DE102024201982A1

DE102024201982A1 - projection exposure system with temperature control circuit

Info

Publication number: DE102024201982A1
Application number: DE102024201982.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schaub; Julian Zips; Christoph Traxinger
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2024-03-04
Filing date: 2024-03-04
Publication date: 2025-02-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Fotolithografie zur Abbildung einer durch ein Beleuchtungssystem (10) beleuchteten Maske (30) auf ein Substrat (35) mithilfe eines Projektionssystems (20), wobei wenigstens eine Komponenten (25) der Projektionsbelichtungsanlage (1) über ein aktives Temperierungssystem (200) der Projektionsbelichtungsanlage (1) temperiert wird, wobei das Temperierungssystem (200) wenigstens eine Fluidleitung zur Durchleitung eines Temperierungsmediums aufweist, die mit wenigstens einem Halteelement an einer Komponente (25) der Projektionsbelichtungsanlage (1) geführt ist. Wenigstens ein Halteelement umfasst dabei einen ersten, an der Komponente (25) der Projektionsbelichtungsanlage (1) angeordneten Teil und einen zweiten, an der Fluidleitung angeordneten Teil, wobei die beiden Teile des Halteelements so ausgebildet sind, dass die durch magnetische Levitation voneinander beabstandet und ohne mechanischen Kontakt sind.

The invention relates to a projection exposure system (1) for photolithography for imaging a mask (30) illuminated by an illumination system (10) onto a substrate (35) with the aid of a projection system (20), wherein at least one component (25) of the projection exposure system (1) is tempered via an active tempering system (200) of the projection exposure system (1), wherein the tempering system (200) has at least one fluid line for conducting a tempering medium, which is guided by at least one holding element on a component (25) of the projection exposure system (1). At least one holding element comprises a first part arranged on the component (25) of the projection exposure system (1) and a second part arranged on the fluid line, wherein the two parts of the holding element are designed such that they are spaced apart from one another by magnetic levitation and are without mechanical contact.

Description

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Fotolithografie zur Abbildung einer durch ein Beleuchtungssystem beleuchteten Maske auf ein Substrat mithilfe eines Projektionssystems, wobei die Projektionsbelichtungsanlage einen Temperierungskreislauf aufweist.The invention relates to a projection exposure system for photolithography for imaging a mask illuminated by an illumination system onto a substrate by means of a projection system, wherein the projection exposure system has a temperature control circuit.

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.Photolithography is used to produce microstructured components, such as integrated circuits. The projection exposure system used comprises an illumination system and a projection system. The image of a mask (also referred to as a reticle) illuminated by the illumination system is projected in a reduced size by the projection system onto a substrate coated with a light-sensitive layer and arranged in the image plane of the projection system, for example a silicon wafer, in order to transfer the mask structure onto the light-sensitive coating of the substrate.

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 äußerst geringen Toleranzen 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 kann zu einer Abnahme der Abbildungsqualität des Projektionssystems führen.Both in lighting systems and in projection systems, in particular projection exposure systems designed for the EUV range, i.e. with exposure wavelengths of 5 nm to 30 nm, several optical elements, in particular mirrors, are usually provided in order to achieve the desired image of the mask on the substrate. Due to the required accuracy, it must be ensured, especially in projection systems, that the position of the individual optical elements in relation to one another and to the mask and the substrate during operation of the projection exposure system - if at all - only changes within extremely small tolerances. The shape of the optical elements, in particular the mirror surfaces, must also not change or only change within a predetermined framework. Any change in the position and/or shape of one or more optical elements can lead to a reduction in the image quality of the projection system.

Entsprechende Veränderung der Position und/oder Formgebung eines oder mehrerer optischen Elemente können aufgrund von Wärmeeintrag in die optischen Elemente oder in die, die optischen Elemente tragende Struktur auftreten. Ein entsprechender Wärmeeintrag erfolgt unweigerlich bspw. aufgrund von Absorption der Belichtungsstrahlung durch die optischen Elemente, Absorption von Störstrahlung, insbesondere im Infrarotbereich sowie der Verlustwärme von elektrischen Komponenten im Projektionssystem. Zum Ausgleich von Veränderungen der Position der optischen Elemente in einem gewissen Umfang sind elektrische Aktuatoren bekannt, die jedoch selbst wieder Wärme abgeben. Zur Vermeidung oder zumindest Minimierung der Veränderung der Form der optischen Elemente ausgehend von einer Sollform und zur Abfuhr von eingetragener Wärme in die Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere deren Projektionssystem, ist bekannt, wenigstens ein Teil der optischen Elemente und/oder anderer Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage und insbesondere des Projektionssystems mit Fluidkanälen zur Durchleitung einer Temperierungsflüssigkeit - insbesondere vollentsalztes Wasser - zu versehen.Corresponding changes in the position and/or shape of one or more optical elements can occur due to heat being introduced into the optical elements or into the structure supporting the optical elements. Corresponding heat is inevitably introduced, for example, due to absorption of the exposure radiation by the optical elements, absorption of interference radiation, particularly in the infrared range, and the heat lost by electrical components in the projection system. Electrical actuators are known to compensate for changes in the position of the optical elements to a certain extent, but these actuators themselves give off heat. In order to avoid or at least minimize changes in the shape of the optical elements starting from a desired shape and to dissipate heat introduced into the projection exposure system, particularly its projection system, it is known to provide at least some of the optical elements and/or other components of the projection exposure system and particularly of the projection system with fluid channels for the passage of a tempering liquid - particularly demineralized water.

Auch wenn mithilfe der Durchleitung einer Temperierungsflüssigkeit durch Teile der Projektionsbelichtungsanlage die Temperatur der einzelnen Komponenten gut regulieren lässt, sodass sich Veränderung der Position und/oder Formgebung eines oder mehrerer optischen Elemente aufgrund von Wärmeeintrag reduzieren oder gar vollständig vermeiden lassen, hat sich gezeigt, dass mit dem Durchleiten von Temperierungsflüssigkeit durch die dafür vorgesehenen Fluidkanäle Vibrationen in die Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage eingebracht werden, die insbesondere bei Auftreten im Projektionssystem zu einer Abnahme der Abbildungsqualität führen können.Even if the temperature of the individual components can be well regulated by passing a tempering fluid through parts of the projection exposure system, so that changes in the position and/or shape of one or more optical elements due to heat input can be reduced or even completely avoided, it has been shown that passing tempering fluid through the fluid channels provided for this purpose introduces vibrations into the components of the projection exposure system, which can lead to a reduction in image quality, particularly if they occur in the projection system.

Als Ursache für diese, durch die Temperierungsflüssigkeit eingebrachten Vibrationen sind zwei Effekte verantwortlich, nämlich strömungsinduzierte Vibrationen („Flow Induced Vibrations“, FIV), die sich aus der Interaktion einer turbulenten Strömung mit der Wand des Strömungskanals ergeben, sowie Leitungsakustik („Waterline Acoustics“, WLA), bei denen sich Vibrationen mechanischer Maschinen, wie bspw. einer Zirkulationspumpe, durch die Temperierungsflüssigkeit vergleichbar zu Schall in der Luft entlang der Leitung ausbreiten.Two effects are responsible for these vibrations introduced by the tempering liquid, namely flow-induced vibrations (FIV), which result from the interaction of a turbulent flow with the wall of the flow channel, and waterline acoustics (WLA), in which vibrations of mechanical machines, such as a circulation pump, propagate through the tempering liquid along the pipe in a similar way to sound in the air.

Auch wenn es möglich sein mag, durch geeignete Wahl des Querschnitts und der sonstigen Ausgestaltung der Fluidkanäle, die insgesamt aufgrund des Durchleitens von Temperierungsflüssigkeit in die Projektionsbelichtungsanlage eingebrachten Vibrationen zu reduzieren, können die resultierenden Vibrationen dennoch die Abbildungsqualität einer Projektionsbelichtungsanlage über ein zulässiges Maß hinaus verringern.Even if it may be possible to reduce the overall vibrations introduced into the projection exposure system due to the passage of tempering fluid by a suitable choice of the cross-section and other design of the fluid channels, the resulting vibrations can still reduce the image quality of a projection exposure system beyond a permissible level.

Ein Teil dieser Vibrationen wird dabei auch an Stellen in Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage eingebracht, in denen die Temperierungsflüssigkeit lediglich zu- oder abgeführt wird, ohne dass es zu einer tatsächlichen Temperierung der Komponenten kommt. Die dafür erforderlichen Zu- und Ableitungen für die Temperierungsflüssigkeit sind entlang der diversen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage geführt und mithilfe von Halterungen punktuell an diesen befestigt. Über diese Halterungen werden ggf. in den damit gehaltenen Leitungen auftretende Vibrationen in die Komponente, an welcher die Halterung angeordnet ist, eingetragen. Dabei kann durch die über eine solche Halterung in eine Komponente eingebrachte Vibration zu einer unzulässigen Vibration der Komponente insgesamt führen.Some of these vibrations are also introduced into the components of the projection exposure system at points where the tempering fluid is only supplied or removed without the components actually being tempered. The supply and removal lines for the tempering fluid required for this are routed along the various components of the projection exposure system and attached to them at certain points using brackets. These brackets can be used to control the temperature in the components held by them. Vibrations occurring in cables are introduced into the component on which the bracket is arranged. The vibration introduced into a component via such a bracket can lead to an unacceptable vibration of the component as a whole.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Projektionsbelichtungsanlage zu schaffen, bei der dieses Problem nicht mehr oder nur noch in einem geringeren Umfang auftritt.The object of the present invention is to provide a projection exposure system in which this problem no longer occurs or only occurs to a lesser extent.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Projektionsbelichtungsanlage gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a projection exposure system according to claim 1. Advantageous further developments are the subject of the dependent claims.

Demnach betrifft die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage für die Fotolithografie zur Abbildung einer durch ein Beleuchtungssystem beleuchteten Maske auf ein Substrat mithilfe eines Projektionssystems, wobei wenigstens eine Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage über ein aktives Temperierungssystem der Projektionsbelichtungsanlage temperiert wird, wobei das Temperierungssystem wenigstens eine Fluidleitung zur Durchleitung eines Temperierungsmediums aufweist, die mit wenigstens einem Halteelement an einer Komponente der Projektionsbelichtungsanlage geführt ist, wobei wenigstens ein Halteelement einen ersten, an der Komponente der Projektionsbelichtungsanlage angeordneten Teil und einen zweiten, an der Fluidleitung angeordneten Teil umfasst, wobei die beiden Teile des Halteelements so ausgebildet sind, dass die durch magnetische Levitation voneinander beabstandet und ohne mechanischen Kontakt sind.Accordingly, the invention relates to a projection exposure system for photolithography for imaging a mask illuminated by an illumination system onto a substrate using a projection system, wherein at least one component of the projection exposure system is tempered via an active tempering system of the projection exposure system, wherein the tempering system has at least one fluid line for passing a tempering medium, which is guided by at least one holding element on a component of the projection exposure system, wherein at least one holding element comprises a first part arranged on the component of the projection exposure system and a second part arranged on the fluid line, wherein the two parts of the holding element are designed such that they are spaced apart from one another by magnetic levitation and are without mechanical contact.

Die Erfindung hat erkannt, dass es für die Führung einer Fluidleitung innerhalb einer Projektionsbelichtungsanlage häufig ausreichend ist, die Fluidleitung im Bereich einer Komponente in lediglich einem Freiheitsgrad zu begrenzen, um deren gewünschten Verlauf sicherzustellen. Weiterhin hat die Erfindung erkannt, dass der Eintrag von in der Fluidleitung auftretende Vibrationen in die Komponente erheblich reduziert werden kann, wenn die für die Führung der Fluidleitung nicht festzulegenden Freiheitsgrade möglichst frei und unbeschränkt bleiben.The invention has recognized that for the routing of a fluid line within a projection exposure system it is often sufficient to limit the fluid line in the area of a component in just one degree of freedom in order to ensure its desired course. Furthermore, the invention has recognized that the introduction of vibrations occurring in the fluid line into the component can be significantly reduced if the degrees of freedom that cannot be specified for the routing of the fluid line remain as free and unrestricted as possible.

Um dies zu erreichen, sieht die Erfindung vor, bei wenigstens einem Halteelement einer Projektionsbelichtungsanlage magnetische Leviation einzusetzen, bei der - je nach Ausgestaltung - zwingend lediglich ein translatorischer Freiheitsgrad der Fluidleitung gegenüber der Komponente beschränkt ist, während die anderen Freiheitsgrade weitestgehend ungehindert - also „unbeschränkt“ - bleiben können. So wird durch die magnetische Levitation zwingend nur der Freiheitsgrad in Abstandsrichtung zwischen den beiden Teilen des Halteelementes begrenzt, während sämtliche sonstige Freiheitsgrade - bei geeigneter Ausgestaltung des Halteelements - grundsätzlich frei bleiben können. Selbstverständlich ist es aber bei Bedarf auch möglich, durch alternative Ausgestaltung des Halteelements und insbesondere der für die magnetische Levitation relevanten Elemente auch noch weitere Freiheitsgrade der Fluidleitung gegenüber der Komponenten an dem Halteelement zu beschränken.In order to achieve this, the invention provides for the use of magnetic levitation in at least one holding element of a projection exposure system, in which - depending on the design - only one translational degree of freedom of the fluid line is necessarily restricted with respect to the component, while the other degrees of freedom can remain largely unhindered - i.e. "unlimited". Thus, the magnetic levitation necessarily only limits the degree of freedom in the direction of the distance between the two parts of the holding element, while all other degrees of freedom - with a suitable design of the holding element - can basically remain free. Of course, if required, it is also possible to restrict further degrees of freedom of the fluid line with respect to the components on the holding element by means of alternative designs of the holding element and in particular of the elements relevant for the magnetic levitation.

Ist ein Freiheitsgrad unbeschränkt, wird eine Vibration bzw. Schwingung des einen Teils des Halteelementes in Richtung dieses Freiheitsgrades nicht auf den anderen Teil des Halteelementes übertragen. Kommt es also zu Vibrationen in einer Fluidleitung in Richtung eines unbeschränkten Freiheitsgrades, wird diese Vibration nicht von dem an der Fluidleitung angeordneten Teil des Halteelementes auf das an einer Komponente der Projektionsbelichtungsanlage angeordnete Teil des Halteelementes bzw. an eben diese Komponente übertragen.If a degree of freedom is unrestricted, a vibration or oscillation of one part of the holding element in the direction of this degree of freedom is not transmitted to the other part of the holding element. If vibrations occur in a fluid line in the direction of an unrestricted degree of freedom, this vibration is not transmitted from the part of the holding element arranged on the fluid line to the part of the holding element arranged on a component of the projection exposure system or to this component.

Durch die magnetische Levitation wird weiterhin jegliche Materialverbindung zwischen den beiden Teilen des Halteelementes vermieden. In der Folge kann auch kein Festkörper-Wärmetransport zwischen den beiden Teilen des Halteelementes erfolgen.Magnetic levitation also prevents any material connection between the two parts of the holding element. As a result, no solid-state heat transfer can take place between the two parts of the holding element.

Es ist bevorzugt, wenn einer der beiden Teile des Halteelements wenigstens teilweise diamagnetisch ist. Durch entsprechende Eigenschaften des einen Teils ist es möglich, die gewünschte magnetische Levitation durch einen wenigstens teilweise permanent-magnetische Ausgestaltung (bspw. durch geeignete Anordnung eines Permanentmagneten oder eine geeignete Magnetisierung) zu erreichen, der von außen keinerlei Energie zugeführt werden muss und die auch keiner aktiven Regelung bedarf.It is preferred if one of the two parts of the holding element is at least partially diamagnetic. By means of corresponding properties of one part, it is possible to achieve the desired magnetic levitation by means of an at least partially permanent-magnetic design (e.g. by means of a suitable arrangement of a permanent magnet or a suitable magnetization) which does not need to be supplied with any energy from the outside and which also does not require any active control.

Vorzugsweise ist ein Teil des Halteelementes zur Erzeugung eines steuerbaren magnetischen Feldes ausgebildet, wobei Regelkreis vorgesehenen ist, um den Abstand zwischen den beiden Teiles des Halteelementes konstant zu halten. Zur Erzeugung des magnetischen Feldes kann ein Elektromagnet vorgesehen sein, sodass sich das magnetische Feld über den Stromfluss durch den Elektromagneten steuern lässt. Für die Regelung kann über den Regelkreis können ein oder mehrere Sensoren vorgesehen sein, bspw. ein Sensor zur Ermittlung des Abstandes zwischen den beiden Teilen des Halteelementes. Das andere Teil des Halteelements kann diamagnetisch sein, zwingend ist dies aber nicht: Aufgrund des vorgesehenen Regelkreises kann es vielmehr ausreichend sein, wenn der andere Teil lediglich ferromagnetisch ist.Preferably, a part of the holding element is designed to generate a controllable magnetic field, with a control loop being provided to keep the distance between the two parts of the holding element constant. An electromagnet can be provided to generate the magnetic field, so that the magnetic field can be controlled via the current flow through the electromagnet. One or more sensors can be provided for control via the control loop, e.g. a sensor for determining the distance between the two parts of the holding element. The other part of the holding element can be diamagnetic, but this is not mandatory: Due to the control loop provided, it can be sufficient if the other part is merely ferromagnetic.

Es ist auch möglich, dass ein Teil des Halteelementes zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes hoher Frequenz ausgebildet ist. In diesem Fall kann im anderen Teil ein elektrischer Leiter vorgesehen sein, in dem aufgrund seiner Anordnung im Wechselfeld Wirbelströme induziert werden, die dem im Ergebnis Eigenschaften verleiht, die mit dem Diamagnetismus vergleichbar sind. Neben der für die Erzeugung der hohen Frequenz des Wechselfeldes erforderlichen Steuerung ist eine weitere Regelung nicht zwingend erforderlich, da die so erreichte magnetische Levitation grundsätzlich selbstregulierend ist.It is also possible for a part of the holding element to be designed to generate a high frequency alternating magnetic field. In this case, an electrical conductor can be provided in the other part in which eddy currents are induced due to its arrangement in the alternating field, which ultimately gives it properties comparable to diamagnetism. In addition to the control required to generate the high frequency of the alternating field, further regulation is not absolutely necessary, since the magnetic levitation achieved in this way is basically self-regulating.

Insbesondere wenn für die magnetische Levitation auf Elektromagnete zurückgegriffen wird, kann der zur Erzeugung eines steuerbaren magnetischen Feldes und/oder eines magnetischen Wechselfeldes hoher Frequenz ausgebildete Teil des Halteelementes an der Fluidleitung befestigt ist. Die regelmäßig aufgrund von elektrischem Widerstand in einem Elektromagneten entstehende Wärme kann so unmittelbar über die an dem Teil des Halteelements befestigte Fluidleitung abgeführt werden. Auch lassen sich Versorgungsleitungen etc. für den Elektromagneten und einen evtl. Regelungskreis einfach entlang der Fluidleitung führen. Alternativ und in der Regel bevorzugt ist es aber, wenn der zur Erzeugung eines steuerbaren magnetischen Feldes und/oder eines magnetischen Wechselfeldes hoher Frequenz ausgebildete Teil des Halteelementes an einer Komponente der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet ist, entlang derer regelmäßig auch die Versorgungsleitungen etc. entlanggeführt werden können. Etwaige von dem fraglichen Teil des Halteelementes an die Komponente abgegebene Wärme ist dann bei der Auslegung der Komponente und deren Kühlung zu berücksichtigen.In particular, when electromagnets are used for magnetic levitation, the part of the holding element designed to generate a controllable magnetic field and/or a high-frequency alternating magnetic field can be attached to the fluid line. The heat that regularly arises due to electrical resistance in an electromagnet can thus be dissipated directly via the fluid line attached to the part of the holding element. Supply lines etc. for the electromagnet and any control circuit can also be easily routed along the fluid line. Alternatively, and usually preferred, however, it is when the part of the holding element designed to generate a controllable magnetic field and/or a high-frequency alternating magnetic field is arranged on a component of the projection exposure system, along which the supply lines etc. can also regularly be routed. Any heat given off to the component by the part of the holding element in question must then be taken into account when designing the component and its cooling.

Insbesondere wenn kein elektrisch betriebener Teil des Halteelementes an der Fluidleitung angeordnet ist, ist es auch möglich den dort anzuordnenden Teil des Halteelementes integral in der Fluidleitung auszuführen. Ist die Fluidleitung selbst aus geeignetem Material, kann das Halteelement auch ausschließlich durch die Wand der Fluidleitung bzw. Teilen davon gebildet sein, sodass es für die Schaffung des fraglichen Teils des Halteelementes keinerlei Veränderung der Fluidleitung bedarf.In particular, if no electrically operated part of the holding element is arranged on the fluid line, it is also possible to make the part of the holding element to be arranged there integral in the fluid line. If the fluid line itself is made of suitable material, the holding element can also be formed exclusively by the wall of the fluid line or parts thereof, so that no changes to the fluid line are required to create the part of the holding element in question.

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: ein Detailausschnitt der 1;
3a-c: schematische Darstellungen von möglichen Ausgestaltungen des Halteelementes aus 1 und 2.

The invention will now be described by way of example using advantageous embodiments with reference to the accompanying drawings.

1 : a schematic representation of a projection exposure system for photolithography;
2 : a detailed section of the 1 ;
3a -c: schematic representations of possible designs of the holding element from 1 and 2 .

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.In 1 a projection exposure system 1 for photolithography is shown as an example of a system for semiconductor technology in a schematic meridional section. The projection exposure system 1 comprises an illumination system 10 and a projection system 20.

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.With the aid of the illumination system 10, an object field 11 is illuminated in an object plane or reticle plane 12. The illumination system 10 comprises an exposure radiation source 13 which, in the exemplary embodiment shown, emits illumination radiation at least comprising useful light in the EUV range, i.e. in particular with a wavelength between 5 nm and 30 nm. The exposure radiation source 13 can be a plasma source, for example an LPP source (laser produced plasma, plasma produced using a laser) or a DPP source (gas discharge produced plasma, plasma produced using gas discharge). It can also be a synchrotron-based radiation source. The exposure radiation source 13 can also be a free-electron laser (FEL).

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.The illumination radiation emanating from the exposure radiation source 13 is first bundled in a collector 14. The collector 14 can be a collector with one or more ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces. The at least one reflection surface of the collector 14 can be exposed to the illumination radiation in grazing incidence (GI), i.e. with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence (NI), i.e. with angles of incidence less than 45°. The collector 14 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation and on the other hand to suppress stray light.

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.After the collector 14, the illumination radiation propagates through an intermediate focus in an intermediate focal plane 15. If the illumination system 10 is constructed in a modular design, the intermediate focal plane 15 can in principle be used for the - also structural - separation of the illumination system 10 into a radiation source module, having the exposure radiation source 13 and the collector 14, and the illumination optics 16 described below. With a corresponding separation, the radiation source module and illumination optics 16 then together form a modularly constructed illumination system 10.

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.The illumination optics 16 comprise a deflection mirror 17. The deflection mirror 17 can be a flat deflection mirror or alternatively a mirror with a beam-influencing effect beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 17 can be designed as a spectral filter that separates a useful light wavelength of the illumination radiation from stray light of a different wavelength.

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.The deflection mirror 17 deflects the radiation originating from the exposure radiation source 13 onto a first facet mirror 18. If the first facet mirror 18 is arranged - as in the present case - in a plane of the illumination optics 16 that is optically conjugated to the reticle plane 12 as a field plane, it is also referred to as a field facet mirror.

Der erste Facettenspiegel 18 umfasst eine Vielzahl von individuell um jeweils zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen verschwenkbaren Mikrospiegeln 18' zur steuerbaren Bildung von Facetten, die jeweils vorzugsweise mit einem Orientierungssensor (nicht dargestellt) zur Ermittlung der Orientierung des Mikrospiegels 18' 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.The first facet mirror 18 comprises a plurality of micromirrors 18' which can be individually pivoted about two axes running perpendicular to one another for the controllable formation of facets, which are each preferably designed with an orientation sensor (not shown) for determining the orientation of the micromirror 18'. The first facet mirror 18 is thus a microelectromechanical system (MEMS system), as is also used, for example, in the DE 10 2008 009 600 A1 described.

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 beschrieben ist.In the beam path of the illumination optics 16, a second facet mirror 19 is arranged downstream of the first facet mirror 18, resulting in a double-faceted system, the basic principle of which is also referred to as a honeycomb condenser (fly's eye integrator). If the second facet mirror 19 - as in the illustrated embodiment - is arranged in a pupil plane of the illumination optics 16, it is also referred to as a pupil facet mirror. The second facet mirror 19 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the illumination optics 16, whereby the combination of the first and the second facet mirror 18, 19 results in a specular reflector, as is the case, for example, in the US 2006/0132747 A1 , the EP 1 614 008 B1 and the US 6,573,978 described.

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 19', jeweils vorzugsweise umfassend einen Orientierungssensor, vorzusehen.The second facet mirror 19 does not have to be constructed from pivotable micromirrors, but can instead comprise individual facets formed from one or a manageable number of mirrors that are significantly larger in relation to micromirrors, which are either fixed or can only be tilted between two defined end positions. However, as shown, it is also possible to provide a microelectromechanical system with a plurality of micromirrors 19' that can be pivoted individually about two axes running perpendicular to one another, each preferably comprising an orientation sensor, in the second facet mirror 19.

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.With the help of the second facet mirror 19, the individual facets of the first facet mirror 18 are imaged in the object field 11, whereby this is usually only an approximate image. The second facet mirror 19 can be the last bundle-forming mirror or actually the last mirror for the illumination radiation in the beam path in front of the object field 11.

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.Each facet of the second facet mirror 19 is assigned to exactly one of the facets of the first facet mirror 18 to form an illumination channel for illuminating the object field 11. This can in particular result in illumination according to the Köhler principle.

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.The facets of the first facet mirror 18 are each imaged by an associated facet of the second facet mirror 19, superimposing one another, to illuminate the object field 11. The illumination of the object field 11 is as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%. The field uniformity can be achieved by superimposing different illumination channels.

Durch Auswahl der letztendlich verwendeten Beleuchtungskanäle, was durch geeignete Einstellung der Mikrospiegel 18' 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.By selecting the illumination channels ultimately used, which is easily possible by suitably adjusting the micromirrors 18' of the first facet mirror 18, the intensity distribution in the entrance pupil of the projection system 20 described below can also be adjusted. This intensity distribution is also referred to as illumination setting. It can also be advantageous not to arrange the second facet mirror 19 exactly in a plane that is optically conjugated to a pupil plane of the projection system 20. In particular, the pupil facet mirror 19 can be arranged tilted relative to a pupil plane of the projection system 20, as is the case, for example, in the DE 10 2017 220 586 A1 described.

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.In the 1 In the arrangement of the components of the illumination optics 16 shown, the second facet mirror 19 is arranged in a surface conjugated to the entrance pupil of the projection system 20. The deflection mirror 17 and the two facet mirrors 18, 19 are arranged tilted both in relation to the object plane 12 and in relation to one another.

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.In an alternative embodiment of the illumination optics 16 (not shown), a transmission optics comprising one or more mirrors can be provided in the beam path between the second facet mirror 19 and the object field 11. The transmission optics can in particular comprise one or two mirrors for vertical incidence (NI mirrors, normal incidence mirrors) and/or one or two mirrors for grazing incidence (GI mirrors, grazing incidence mirrors). With an additional transmission optics, different positions of the entrance pupil for the tangential and sagittal beam path of the projection system 20 described below can be taken into account.

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.Alternatively, it is possible that the 1 The deflection mirror 17 shown is dispensed with, for which purpose the facet mirrors 18, 19 are then to be suitably arranged opposite the radiation source 13 and the collector 14.

Mithilfe des Projektionssystems 20 wird das Objektfeld 11 in der Retikelebene 12 auf das Bildfeld 21 in der Bildebene 22 übertragen.With the help of the projection system 20, the object field 11 in the reticle plane 12 is transferred to the image field 21 in the image plane 22.

Das Projektionssystem 20 umfasst dafür eine Mehrzahl von Spiegeln M_i, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.For this purpose, the projection system 20 comprises a plurality of mirrors M _i , which are numbered according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 1.

Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst das Projektionssystem 20 sechs Spiegel M₁ bis M₆. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln M_i sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M₃ 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.In the 1 In the example shown, the projection system 20 comprises six mirrors M ₁ to M ₆ . Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors M _i are also possible. The penultimate mirror M ₃ and the last mirror M ₆ each have a passage opening for the illumination radiation, which means that the projection system 20 shown is a double-obscured optics. The projection system 20 has a numerical aperture on the image side that is greater than 0.3 and can also be greater than 0.6 and can be, for example, 0.7 or 0.75.

Die Reflexionsflächen der Spiegel M_i können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel M_i aber auch als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel M_i 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.The reflection surfaces of the mirrors M _i can be designed as free-form surfaces without a rotational symmetry axis. Alternatively, the reflection surfaces of the mirrors M _i can also be designed as aspherical surfaces with exactly one rotational symmetry axis of the reflection surface shape. The mirrors M _i can, just like the mirrors of the illumination optics 16, have highly reflective coatings for the illumination radiation. These reflective coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.

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.The projection system 20 has a large object-image offset in the y-direction between a y-coordinate of a center of the object field 11 and a y-coordinate of the center of the image field 21. This object-image offset in the y-direction can be approximately as large as a z-distance between the object plane 12 and the image plane 22.

Das Projektionssystem 20 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein, d. h. es weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe β_x, β_y in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe β_x, β_y des Projektionssystems 20 liegen bevorzugt bei (β_x, β_y) = (+/- 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.The projection system 20 can in particular be anamorphic, ie it has in particular different image scales β _x , β _y in the x and y directions. The two image scales β _x , β _y of the projection system 20 are preferably (β _x , β _y ) = (+/- 0.25, /+- 0.125). An image scale β of 0.25 corresponds to a reduction in the ratio 4:1, while an image scale β of 0.125 results in a reduction in the ratio 8:1. A positive sign for the image scale β means an image without image inversion, a negative sign an image with image inversion.

Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe β_x, β_y in x- und y-Richtung sind möglich.Other image scales are also possible. Image scales β _x , β _y with the same sign and absolutely the same in the x and y directions are also possible.

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 .The number of intermediate image planes in the x- and y-direction in the beam path between the object field 11 and the image field 21 can be the same or different, depending on the design of the projection system 20. Examples of projection systems 20 with different numbers of such intermediate images in the x- and y-direction are known from US 2018/0074303 A1 .

Das Projektionssystem 20 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann aber auch unzugänglich sein.The projection system 20 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. But it can also be inaccessible.

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.A reticle 30 (also called a mask) arranged in the object field 11 is exposed by the illumination system 10 and transferred to the image plane 21 by the projection system 20. The reticle 30 is held by a reticle holder 31. The reticle holder 31 can be displaced in particular in a scanning direction via a reticle displacement drive 32. In the exemplary embodiment shown, the scanning direction runs in the y-direction.

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 and 12 Inch (30,48 cm) breit.The reticle 30 may have an aspect ratio between 1:1 and 1:3, preferably between 1:1 and 1:2, more preferably 1:1 or 1:2. The reticle 30 may be substantially rectangular in shape and is preferably 5 to 7 inches (12.70 to 17.78 cm) long and wide, more preferably 6 inches (15.24 cm) long and wide. Alternatively, the reticle 30 may be 5 to 7 inches long (12.70 to 17.78 cm) and 10 to 14 inches (25.40 to 35.56 cm) wide, and is preferably 6 inches (15.24 cm) long and 12 inches (30.48 cm) wide.

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.A structure on the reticle 30 is imaged onto a light-sensitive layer of a wafer 35 arranged in the area of the image field 21 in the image plane 22. The wafer 35 is held by a wafer holder 36. The wafer holder 36 can be displaced via a wafer displacement drive 37, in particular along the y-direction. The displacement of the reticle 30 on the one hand via the reticle displacement drive 32 and the wafer 35 on the other hand via the wafer displacement drive 37 can be synchronized with one another.

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 ein Temperierungssystem 100 vorgesehen ist, mit dem diverse Komponenten des Projektionssystems 20 auf einer Solltemperatur gehalten werden können, ob Veränderungen in Position und/oder Form der Spiegel 25, M₁ bis M₆ zu vermeiden oder zumindest möglichst gering zu halten.The in 1 The projection exposure system 1 shown or its projection system 20, the above description of which essentially reflects known prior art, is characterized in that a temperature control system 100 is provided with which various components of the projection system 20 can be kept at a desired temperature in order to avoid changes in the position and/or shape of the mirrors 25, M ₁ to M ₆ or at least to keep them as small as possible.

In 1 und 2, welche lediglich eine Vergrößerung eines Teils der 1 darstellt, ist aus Gründen der Übersichtlichkeit das Temperierungssystem 100 auf den Spiegel M₄ beschränkt und nur äußerst schematisch dargestellt. Wie u. a. auch durch die gepunktet dargestellten zusätzlichen Zu- und Rückläufe angedeutet, kann sich das Temperierungssystem 100 auch noch über weitere Spiegel M₁, M₂, M₃, M₅ und/oder M₆ sowie andere nicht dargestellte Komponenten, wie insbesondere die Tragstruktur, an welche die Spiegel M₁ bis M₆ befestigt sind, erstrecken. Auch ist möglich, dass das Temperierungssystem 100 Komponenten des Belichtungssystems 10 temperiert. Das Belichtungssystem 10 kann aber auch ein eigenes Temperierungssystem aufweisen.In 1 and 2 , which only enlarges part of the 1 , for reasons of clarity, the temperature control system 100 is limited to the mirror M ₄ and is only shown very schematically. As indicated by the additional inlets and outlets shown in dotted lines, the temperature control system 100 can also extend over further mirrors M ₁ , M ₂ , M ₃ , M ₅ and/or M ₆ as well as other components not shown, such as in particular the support structure to which the mirrors M ₁ to M ₆ are attached. It is also possible for the temperature control system 100 to control the temperature of components of the exposure system 10. The exposure system 10 can also have its own temperature control system.

Das Temperierungssystem 100 umfasst Fluidleitungen 101 zur Durchleitung eines Temperierungsmediums, eine Zirkulationspumpe 102 zur Förderung des Temperierungsmediums durch die Fluidleitungen 101 und eine steuerbare Wärme/Kältequelle als Element 103 zur aktiven Temperierung des Temperierungsmediums. Die Fluidleitungen 101 sind dabei so mit einem, den zu temperierenden Spiegel M₄ durchziehenden Fluidkanal 26 verbunden, dass sich ein geschlossener Temperierungskreislauf 105 für das Temperierungsmedium ergibt.The temperature control system 100 comprises fluid lines 101 for passing a temperature control medium, a circulation pump 102 for conveying the temperature control medium through the fluid lines 101 and a controllable heat/cold source as an element 103 for actively controlling the temperature control medium. The fluid lines 101 are connected to a fluid channel 26 running through the mirror M ₄ to be temperature controlled in such a way that a closed temperature control circuit 105 for the temperature control medium is created.

Durch die Zirkulationspumpe 102 wird das Temperierungsmedium, welches mithilfe des Elements 103 zur aktiven Temperierung auf eine gewünschte Temperatur geregelt werden kann, an bzw. durch diverse Komponenten, wie u. a. den Spiegel M₄, entlang- bzw. hindurchgeführt, wo es zu einem Wärmeaustausch kommt, sodass sich die entsprechenden Komponenten mit der Zeit an die aktiv geregelte Temperatur des Temperierungsmediums annähern. Entsprechendes ist im Stand der Technik weithin bekannt.The circulation pump 102 guides the tempering medium, which can be regulated to a desired temperature using the element 103 for active tempering, along or through various components, such as the mirror M ₄ , where a heat exchange takes place, so that the corresponding components approach the actively regulated temperature of the tempering medium over time. This is widely known in the prior art.

Das Element 103 zur aktiven Temperierung des Temperierungsmediums kann als Wärmepumpe mit elektrisch Betriebenen Heizstab vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, dem durch einen Wärmetauscher strömende Temperierungsmedium Wärme zuzuführen oder zu entziehen.The element 103 for the active tempering of the tempering medium can be provided as a heat pump with an electrically operated heating element, which is designed to supply or remove heat from the tempering medium flowing through a heat exchanger.

Um zu vermeiden, dass sich Vibrationen der Zirkulationspumpe 102 und/oder dem Element 103 zur aktiven Temperierung über die Struktur übertragen, sind Zirkulationspumpe 102 und/oder Element 103 zur aktiven Temperierung in der Regel so gut möglich mechanisch von dem Projektionssystem 10 entkoppelt und entfernt davon angeordnet. Auch deswegen sind Zirkulationspumpe 102 und/oder dem Element 103 zur aktiven Temperierung regelmäßig außerhalb des für die optischen Elemente des Projektionsbelichtungssystems 1 vorgesehenen evakuierbaren Raum angeordnet. Die Systemgrenze zwischen dem evakuierbaren Raum und Bereich mit Umgebungsbedingungen ist in 1 und 2 durch die Strichpunktlinie 90 angedeutet.In order to prevent vibrations of the circulation pump 102 and/or the element 103 for active temperature control from being transmitted via the structure, the circulation pump 102 and/or the element 103 for active temperature control are generally mechanically decoupled from the projection system 10 as much as possible and arranged away from it. This is also why the circulation pump 102 and/or the element 103 for active temperature control are regularly arranged outside the evacuatable space provided for the optical elements of the projection exposure system 1. The system boundary between the evacuatable space and the area with ambient conditions is in 1 and 2 indicated by the dashed line 90.

Neben den dargestellten Elementen 101, 102, 103 kann das Temperierungssystem 100 noch weitere Elemente, wie bspw. steuerbare Ventile umfassen. Werden mithilfe des Temperierungssystems 100 mehrere Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 von Temperierungsmedium in unterschiedlichen parallelen Temperierungskreisläufen 105 durchströmt, können Ventile dazu verwendet werden, die Durchflussmenge in den einzelnen Temperierungskreisläufen 105 individuell anzupassen.In addition to the elements 101, 102, 103 shown, the temperature control system 100 can also include other elements, such as controllable valves. If the temperature control system 100 is used to flow through several components of the projection exposure system 1 with temperature control medium in different parallel temperature control circuits 105, valves can be used to individually adjust the flow rate in the individual temperature control circuits 105.

Die Fluidleitung 101 ist mit Halteelementen 200 an verschiedenen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 befestigt. In 1 und 2 ist exemplarisch nur ein Halteelement 200 dargestellt, auf dessen Ausgestaltung nachfolgend noch näher eingegangen wird.The fluid line 101 is attached to various components of the projection exposure system 1 by means of holding elements 200. In 1 and 2 Only one holding element 200 is shown as an example, the design of which will be discussed in more detail below.

Sämtliche Elemente 101, 102, 103 des Temperierungssystems 100, aber auch die Fluidkänale 26 durch Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 sind dazu ausgelegt, möglichst wenige strömungsindizierte Vibrationen zu erzeugen und eine zur Dämpfung von sich daraus oder aus anderen Gründen ergebende akustische Schwingungen im Temperierungsmedium vorteilhaft ausgebildete Leitungsakustik aufzuweisen. Trotz solcher Maßnahmen lassen sich strömungsinduzierte Vibrationen auch der Fluidleitungen 101 regelmäßig nicht vermeiden, die über Halteelemente 200 für die Fluidleitung 101 - insbesondere solche gemäß dem Stand der Technik - auch in die Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 übertragen werden können. Um zu vermeiden, dass solche Vibrationen zumindest an dafür kritischen Stellen in Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 eingebracht werden, kann zumindest ein Teil der Halteelemente 200 so ausgebildet werden, wie es exemplarisch in 1 und 2 skizziert ist.All elements 101, 102, 103 of the temperature control system 100, but also the fluid channels 26 through components of the projection exposure system 1 are designed to generate as few flow-induced vibrations as possible and to have line acoustics that are advantageously designed to dampen acoustic vibrations in the temperature control medium that result from this or from other reasons. Despite such measures, flow-induced vibrations of the fluid lines 101 cannot usually be avoided, which can also be transmitted to the components of the projection exposure system 1 via holding elements 200 for the fluid line 101 - in particular those according to the state of the art. projection exposure system 1. In order to avoid such vibrations being introduced into components of the projection exposure system 1 at least at critical locations, at least some of the holding elements 200 can be designed as shown by way of example in 1 and 2 is outlined.

Das in 1 und 2 skizzierte Halteelemente 200 umfasst einen ersten, an einer - in den 1 und 2 nur angedeuteten - Komponente der Projektionsbelichtungsanlage 1 angeordneten Teil 201 und einen zweiten Teil 202, der an der Fluidleitung 101 angeordnet ist. Die beiden Teile 201 und 202 des Halteelements 200 sind dabei derart aufeinander abgestimmt ausgebildet, dass sie aufgrund von magnetischer Levitation in einem vorgegebenen Abstand voneinander gehalten werden.The 1 and 2 The holding element 200 outlined comprises a first, on a - in the 1 and 2 only indicated - component of the projection exposure system 1 and a second part 202 which is arranged on the fluid line 101. The two parts 201 and 202 of the holding element 200 are designed to be coordinated with one another in such a way that they are held at a predetermined distance from one another due to magnetic levitation.

Unter der Annahme, dass der an der Komponente der Projektionsbelichtungsanlage 1 angeordnete Teil 201 des Halteelementes 200 im Wesentlichen ortsfest ist, wird aufgrund der magnetischen Levitation zunächst grundsätzlich nur der durch den Doppelpfeil 90 angedeutete Freiheitsgrad des anderen Teils 202 des Halteelements 200 beschränkt. Sämtliche andere Freiheitsgrade sind hingegen unbeschränkt. In der Folge übertragen sich nur Vibrationen der Fluidleitung 101 in der Richtung 90 über das Halteelement 200 auf die Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1. Schwingung in Richtung anderer, davon abweichender Freiheitsgrade werden nicht übertragen. Diese sind bei Bedarf anderweitig aufzufangen, bspw. durch starre Halteelemente gemäß dem Stand der Technik, die an weniger vibrationssensitiven Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage befestigt sind (nicht dargestellt).Assuming that the part 201 of the holding element 200 arranged on the component of the projection exposure system 1 is essentially stationary, initially only the degree of freedom of the other part 202 of the holding element 200 indicated by the double arrow 90 is restricted due to the magnetic levitation. All other degrees of freedom, however, are unrestricted. As a result, only vibrations of the fluid line 101 in the direction 90 are transmitted via the holding element 200 to the components of the projection exposure system 1. Vibrations in the direction of other, deviating degrees of freedom are not transmitted. If necessary, these must be absorbed in another way, for example by rigid holding elements according to the prior art, which are attached to less vibration-sensitive components of the projection exposure system (not shown).

In 3a-c sind verschiedene Ausführungsbeispiele zur Ausgestaltung des Halteelementes 200 in schematischer Darstellung gezeigt. Insbesondere ist die Fluidleitung 101 nur teilweise dargestellt.In 3a -c various embodiments for the design of the holding element 200 are shown in a schematic representation. In particular, the fluid line 101 is only partially shown.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3a ist an der Fluidleitung 101 als ein Teil 202 des Halteelementes 200 eine Platte 204 aus diamagnetischem Material angeordnet. Bei dem an der Komponente des Projektionssystems 1 angeordneten Teil 201 des Halteelementes 200 handelt es sich um einen Permanentmagneten 203, welcher ein magnetisches Feld schafft, in dem die Platte 204 magnetisch levitiert und somit auf die damit verbundene Fluidleitung 101 auf einen konstanten Abstand hält.In the embodiment according to 3a A plate 204 made of diamagnetic material is arranged on the fluid line 101 as a part 202 of the holding element 200. The part 201 of the holding element 200 arranged on the component of the projection system 1 is a permanent magnet 203, which creates a magnetic field in which the plate 204 magnetically levitates and thus keeps it at a constant distance from the fluid line 101 connected to it.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3b ist der an der Komponente des Projektionssystems 1 angeordnete Teil 201 eine ferromagnetische Platte 205 die magnetisch mit dem als an der Fluidleitung 101 angeordneten Teil 202 vorgesehenen Elektromagneten 206 interagiert, um die gewünschte magnetische Levitation zu erreichen. Der Elektromagnet 206 wird über an der Fluidleitung 101 entlanggeführten Versorgungsleitungen 207 mit elektrischer Energie versorgt. Der tatsächliche Stromfluss und damit das durch den Elektromagneten 206 erzeugte Feld wird dabei durch eine Regelungseinheit 208 gesteuert. Die Regelungseinheit 208 ist dabei dazu ausgebildet, in Abhängigkeit des über den Sensor 209 ermittelten Abstands zur Komponente der Projektionsbelichtungsanlage 1 das magnetische Feld so zu regeln, dass der erfasste Abstand einem vorgegebenen Wert entspricht. Etwaige im Elektromagneten 206 entstehende Wärme kann durch den unmittelbaren Kontakt mit der Fluidleitung 101 mit dem darin strömenden Temperierungsmedium abtransportiert werden.In the embodiment according to 3b the part 201 arranged on the component of the projection system 1 is a ferromagnetic plate 205 which interacts magnetically with the electromagnet 206 provided as part 202 arranged on the fluid line 101 in order to achieve the desired magnetic levitation. The electromagnet 206 is supplied with electrical energy via supply lines 207 running along the fluid line 101. The actual current flow and thus the field generated by the electromagnet 206 is controlled by a control unit 208. The control unit 208 is designed to regulate the magnetic field depending on the distance to the component of the projection exposure system 1 determined by the sensor 209 so that the detected distance corresponds to a predetermined value. Any heat generated in the electromagnet 206 can be transported away by the direct contact with the fluid line 101 with the temperature control medium flowing therein.

Es ist auch möglich, die beiden Teile 201, 202 des Halteelementes 200 gemäß 3b miteinander zu vertauschen. In diesem Fall wären der Elektromagnet 206, die Versorgungsleitungen 207, die Regelungseinheit 208 und der Sensor 209 an der Komponente des Projektionssystems 1 angeordnet, während an der Fluidleitung 101 lediglich die ferromagnetische Platte 205 angeordnet ist.It is also possible to assemble the two parts 201, 202 of the holding element 200 according to 3b to be interchanged with each other. In this case, the electromagnet 206, the supply lines 207, the control unit 208 and the sensor 209 would be arranged on the component of the projection system 1, while only the ferromagnetic plate 205 is arranged on the fluid line 101.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 3c ist ein Elektromagnet 210 als Teil 201 des Halteelementes an der Komponente der Projektionsbelichtungsanlage 1 vorgesehen, der über eine Steuerungseinheit 211 so angesteuert wird, dass der Elektromagnet 210 ein magnetisches Wechselfeld hoher Frequenz erzeugt.In the embodiment according to 3c An electromagnet 210 is provided as part 201 of the holding element on the component of the projection exposure system 1, which is controlled via a control unit 211 such that the electromagnet 210 generates a high frequency alternating magnetic field.

Als an der Fluidleitung 101 angeordnetes Teil 202 des Halteelementes 200 dient die Fluidleitung 101 selbst. Die Fluidleitung 101 ist in dem dargestellten Bereich nämlich aus Kupfer, welches im von dem Elektromagneten 210 erzeugten magnetischen Wechselfeld hoher Frequenz diamagnetisch wirkt. Durch diese bzw. daraus resultierende weitere Wechselwirkungen kommt es zu der gewünschten magnetischen Levitation.The fluid line 101 itself serves as part 202 of the holding element 200 arranged on the fluid line 101. In the area shown, the fluid line 101 is made of copper, which has a diamagnetic effect in the high-frequency alternating magnetic field generated by the electromagnet 210. This or other interactions resulting from it lead to the desired magnetic levitation.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10 2008 009 600 A1 [0028]
US 2006/0132747 A1 [0029]
EP 1 614 008 B1 [0029]
US 6,573,978 [0029]
DE 10 2017 220 586 A1 [0034]
US 2018/0074303 A1 [0045]

Claims

Projection exposure system (1) for photolithography for imaging a mask (30) illuminated by an illumination system (10) onto a substrate (35) using a projection system (20), wherein at least one component of the projection exposure system (1) is tempered via an active tempering system (100) of the projection exposure system (1), wherein the tempering system (100) has at least one fluid line (101) for passing through a tempering medium, which is guided by at least one holding element (200) on a component of the projection exposure system (1), characterized in that at least one holding element (200) comprises a first part (201) arranged on the component of the projection exposure system (1) and a second part (202) arranged on the fluid line (101), wherein the two parts (201, 202) of the holding element (200) are designed such that the parts separated from one another by magnetic levitation spaced apart and without mechanical contact.

Projection exposure system according to claim 1 , characterized in that one of the two parts (201, 202) of the holding element (200) is at least partially diamagnetic.

Projection exposure system according to one of the preceding claims, in particular claim 1 , characterized in that a part (201, 202) of the holding element (200) is designed to generate a controllable magnetic field, wherein a control circuit is provided to keep the distance between the two parts (201, 202) of the holding element (200) constant.

Projection exposure system according to one of the preceding claims, in particular claim 1 , characterized in that a part (201, 202) of the holding element (200) is designed to generate a high frequency alternating magnetic field.

Projection exposure system according to one of the Claims 3 or 4 , characterized in that the part (201, 202) of the holding element (200) designed to generate a controllable magnetic field and/or an alternating magnetic field of high frequency is fastened to the fluid line (100).

Projection exposure system according to one of the preceding claims, in particular claim 4 , characterized in that one part of the holding element is formed integrally with the fluid line (101) or is a part of the fluid line (101).