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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fassung von optischen Elementen einer Anlage für die Halbleitertechnologie.
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Als Anlagen für die Halbleitertechnologie werden im Stand der Technik solche Anlagen bezeichnet, die zur Herstellung oder Überprüfung von mikrostrukturierten Bauelementen oder der dafür erforderlichen Komponenten genutzt werden. Ein Beispiel für eine solche Anlage ist eine Projektionsbelichtungsanlage für die Fotolithografie.
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Die Fotolithografie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie bspw. integrierter Schaltkreise, angewendet. Die dabei verwendete Projektionsbelichtungsanlage umfasst ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem. Das Bild einer durch das Beleuchtungssystem beleuchteten Maske (auch als Retikel bezeichnet) wird mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, verkleinernd projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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Sowohl in Beleuchtungssystemen als auch in den Projektionssystemen, insbesondere von für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsbelichtungsanlagen, d. h. bei Wellenlängen der Belichtung von 5 nm bis 30 nm, sind in der Regel mehrere optische Elemente, insbesondere Spiegel, vorgesehen, um die gewünschte Abbildung der Maske auf das Substrat zu erreichen. Aufgrund der erforderlichen Genauigkeit muss insbesondere in Projektionssystemen sichergestellt werden, dass sich die Position der einzelnen optischen Elemente zueinander sowie gegenüber der Maske und dem Substrat während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage - wenn überhaupt - nur in einem vorgegebenen Rahmen verändert. Auch darf sich die Form der optischen Elemente, insbesondere also die Spiegelflächen, nicht bzw. nur in einem vorgegebenen Rahmen verändern. Jede Veränderung der Position und/oder Formgebung eines oder mehrerer optischen Elemente über den vorgegebenen Rahmen hinaus kann zu einer Abnahme der Abbildungsqualität des Projektionssystems führen.
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Vergleichbares gilt auch für andere Anlagen für die Halbleitertechnologie, wie bspw. Maskeninspektionsvorrichtungen. Mit solchen Vorrichtungen können Masken vor dem Betrieb in einer mikrolithografischen Projektionsbelichtungsanlage oder während einer Betriebsunterbrechung inspiziert werden, um mögliche Fehler oder Verunreinigungen, die zu einem Ausschuss an auf Basis der Maske hergestellten Halbleitern führen kann, zu entdecken. Dazu werden ein oder mehrere sogenannte Luftbilder von jeweils einem Ausschnitt der Fotomaske erzeugt, die auf Fehler und Verunreinigungen hin untersucht werden können. Zum Erzeugen der Luftbilder wird die Maske durch ein Beleuchtungssystem mit Strahlung in einer geeigneten Wellenlänge beaufschlagt und die von der Maske transformierte Strahlung durch eine Optik mit einem oder mehreren optischen Elementen auf einen für die gewählte Wellenlänge geeigneten Bildsensor abgebildet. Auch für die Optik in Maskeninspektionsvorrichtungen gilt, dass jede Veränderung der Position und/oder Formgebung eines oder mehrerer optischen Elemente über den vorgegebenen Rahmen hinaus zu einer Abnahme der Abbildungsqualität der Maskeninspektionsvorrichtungen führen kann, die es zu vermeiden gilt. Um eine unerwünschte Verformung und/oder Positionsveränderung aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungen von optischen Elementen und deren jeweiliger Fassung zu vermeiden, ist bekannt, die Fassung für ein optisches Element einer Anlage für die Halbleitertechnologie geeignet nachgiebig auszugestalten. Eine Variante für eine solche Fassung ist die sogenannte Füßchen-Fassung.
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Die Füßchen-Fassung umfasst eine Mehrzahl von elastisch verformbaren Füßchen, welche über den Umfang verteilt mit dem optischen Element in der Regel stoffschlüssig verbunden werden. Die Füßchen sind dabei vergleichbar einer einseitig fest eingespannten Biegefeder ausgestaltet, sodass sie sich bei Ausdehnung des optischen Elementes elastisch nach außen biegen, womit das optische Element weder derart gezwängt wird, dass es sich verformt, noch sich die Position derart verändert, dass sich insbesondere eine optische Achse des optischen Elementes verschiebt.
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Um eine sichere Fassung eines optischen Elementes in einer Füßchen-Fassung sicherzustellen, werden die einzelnen Füßchen in der Regel stoffschlüssig durch Kleben mit dem optischen Element verbunden. Muss das optische Element bspw. zu Korrekturzwecken aus der Fassung entfernt werden, kann diese Verbindung „entklebt“ werden, d. h., der Stoffschluss wird aufgehoben. Je nach verwendetem Klebstoff kann das Entkleben durch eine ausreichende Erwärmung des Klebstoffes oder durch mit dem Klebstoff geeignet reagierende chemischen Mittel erfolgen. Zusammen mit der Einwirkung auf den Klebstoff wird das jeweilige Füßchen während des Entklebens in der Regel auch vom optischen Element durch Kraftaufbringung weggezogen.
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Nach erfolgtem Entkleben verbleiben die Füßchen der Fassung aufgrund ihrer federnden Ausgestaltung allerdings grundsätzlich in engem Kontakt mit dem optischen Element und werden aufgrund der Federkraft an das optische Element angedrückt. Ein beschädigungsfreies Herauslösen des optischen Elementes aus der Fassung bleibt aufgrund der fortbestehenden engen Anlage der Füßchen an das optische Element schwierig.
DE 100 42 844 C1 offenbart eine radial justierbare Linsenfassung.
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DE 102 00 244 A1 offenbart eine Aufnahme eines optischen Elements, in welcher das optische Element durch Halteeinrichtungen gegen eine positionsbestimmende Lagereinrichtung fixierbar ist.
JP 2002 287 009 A betrifft eine optische Bauteilmontagestruktur und einen optischen Scanner.
JP 2008 287 126 A betrifft einen Laserstrahlscanner, der im Hauptkörper einer Bilderzeugungsvorrichtung angeordnet ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Fassung von optischen Elementen einer Anlage für die Halbleitertechnologie sowie eine Anlage für die Halbleitertechnologie zu schaffen, bei der diese Nachteile nicht mehr oder nur noch in vermindertem Umfang auftreten.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie eine Anlage für die Halbleitertechnologie gemäß Anspruch 14. Für bestimmte Ausführungsformen der Vorrichtung ausgebildetes Werkzeug ist Gegenstand des Anspruchs 16, dessen Verwendung Gegenstand des Anspruchs 19. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Demnach betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Fassung von optischen Elementen einer Anlage für die Halbleitertechnologie mit einer Füßchen-Fassung umfassend eine Mehrzahl von sich im Wesentlichen parallel zueinander erstreckenden, kragbalkenähnlich bis zu ihrer Elastizitätsgrenze elastisch verformbaren Halteelementen, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass ein optisches Element zur Fassung mit den freien Enden der Halteelemente verbindbar ist, wobei wenigstens ein Teil der Halteelemente bei Aufbringen einer definierten Hebelkraft derart plastisch verformbar sind, dass die freien Enden von einem zuvor gefassten optischen Element entfernt sind.
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Die Erfindung betrifft auch eine Anlage für die Halbleitertechnologie umfassend wenigstens ein optisches Element, wobei wenigstens ein optisches Element durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gefasst ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Werkzeug zum Aufbringen einer definierten Hebelkraft auf ein Halteelement einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einer erfindungsgemäßen Anlage für die Halbleitertechnologie, wobei das Werkzeug zur formschlüssigen Verbindung mit dem freien Ende des Halteelementes und zur weiteren Anlage an das Halteelement entfernt vom freien Ende des Halteelementes ausgebildet ist.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs an einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einer erfindungsgemäßen Anlage, wobei mithilfe des Werkzeugs eine definierte Hebelkraft derart auf ein Halteelement einer Vorrichtung zur Fassung von optischen Elementen einer Anlage für die Halbleitertechnologie ausgeübt wird, dass sich das Halteelement derart plastisch verformt, dass dessen freies Ende von einem zuvor gefassten optischen Element entfernt ist.
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Zuletzt betrifft die Erfindung noch ein Halteelement für eine kragbalkenähnliche Einspannung, welches bis zu seiner Elastizitätsgrenze elastisch verformbar ist und dessen freies Ende zur Verbindung mit einem übergeordneten Bauteil ausgebildet ist, wobei das Halteelement bei Aufbringen einer definierten Hebelkraft derart plastisch verformbar ist, dass sein freies Enden von einem zuvor verbundenen übergeordneten Bauteil entfernt ist.
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Zunächst werden einige in Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Begriffe erläutert.
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Ein Element gilt als „elastisch verformbar“, wenn es sich unter Belastung verformt und nach Entfernung der Belastung wieder seine ursprüngliche Form einnimmt. Für eine elastische Verformung muss die Belastung unterhalb der Elastizitätsgrenze liegen, da es bei einer Belastung oberhalb der Elastizitätsgrenze (auch) zu einer plastischen Verformung kommt.
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Ein Element gilt als „kragbalkenähnlich“, wenn es einseitig fest eingespannt und im Übrigen frei ist, sodass sich das Element bei Belastung vergleichbar einem aus der technischen Mechanik bekannten Kragbalken verhält.
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Die Erfindung hat erkannt, dass sich aus dem Stand der Technik bekannte und bewährte Füßchen-Fassungen für optische Elemente von Anlagen für die Halbleitertechnologie im Hinblick auf das Lösen eines damit gefassten optischen Elementes deutlich verbessern lassen, wenn sich die für die Erzielung der Vorteile einer entsprechenden Füßchen-Fassung grundsätzlich federelastischen Halteelemente zumindest teilweise bei Bedarf durch aus Aufbringen einer definierten Hebelkraft auch plastisch verformen lassen, sodass sie nach dieser plastischen Verformung nicht mehr an dem optischen Element anliegen. Das Entfernen des optischen Elementes aus der Vorrichtung bzw. Fassung ist dann sehr viel einfacher möglich. Dies gilt insbesondere, wenn alle Halteelement sich entsprechend plastisch verformen lassen und auch werden.
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Die Elastizitätsgrenze bzw. die definierte Hebelkraft, mit der ein Haltelement plastisch verformt werden kann, ist dabei so zu wählen, dass sie bei der gewöhnlichen Handhabung des optischen Elementes und/oder der Vorrichtung nicht erreicht wird. Dadurch wird sichergestellt, dass sich das Halteelement grundsätzlich wie vom Stand der Technik betreffend Füßchen-Fassungen bekannt verhält, womit die bekannten Vorteile einer entsprechenden Fassung erhalten bleiben.
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Um die gewünschte plastische Verformbarkeit eines Halteelementes zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass ein Halteelement eine Kerbe aufweist. Durch die Kerbe ist das Flächenträgheitsmoment des Halteelementes verringert, sodass sich das Halteelement in diesem Bereich leichter Biegen und die gewünschte plastische Verformung leichter erreichen lassen. Durch die Ausgestaltung der Kerbe kann die für die plastische Verformung erforderliche Hebelkraft definiert werden. Durch das Vorsehen einer Kerbe kann auch die Position, an welcher die plastische Verformung eines Halteelementes erfolgt, im Wesentlichen festgelegt werden.
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Um die erforderliche definierte Hebelkraft auf ein Halteelement ausüben zu können, kann vorgesehen sein, dass das freie Ende eines Halteelementes zur formschlüssigen Verbindung mit einem Hebelwerkzeug ausgebildet ist. Wird ein Hebelwerkzeug formschlüssig an dem freien Ende eines Halteelementes mit diesem verbunden, kann es sich entfernt vom freien Ende des Halteelementes an diesem abstützen, um so die erforderliche Hebelkraft aufbringen zu können. Das Halteelement kann dazu geeignet ausgebildet sein. Ist eine Kerbe vorgesehen, kann das Hebelwerkzeug vorzugsweise im Bereich der Kerbe anliegen, was auch ein wenigstens teilweises Eingreifen in die Kerbe umfassen kann. Auch hier kann das Halteelement dazu geeignet ausgebildet sein.
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Alternativ dazu können an wenigstens einem Halteelement zwei vorstehende Greifelemente derart voneinander beabstandet angeordnet sein, dass durch Aufbringen im wesentlichen gegenläufiger Kräfte auf die Greifelemente die definierte Hebelkraft auf das Halteelement ausgeübt wird. Werden die beiden Halteelement bspw. mithilfe einer Zange „zusammengedrückt“ wird dadurch in den Bereich des Halteelementes zwischen den beiden Greifelementen eine Biegebelastung eingebracht, die bei ausreichend großer resultierender Hebelkraft in einer plastischen Verformung in diesem Bereich resultiert. Bevorzugt ist es dabei, wenn die zwei vorstehenden Greifelemente zu beiden Seiten einer Kerbe angeordnet sind, mit anderen Worten zwischen den beiden Greifelementen also eine Kerbe vorgesehen ist.
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Es ist bevorzugt, wenn am freien Ende wenigstens eines Teils der Halteelemente Klebeflächen zur stoffschlüssigen Verbindung mit einem zu fassenden optischen Element ausgebildet sind. Die Vorrichtung lässt sich dann analog zu bekannten Füßchen-Fassungen verwenden. Soll ein mit einem optischen Element an der Klebefläche stoffschlüssig verbundenes Halteelement entklebt werden, kann die für die Entklebung regelmäßig hilfreiche Aufbringung einer Zugkraft auf die Klebung durch das Aufbringen der definierten Hebelkraft erreicht werden.
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Es ist bevorzugt, wenn wenigstens ein Teil der Halteelemente aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl ist. Dadurch kann bei geeigneter Ausgestaltung der Halteelemente sowohl die grundsätzlich gewünschte Elastizität der Halteelemente als auch die plastische Verformung bei Aufbringung der definierten Hebelkraft realisiert werden.
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Wenigstens ein Teil der Halteelemente kann eine Länge von 15 bis 25 mm, vorzugsweise von 18 bis 22 mm, weiter vorzugsweise von ca. 20 mm aufweisen.
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Die Vorrichtung kann bspw. 12, 16 oder 20 Halteelement umfassen. Wie bereits angedeutet ist bevorzugt, wenn alle Halteelemente der Vorrichtung wie beschrieben ausgeführt sind.
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Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Anlage für die Halbleitertechnologie wird auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug handelt es sich um ein Hebelwerkzeug, wie dieses bereits in Zusammenhang mit der besonderen Ausgestaltung der Vorrichtung, bei der wenigstens ein Halteelement am freien Ende zur formschlüssigen Verbindung mit einem Werkzeug ausgebildet ist, erwähnt wurde.
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Um die erforderliche Hebelkraft auf ein entsprechend ausgestaltetes Halteelement aufbringen zu können, damit dieses, wie bei Bedarf gewünscht, plastisch verformt wird, ist das Werkzeug zur formschlüssigen Verbindung mit dem freien Ende des Halteelementes und zur weiteren Anlage an das Halteelement entfernt vom freien Ende des Halteelementes ausgebildet. Durch die formschlüssige Verbindung mit dem freien Ende des Halteelementes bei gleichzeitiger Anlage an das Halteelement entfernt davon, dient das Werkzeug als Hebel zur Biegung des Halteelementes in der Regel im Bereich der Anlage an das Halteelement. Bei ausreichender Kraft entsprechend der definierten Hebelkraft ist diese Biegung plastisch.
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Das Werkzeug kann vorzugsweise in dem zur Anlage an das Halteelement vorgesehenen Bereich zum Eingriff in eine Kerbe des Halteelementes ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Werkzeug dazu einen an die Position und Ausgestaltung der Kerbe angepassten Vorsprung aufweisen. Ist ein entsprechender Eingriff vorgesehen, kann dadurch besonders gut eine ordnungsgemäße Verwendung des Werkzeugs sichergestellt werden, da für eine ordnungsgemäße Position des Werkzeugs an einem Halteelement nicht allein die formschlüssige Verbindung am freien Ende, sondern der Eingriff in die Kerbe des Halteelementes erforderlich ist, was durch einen Benutzer leicht zu verifizieren ist.
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Das Werkzeug kann bevorzugt eine Heizpatrone zur Entklebung der Klebefläche eines Halteelementes umfassen. Ist das Werkzeug entsprechen ausgerüstet, kann bei dessen Verwendung durch die Heizpatrone eine evtl. vorhandene Verklebung vom zu lösenden Halteelement und dem optischen Element erhitzt und dadurch entklebt werden, während gleichzeitig durch das Werkzeug das für die Entklebung hilfreiche Abziehen des Halteelementes vom optischen Element möglich ist.
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Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Verwendung des Werkzeugs wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
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Die Erfindung erstreckt sich auch auf das Halteelement als solches, wie es vorstehend in Zusammenhang mit der Vorrichtung zur Fassung von optischen Elementen beschrieben ist. Das freie Ende des Halteelements, sofern das Halteelement einseitig fest eingespannt ist, was einer kragbalkenähnlichen Einspannung entspricht, kann zur Verbindung mit einem beliebigen übergeordneten Bauteil ausgebildet sein. Durch die plastische Verformung des Halteelementes bei Aufbringen einer definierten Hebelkraft lässt sich diese Verbindung aber nicht nur lösen, sondern sicherstellen, dass das freie Ende von dem zuvor damit verbundenen übergeordneten Bauteil entfernt ist.
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Das Halteelement kann entsprechend den Halteelementen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Fassung von optischen Elementen weitergebildet sein, sodass die vorstehend erläuterten bevorzugten Ausgestaltungen wenigstens eines Teils der Halteelemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung analog auch für das Halteelement als solches gelten, wobei mögliche Verweise auf die Vorrichtung oder das von der Vorrichtung zu fassende optische Elemente als übergeordnete Bauteile zu lesen sind, an denen das Halteelement entweder einspannbar oder mit denen das freie Ende des Halteelements verbindbar ist.
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Die Erfindung wird nun anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage für die Fotolithografie;
- 2: eine schematische Darstellung einer Maskeninspektionsvorrichtung;
- 3: eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 4: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verwendung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs an der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 3; und
- 5: eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In 1 ist eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Fotolithografie als Beispiel für eine Anlage für die Halbleitertechnologie in einem schematischen Meridionalschnitt dargestellt. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst dabei ein Beleuchtungssystem 10 und ein Projektionssystem 20.
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Mithilfe des Beleuchtungssystems 10 wird ein Objektfeld 11 in einer Objektebene bzw. Retikelebene 12 beleuchtet. Das Beleuchtungssystem 10 umfasst dazu eine Belichtungsstrahlungsquelle 13, die im dargestellten Ausführungsbeispiel Beleuchtungsstrahlung zumindest umfassend Nutzlicht im EUV-Bereich, also insbesondere mit einer Wellenlänge zwischen 5 nm und 30 nm, abgibt. Bei der Belichtungsstrahlungsquelle 13 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharge Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Belichtungsstrahlungsquelle 13 kann es sich auch um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
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Die von der Belichtungsstrahlungsquelle 13 ausgehende Beleuchtungsstrahlung wird zunächst in einem Kollektor 14 gebündelt. Bei dem Kollektor 14 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 14 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung beaufschlagt werden. Der Kollektor 14 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflexivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
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Nach dem Kollektor 14 propagiert die Beleuchtungsstrahlung durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 15. Sollte das Beleuchtungssystem 10 in modularer Bauweise aufgebaut werden, kann die Zwischenfokusebene 15 grundsätzlich für die - auch strukturelle - Trennung des Beleuchtungssystems 10 in ein Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Belichtungsstrahlungsquelle 13 und den Kollektor 14, und der nachfolgend beschriebenen Beleuchtungsoptik 16 herangezogen werden. Bei einer entsprechenden Trennung bilden Strahlungsquellenmodul und Beleuchtungsoptik 16 dann gemeinsam ein modular aufgebautes Beleuchtungssystem 10.
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Die Beleuchtungsoptik 16 umfasst einen Umlenkspiegel 17. Bei dem Umlenkspiegel 17 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 17 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt.
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Mit dem Umlenkspiegel 17 wird die von der Belichtungsstrahlungsquelle 13 stammende Strahlung auf einen ersten Facettenspiegel 18 umgelenkt. Sofern der erste Facettenspiegel 18 dabei - wie vorliegend - in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 16 angeordnet ist, die zur Retikelebene 12 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet.
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Der erste Facettenspiegel 18 umfasst eine Vielzahl von individuell um jeweils zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen verschwenkbaren Mikrospiegeln zur steuerbaren Bildung von Facetten, die jeweils vorzugsweise mit einem Orientierungssensor (nicht dargestellt) zur Ermittlung der Orientierung des Mikrospiegels ausgestaltet sind. Bei dem ersten Facettenspiegel 18 handelt es sich somit um ein mikroelektromechanisches System (MEMS-System), wie es bspw. auch in der
DE 10 2008 009 600 A1 beschrieben ist.
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Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 16 ist dem ersten Facettenspiegel 18 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 19, sodass sich ein doppelt facettiertes System ergibt, dessen Grundprinzip auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet wird. Sofern der zweite Facettenspiegel 19 - wie im dargestellten Ausführungsbeispiel - in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 16 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 19 kann aber auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 16 angeordnet sein, womit sich aus der Kombination aus dem ersten und dem zweiten Facettenspiegel 18, 19 ein spekularer Reflektor ergibt, wie er bspw. in der
US 2006/0132747 A1 , der
EP 1 614 008 B1 und der
US 6,573,978 B1 beschrieben ist.
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Der zweite Facettenspiegel 19 muss grundsätzlich nicht aus verschwenkbaren Mikrospiegeln aufgebaut sein, sondern kann vielmehr einzelne aus einem oder einer überschaubaren Anzahl an im Verhältnis zu Mikrospiegeln deutlich größeren Spiegeln gebildete Facetten umfassen, die entweder feststehend oder nur zwischen zwei definierten Endpositionen verkippbar sind. Es ist aber - wie dargestellt - ebenso möglich, bei dem zweiten Facettenspiegel 19 ein mikroelektromechanisches System mit einer Vielzahl von individuell um jeweils zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen verschwenkbaren Mikrospiegeln, jeweils vorzugsweise umfassend einen Orientierungssensor, vorzusehen.
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Mithilfe des zweiten Facettenspiegels 19 werden die einzelnen Facetten des ersten Facettenspiegels 18 in das Objektfeld 11 abgebildet, wobei es sich regelmäßig nur um eine näherungsweise Abbildung handelt. Der zweite Facettenspiegel 19 kann der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung im Strahlengang vor dem Objektfeld 11 sein.
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Jeweils eine der Facetten des zweiten Facettenspiegels 19 ist genau einer der Facetten des ersten Facettenspiegels 18 zur Ausbildung eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 11 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem köhlerschen Prinzip ergeben.
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Die Facetten des ersten Facettenspiegels 18 werden jeweils von einer zugeordneten Facette des zweiten Facettenspiegels 19 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 11 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 11 ist dabei möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
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Durch Auswahl der letztendlich verwendeten Beleuchtungskanäle, was durch geeignete Einstellung der Mikrospiegel des ersten Facettenspiegels 18 problemlos möglich ist, kann weiterhin die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille des nachfolgend beschriebenen Projektionssystems 20 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet. Dabei kann es im Übrigen vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 19 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene des Projektionssystems 20 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacettenspiegel 19 gegenüber einer Pupillenebene des Projektionssystems 20 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der
DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
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Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 16 ist der zweite Facettenspiegel 19 aber in einer zur Eintrittspupille des Projektionssystems 20 konjugierten Fläche angeordnet. Umlenkspiegel 17 sowie die beiden Facettenspiegel 18, 19 sind sowohl gegenüber der Objektebene 12 als auch zueinander jeweils verkippt angeordnet.
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Bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform der Beleuchtungsoptik 16 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 19 und dem Objektfeld 11 noch eine Übertragungsoptik umfassend einen oder mehrere Spiegel vorgesehen sein. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Grazing Incidence Spiegel) umfassen. Mit einer zusätzlichen Übertragungsoptik können insbesondere unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang des nachfolgend beschriebenen Projektionssystems 20 berücksichtigt werden.
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Es ist alternativ möglich, dass auf den in 1 dargestellten Umlenkspiegel 17 verzichtet wird, wozu dann die Facettenspiegel 18, 19 gegenüber der Strahlungsquelle 13 und dem Kollektor 14 geeignet anzuordnen sind.
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Mithilfe des Projektionssystems 20 wird das Objektfeld 11 in der Retikelebene 12 auf das Bildfeld 21 in der Bildebene 22 übertragen.
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Das Projektionssystem 20 umfasst dafür eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind. Bei den Spiegeln Mi handelt es sich um optische Elemente 25.
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Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst das Projektionssystem 20 sechs Spiegel M1 bis M6 als optische Elemente 25. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung, womit es sich bei dem dargestellten Projektionssystem 20 um eine doppelt obskurierte Optik handelt. Das Projektionssystem 20 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,3 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
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Die Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi aber auch als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 16, hoch Reflexionsbeschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung aufweisen. Diese Reflexionsbeschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
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Das Projektionssystem 20 hat einen großen Objekt-Bild-versatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 11 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 21. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 12 und der Bildebene 22.
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Das Projektionssystem 20 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein, d. h. es weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy des Projektionssystems 20 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein Abbildungsmaßstab β von 0,25 entspricht dabei einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1, während ein Abbildungsmaßstab β von 0,125 in eine Verkleinerung im Verhältnis 8:1 resultiert. Ein positives Vorzeichen beim Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr, ein negatives Vorzeichen eine Abbildung mit Bildumkehr.
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Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung sind möglich.
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Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 11 und dem Bildfeld 21 kann, je nach Ausführung des Projektionssystems 20, gleich oder unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionssysteme 20 mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der
US 2018/0074303 A1 .
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Das Projektionssystem 20 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann aber auch unzugänglich sein.
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Durch das Beleuchtungssystem 10 belichtet und durch das Projektionssystem 20 auf die Bildebene 21 übertragen wird ein im Objektfeld 11 angeordnetes Retikel 30 (auch Maske genannt). Das Retikel 30 ist von einem Retikelhalter 31 gehalten. Der Retikelhalter 31 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 32 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Scanrichtung in y-Richtung.
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Das Retikel 30 kann ein Aspektverhältnis zwischen 1:1 und 1:3, vorzugsweise zwischen 1:1 und 1:2, besonders bevorzugt von 1:1 oder 1:2 aufweisen. Das Retikel 30 kann im Wesentlichen rechteckförmig ausgestaltet sein und ist bevorzugt 5 bis 7 Inch (12,70 bis 17,78 cm) lang und breit, weiter vorzugsweise 6 Inch (15,24 cm) lang und breit. Alternativ hierzu kann das Retikel 30 5 bis 7 Inch lang (12,70 bis 17,78 cm) und 10 bis 14 Inch (25,40 bis 35,56 cm) breit sein, und ist vorzugsweise 6 Inch (15,24 cm) lang und 12 Inch (30,48 cm) breit.
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Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 30 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 21 in der Bildebene 22 angeordneten Wafers 35. Der Wafer 35 wird von einem Waferhalter 36 gehalten. Der Waferhalter 36 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 37 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 30 über den Retikelverlagerungsantrieb 32 und andererseits des Wafers 35 über den Waferverlagerungsantrieb 37 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
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Die in 1 dargestellte Projektionsbelichtungsanlage 1 bzw. deren Projektionssystem 20, deren vorstehende Beschreibung im wesentlichen bekannten Stand der Technik widerspiegelt, zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens eines der optischen Elemente 25 durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100, gefasst ist.
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In 2 ist eine Maskeninspektionsvorrichtung 50 als weiteres Beispiel für eine Anlage für die Halbleitertechnologie gezeigt. Mit der Maskeninspektionsvorrichtung 50 kann ein Retikel 30, wie es auch bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 gemäß 1 verwendet wird, auf Fehler und Verschmutzungen hin untersucht werden.
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Die Maskeninspektionsvorrichtung 50 umfasst eine Strahlungsquelle 51 für Strahlung mit einer auf das Retikel 30 abgestimmter Wellenlängen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Wellenlänge der Strahlungsquelle 51 - da es sich bei dem zu untersuchenden Retikel 30 um ein EUV-Retikel handelt - 13,5 nm. Bei der Strahlungsquelle 51 kann es sich insbesondere um eine Plasmastrahlungsquelle handeln, deren Plasma auf Zinn basiert.
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Die von der Strahlungsquelle 51 ausgehende Strahlung wird in einem Beleuchtungssystem 52, welches diverse optische Elemente (Spiegel, Blenden etc.; nicht dargestellt) umfasst, geformt, um einen Abschnitt des Retikels 30 möglichst optimal auszuleuchten.
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Der beleuchtete Abschnitt kann bspw. eine Größe von 0,5 mm x 0,8 mm aufweisen, während die Kantenlänge des Retikels 30 regelmäßig zwischen 100 mm und 200 mm liegt. Um sämtliche Bereiche des Retikels 30 inspizieren zu können, ist der Retikel 30 auf einer Bühne 53 angeordnet, mit welcher das Retikel 30 derart verfahren werden kann, dass sich ein gewünschter Bereich des Retikels 30 im von der Strahlungsquelle 51 und dem Beleuchtungssystem 52 beleuchteten Abschnitt befindet.
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Die an dem Retikel 30 reflektierte Strahlung wird über ein Projektionsobjektiv 54 umfassend optische Elemente (nicht dargestellt) vergrößernd auf einen Bildsensor 55 abgebildet, der somit ein digitales Abbild des beleuchteten Abschnitts des Retikels 30 zur Verfügung stellen kann. Projektionsobjektiv 54 bzw. dessen optische Elemente, wie insbesondere Spiegel, und Bildsensor 55 sind dabei auf die Wellenlänge der Strahlungsquelle 51 angepasst.
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Die dargestellte Maskeninspektionsvorrichtung 50 zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein optisches Element des Beleuchtungssystems 52 und/oder des Projektionsobjektivs 54 durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 gefasst ist.
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In 3 ist exemplarisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zur Fassung eines optischen Elements 25, wie es bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 gemäß 1 oder der Maskeninspektionsvorrichtung 50 gemäß 2 verwendet werden kann, dargestellt. 3a zeigt dabei ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 mit darin gefasstem optischen Element 25, während 3b die Vorrichtung 100 für sich alleine zeigt.
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Die Vorrichtung 100 dient der Fassung eines optischen Elementes 25 einer Anlage für die Halbleitertechnologie nach dem Prinzip einer Füßchen-Fassung. Dazu sind ausgehend von einem Fassungsring 101 eine Mehrzahl (im dargestellten Ausführungsbeispiel zwölf) von sich im wesentlich zueinander, aber auch zur Achse des Fassungsrings 101 erstreckenden Halteelemente 120. Die Halteelemente 120 können aufgrund ihrer einstückigen Ausbildung mit dem Fassungsring 101 einseitig fest eingespannt gelten, sodass sie letztendlich einem Kragbalken ähnlich von dem Fassungsring 101 abstehen.
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An ihrem freien Ende 121 weisen die Halteelemente 120 jeweils eine hervorstehende Klebefläche 122 auf, die - sofern vorhanden - zum Eingriff in eine umlaufende Klebenut 26 des optischen Elementes 25, jedenfalls aber zur stoffschlüssigen Verbindung damit durch Klebstoff 27 (vgl. 4 und 5) vorgesehen ist.
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Die Gesamthöhe der einzelnen Halteelemente 120 beträgt 20 mm. Fassungsring 101 und die damit einstückig ausgebildeten Halteelemente 120 sind aus Edelstahl gefertigt. In der Folge weisen die Halteelemente 120 eine elastische Verformbarkeit bis zu ihrer Elastizitätsgrenze auf, womit die Vorrichtung 100 grundsätzlich mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Füßchen-Fassung vergleichbar ist.
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Abweichend von der bekannten Füßchen-Fassung sind die Halteelemente 120 jedoch so ausgebildet, dass sie sich beim Aufbringen einer definierten Hebelkraft derart plastisch verformen, dass deren freien Enden 121 und insbesondere die Klebeflächen 122 von dem optischen Element 25 entfernt sind und insbesondere nicht mehr in eine evtl. umlaufende Klebenut 26 hineinragen.
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Um diese Verformung zu ermöglichen bzw. die dafür erforderliche Hebelkraft zu definieren, weisen die Halteelemente 120 eine Kerbe 123 auf, mit der das Flächenträgheitsmoment des Halteelementes 120 in diesem Bereich derart verändert wird, dass eine plastische Verformung des Halteelementes 120 bei einer sich aus dem Flächenträgheitsmoment ableitbaren definierten Hebelkraft erreichen lässt.
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Im in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 ist das jeweils freie Ende 121 der Halteelemente 120 zur formschlüssigen Verbindung mit einem Werkzeug 200 ausgebildet. Dazu weist jedes Halteelement 120 an seinem freien Ende 121 einen Vorsprung 125 auf, welches ein Werkzeug 200 hintergreifen kann, um so einen ausreichenden Formschluss zu erreichen.
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In der lediglich schematischen 4 ist ein Halteelement 120 der Vorrichtung 100 aus 3 isoliert im Schnitt und im Zusammenwirken mit einem Werkzeug 200 dargestellt.
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4a zeigt dabei das Halteelement 120 im Ausgangszustand, wie er in auch in 3a dargestellt ist, d. h. in mit dem optischen Element 25 durch Klebstoff 27 an seiner Klebefläche 122 stoffschlüssig verbundenen Zustand. Auch sind Kerbe 123 und Vorsprung 125 am freien Ende des Halteelementes 120 gezeigt.
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4b zeigt, wie ein Werkzeug 200 zur Aufbringung der definierten Hebelkraft zur plastischen Verformung des Halteelementes 120 angebracht wird.
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Das Werkzeug 200 ist als länglicher Hebel ausgebildet, an dem ein Hakenelement 201 zum Umgreifen des Vorsprungs 125 am freien Ende 121 des Halteelementes 120 vorgesehen ist, um darüber den erforderlichen Formschluss zu erreichen.
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Weiterhin umfasst das Werkzeug 200 an seinem einen Ende einen Vorsprung 202, der zum Eingriff in die Kerbe 123 des Halteelementes 120 ausgebildet ist. Dabei ist der Abstand zwischen Hakenelement 201 und Vorsprung 202 so gewählt, dass bei formschlüssiger Verbindung von Werkzeug 200 bzw. Hakenelement 201 und Halteelement 120 bzw. Vorsprung 125 der Vorsprung 202 am Werkzeug 200 in die Kerbe 123 des Halteelementes 120 eingreift.
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Das Werkzeug 200 umfasst weiterhin eine Heizpatrone 203. Die Heizpatrone 203 ist so angeordnet und ausgebildet, dass sie nach dem initialen „Einhängen“ des Werkzeugs 200 mit seinem Hakenelement 201 an den Vorsprung 125 am freien Ende 121 des Halteelements 120 (vgl. 4b) und dem anschließenden Verschwenken des Werkzeugs 200, sodass dessen Vorsprung 202 in die Kerbe 123 eingreift, so an dem Halteelement 120 anliegt, dass sie das Halteelement 120 im Bereich der Klebefläche 122 erwärmen kann. Mithilfe der Heizpatrone 203 kann die Klebefläche 122 und der daran anhaftende Klebstoff 27 derart erwärmt werden, dass die durch den Klebstoff 27 geschaffene Stoffschlussverbindung zumindest geschwächt wird, das Halteelement 120 also entklebt wird. In 4c ist dies durch die veränderte Schraffur des Klebstoffs 27 angedeutet.
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Ist die durch den Klebstoff 27 geschaffene Stoffschlussverbindung durch die mit der Heizpatrone 203 eingebrachte Wärme ausreichend geschwächt, kann das Halteelement 120 durch Aufbringung einer Kraft auf das Werkzeug 200 in die durch den Übergang von 4c zu 4d angedeutete Richtung von dem optischen Element 25 weg gebogen werden, wobei es zu einer plastischen Verformung des Halteelementes 120 im Bereich der Kerbe 123 kommt. Durch das Werkzeug 200 wird dabei die für die plastische Verformung erforderliche Hebelkraft auf das Halteelement 120 ausgeübt.
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Sind sämtliche Halteelemente 120 der Vorrichtung 100 (vgl. 3) gemäß der in 4 illustrierten Verwendung des Werkzeugs 200 dauerhaft von dem optischen Element 25 weg gebogen, kann das optische Elemente 25 einfach und beschädigungsfrei aus der Vorrichtung 100 entnommen werden.
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In 5 ist eine alternative Ausgestaltung der Halteelemente 120 der Vorrichtung 100 gemäß 2 gezeigt. Das Halteelement 120 ist dabei weitestgehend zu dem bereits vorstehend erläuterten Halteelement 120 ausgebildet, sodass auf diese Ausführungen verwiesen wird. Nachfolgend wird lediglich auf die Unterschiede der beiden Ausführungsvarianten der Halteelemente 120 eingegangen. Weiterhin ist zu beachten, dass bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 das optische Element 25 keine Nut 26 (vgl. 3 und 4) aufweist, sondern die Klebeverbindung zwischen Halteelement 120 und optischen Element 25 unmittelbar an der umlaufenden Außenfläche des optischen Elements 25 erfolgt ist.
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Bei dem Halteelement 120 gemäß 5 ist kein Vorsprung 125 am freien Ende 121 des Halteelementes 120 vorgesehen. In der Folge ist das in 3 gezeigte Werkzeug 200 nicht für eine Verwendung mit dem Halteelement 120 gemäß 4 vorgesehen.
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Dafür weist das Halteelement 120 zwei vorstehende Greifelemente 126, die voneinander beabstandet, zu beiden Seiten der Kerbe 123 angeordnet sind.
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Ist die Klebeverbindung zwischen Halteelement 120 und optischen Element 25 durch einen nicht näher dargestellte Wärmezufuhr oder aufgrund chemischer Prozesse bereits entklebt oder zumindest ausreichend geschwächt (vgl. 5a), kann durch das Aufbringen gegenläufiger Kräfte auf die Greifelemente 126 bspw. mithilfe einer Zange eine derartige ausreichende Hebelkraft auf das Halteelement 120 im Bereich der Kerbe 123 ausgeübt werden, dass sich das Halteelement 120 plastisch verformt und von dem optischen Element 25 weg gebogen wird.