator 33.1 bewirkt für den Schenkel 35.1 sowohl eine Längsverschiebung v_längs als auch eine Querverschiebung v_quer, wodurch das Gelenk 34.1 auf dem Schenkel 35.1 gegensinnig zum Gelenk 34.1 auf dem Schenkel 35.2 gebogen wird. Sind die beiden Biegemomente gleich groß, weil die Schenkel 35.1 und 35.2 identisch aufgebaut sind, und die Querverschiebung v_quer des Schenkels 35.1 gleich groß ist wie die Querbewegung des Schenkels 35.2, die der Längsbewegung des Schenkels 35.1 entspricht, dann heben sich die Biegemomente am Haltepunkt 40 gegenseitig auf, so dass kein radiales Drehmoment in den Spiegel 50 .eingeleitet und der Spiegel 50 dadurch nicht deformiert wird.
In den nachfolgend beschriebenen 9 und 10 wird eine Möglichkeit beschrieben, zusätzlich Deformationen in den Gelenken 34.2, 34.3, die auf radiale Verschiebungen und/oder tangentiale Kippung zurückgehen, zu verringern oder sogar vollständig zu eliminieren. Der gewünschte Effekt kann dadurch erreicht werden, dass der Bipod mit einem vorgespannten System versehen wird, welches denjenigen Kräften und Momenten, die seitens des Bipod selbst ausgeübt werden, über einen gewissen Bewegungsbereich hinweg bis hin zu einer vollständigen Kompensation der Kräfte und Momente entgegenwirkt. Im Idealfall kann dann das mittels des Bipod gelagerte optische Element in Aktuierungsrichtung des Bipoden über einen bestimmten Bereich hinweg kräfte- und momentenfrei bewegt werden.
9 zeigt in einer schematischen Darstellung einen mit der festen Welt verbundenen Bipoden 39 in nicht ausgelenkter Stellung. In dieser Stellung übt der Bipod 39 keine Kräfte oder Momente auf ein mit ihm am Haltepunkt 40 verbundenes, in der Figur nicht dargestelltes Element aus, welche auf die Eigensteifigkeit bzw. Eigenelastizität des Bipoden 39 zurück zu führen wären. Neben dem Bipoden 39 greift am Haltepunkt 40 der Hebel 38 an, welcher ferner über ein Entkopplungsgelenk 41 mit dem Kompensationselement 36 verbunden ist. Auch das Kompensationselement 36 ist mit der festen Welt über zwei Parallelogrammführungen 42 verbunden, an welchen zwei Außenplatten 43 bewegbar angeordnet sind. Die Außenplatten werden mittels der durch die beiden Pfeile angedeuteten Vorspannkraft jeweils nach innen über in Kraftrichtung verlaufende Blattfedern 37 gegen ein Zentralelement 44 gedrückt, welches seinerseits über das bereits erwähnte Entkopplungsgelenk 41 mit dem Hebel 38 verbunden ist. In der in 9 dargestellten Konfiguration befindet sich der Bipod 39 in seiner Nulllage.
10 veranschaulicht nun die Wirkungsweise des Kompensationselementes 36 bei einer Auslenkung aus der Nulllage. Der Haltepunkt 40 hat sich - beispielsweise aufgrund einer Aktuierung des gehaltenen Elementes an anderer Stelle - gegenüber der festen Welt etwas nach rechts bewegt. Daraus resultiert die in der 10 gut erkennbare Deformation des Bipoden 39, der nunmehr aufgrund seiner Eigensteifigkeit eine Rückstellkraft und ein Rückstellmoment am Haltepunkt 40 ausübt, wie durch die beiden Pfeile am Haltepunkt 40 angedeutet ist. Die Auslenkung des Haltepunktes 40 führt jedoch auch zu einer Auslenkung des Hebels 38 und damit zu einer Auslenkung des Zentralelementes 44 des Kompensationselementes 36, was wiederum in einer Auslenkung der Blattfedern 37 resultiert. Während der Bipod 39, das Entkopplungsgelenk 41 und die Blattfedern 37 zunehmend verformt werden und somit Verformungsenergie aufnehmen, werden die vorgespannten Parallelogrammführungen 42 durch die radiale Bewegung des Zentralelementes 44 und der damit verbundenen „Biegeverkürzung“ der Blattfedern 37 entspannt (die Außenplatten 43 bewegen sich zum Zentralelement 44 hin), beziehungsweise weniger deformiert, so dass die Blattfedern 37 Verformungsenergie an das System abgeben. Stehen die abgegebene Verformungsenergie der vorgespannten Parallelogrammführungen 42 mit der aufgenommenen Verformungsenergie des Bipod 39, der Entkopplungsfeder 41 und der Blattfedern 37 im Gleichgewicht, kann der Bipod 39 ohne über den Spiegel 50 eingeleitete Kräfte ausgelenkt werden. Aufgrund der in den vorgespannten Parallelogrammführungen 42 frei werdenden Verformungsenergie übt nun das Kompensationselement 36 die durch den Pfeil angedeutete Kraft auf den Hebel 38 aus, welche erstens zu einer kompensierenden Kraft und zweitens aufgrund des Hebelarmes zwischen Zentralelement 44 und dem Haltepunkt 40 auch zu einem kompensierenden Moment führt, welche der Kraft und dem Moment, welche aus der Eigensteifigkeit des Bipoden 39 resultieren, entgegenwirken. Bei geeigneter Auslegung des Kompensationselementes 36 kann so eine vollständige Kompensation der parasitären Kräfte und Momente erreicht werden.
Bezugszeichenliste

1: Projektionsbelichtungsanlage
2: Feldfacettenspiegel
3: Lichtquelle
4: Beleuchtungsoptik
5: Objektfeld
6: Objektebene
7: Reticle
8: Reticlehalter
9: Projektionsoptik
10: Bildfeld
11: Bildebene
12: Wafer
13: Waferhalter
14: EUV-Strahlung
15: Zwischenfokusebene
16: Pupillenfacettenspiegel
17: Baugruppe
18: Spiegel
19: Spiegel
20: Spiegel
30: Kinematik, Manipulatoreinheit
32: Tragstruktur, Basis
33.1, 33.2: Aktuatoren
34.1, 34.2, 34.3, 34.4 34.5: Kippgelenke
35.1, 35.2: Schenkel
36: Kompensationselement
37: Blattfeder
38: Hebel
39: Bipod
40: Haltepunkt
41: Entkopplungsgelenk
42: Parallellogrammführung
43: Außenplatten
44: Zentralelement
50: Komponente, Spiegel
51.1, 51.2: Hebel
52: Schenkellängsachse
53: Lot zur Schenkellängsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5986827 A [0003]
US 986827 A [0004]
DE 10344178 A1 [0005]
WO 2006/000352 A1 [0007]

Claims

Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Halbleiterlithographie, mit einer Kinematik (30), welche an mindestens einem Haltepunkt (40) mit einer Komponente (50) der Projektionsbelichtungsanlage (1) verbunden ist und die Komponente (50) mit einer Tragstruktur (32) verbindet, wobei Mittel vorhanden sind, um während einer Bewegung der Kinematik (30) die am Haltepunkt (40) in die Komponente (50) eingebrachten resultierenden Kräfte und Momente zu minimieren dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel mindestens einen Aktuator (33.3) zur Änderung der Geometrie der Kinematik (30) umfassen.
Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (33.3) dazu eingerichtet ist, die Kinematik (30) an mindestens einem dem Haltepunkt (40) abgewandten Ende zu verschieben.
Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kinematik mindestens einen Schenkel (35.1, 35.2) umfasst und der Aktuator (33.1, 33.2, 33,3) dazu eingerichtet ist, die Kinematik (30) in Schenkellängsrichtung und an mindestens einem dem Haltepunkt (40) abgewandten Ende in eine zweite Richtung, die von der Schenkellängsrichtung verschieden ist, zu verschieben.
Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (33.1; 33.2) über einen Hebel (51.1, 51.2) mit der Kinematik (30) verbunden ist.
Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehgelenk (34.5) des Hebels (51.1, 51.2) so angeordnet ist, dass eine Bewegung der Kinematik (30) gleichzeitig zu einer Änderung der Geometrie der Kinematik (30) führt.
Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Kinematik (30) um einen Bipod mit zwei Bipodschenkeln handelt.
Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kompensationselement (36) vorhanden ist, welches eine Bewegung der Kinematik (30) derart unterstützt, dass Kräfte oder Momente, welche aufgrund der Eigensteifigkeit der Kinematik (30) am Haltepunkt (40) auf die Komponente (50) einwirken, reduziert werden.
Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (36) mindestens eine vorgespannte Blattfeder (37) umfasst.
Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (36) über einen Hebel (38) mechanisch mit der Kinematik (30) verbunden ist.