DE102024203031A1

DE102024203031A1 - Vorrichtung, Halteeinrichtung, Anordnung, System und Verfahren zur Halterung eines optischen Elements; Lithografiesystem

Info

Publication number: DE102024203031A1
Application number: DE102024203031.7A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Weber
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2024-04-02
Filing date: 2024-04-02
Publication date: 2025-10-02
Also published as: WO2025209839A1; TW202542581A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Halterung eines optischen Elements (2), insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems, mit einem Haltepunkt (5) zur Verbindung mit dem optischen Element (2). Der Haltepunkt (5) ist mit einem Träger (3) verbunden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Träger (3) wenigstens zwei Stabbeine (3a) und ein Verbindungsstück (15) aufweist, wobei das Verbindungsstück (15) zwischen dem Haltepunkt (5) und einem oberen Ende (9a) der Stabbeine (3a) angeordnet ist und die Stabbeine (3a) miteinander verbindet. Dabei laufen die Stabbeine (3a) in Richtung des Haltepunkts (5) in einem spitzen Winkel (6) aufeinander zu, wobei ein virtueller Schnittpunkt (7) in Verlängerung der Stabbeine (3a) jenseits des Haltepunkts (5) liegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Halterung eines optischen Elements, insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems.
Die Erfindung betrifft auch eine Halteeinrichtung zur Halterung eines optischen Elements, insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems, wenigstens aufweisend eine erste und eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung.
Die Erfindung betrifft zudem eine Anordnung zur Halterung eines optischen Elements, insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems, wenigstens aufweisend sechs erfindungsgemäße Vorrichtungen oder drei erfindungsgemäße Halteeinrichtungen.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein System aufweisend ein optisches Element, insbesondere ein optisches Element eines Lithografiesystems, und wenigstens aufweisend sechs erfindungsgemäße Vorrichtungen oder drei erfindungsgemäße Halteeinrichtungen zur Halterung des optischen Elements.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Halterung und insbesondere zur Positionierung und/oder Ausrichtung eines optischen Elements, insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems.
Die Erfindung betrifft ferner ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist.
Optische Elemente bedürfen einer geeigneten Halterung um sie in einem optischen System zu fixieren bzw. zu halten bzw. zu lagern und um diese gegebenenfalls gezielt verfahren und/oder verkippen zu können. Bereits beim Einbau können sich beispielsweise unebene Montage- bzw. Kontaktflächen, Fertigungstoleranzen, Winkel- bzw. Positionsfehler oder thermale Ausdehnungsunterschiede zwischen dem optischen Element und seiner Umgebung auf die Halterung bzw. das optische Element auswirken. Thermale Ausdehnungsunterschiede zwischen dem optischen Element und seiner Umgebung können im Betrieb auch durch Lichtabsorption verursacht sein. Beim eventuell notwendigen oder erwünschten Positionieren und/oder Ausrichten werden Aktuatoren eingesetzt, welche zusätzliche Kräfte ausüben. Beim Einbau, im Betrieb, sowie beim Positionieren und/oder Ausrichten werden auch unerwünschte Kräfte und Momente auf das optische Element übertragen, die zu Deformationen des optischen Elements und/oder einer optischen Fläche des optischen Elements führen. Diese Deformationen können die Funktionalität des optischen Elements beeinträchtigen, insbesondere wenn eine hohe Präzision im Strahlweg und/oder im Strahlprofil erforderlich ist, wie beispielsweise für eine möglichst gute Abbildungsqualität und möglichst geringe Abbildungsfehler in der Halbleiterlithografie.
Für viele Anwendungen, insbesondere in der Hochleistungsoptik, sollen sich optische Elemente zumindest translatorisch in lateraler und axialer Richtung und rotatorisch um die radiale, tangentiale und axiale Achse bewegen lassen. Dabei können Deformationen der optischen Elemente bzw. optischen Flächen bzw. optischen Oberflächen auftreten. In der Regel stammen solche Deformationen von parasitären Kräften und/oder Momenten bzw. parasitären Lasten, die als unerwünschter bzw. passiver Nebeneffekt zur angestrebten aktiven Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements auftreten. Dies kommt insbesondere daher, dass Positioniermechanismen zum Bewegen der optischen Elemente aus Federgelenken aufgebaut sind, welche bei ihrer Gelenkbewegung und damit bei einer Bewegung des Positioniermechanismus Verformungskräfte und Verformungsdrehmomente hervorrufen. Derartige parasitäre Lasten werden zumindest teilweise durch das optische Element aufgenommen bzw. abgefangen und können daher unbeabsichtigt die Form des optischen Elements verändern. Dabei sind insbesondere eingeleitete Radialmomente und Tangentialmomente von besonderer Bedeutung.
Neben der Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements hat die Halterung auch eine grundlegende Haltefunktion. In dieser Hinsicht spielen auch Schwingungen eine entscheidende Rolle, die in der Regel unerwünscht sind und wie Deformationen des optischen Elements minimiert werden sollten, um eine möglichst gute Abbildungsqualität zu erreichen und optische Artefakte zu verhindern.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedenartige Vorrichtungen zur Halterung bzw. Lagerung, Positionierung und/oder Ausrichtung von optischen Elementen bekannt. Es sind auch solche Vorrichtungen bekannt, die dazu eingerichtet sind, unerwünschte Deformationen des optischen Elements teilweise zu verringern.
In einer grundlegenden Form kann eine Vorrichtung zur Halterung, Positionierung und/oder Ausrichtung von optischen Elementen dafür eine Deformationsentkopplung aufweisen, die zwei Teile der Halterung mechanisch entkoppelt.
Beispielsweise offenbart die EP 1 028 342 A1 eine Vorrichtung zum Kippen eines Gegenstandes um wenigstens eine Achse, insbesondere eines optischen Elementes, wie eine Linse, wobei der Gegenstand von einem Innenring getragen und über wenigstens drei Lagerpunkte mit einer Fassung oder einem Außenring verbunden ist. Dabei sind Koppeln, insbesondere Stützkoppeln die als Festkörpergelenke ausgebildet sein können, vorgesehen, die den Gegenstand bzw. den Innenring gegenüber seiner Fassung bzw. dem Außenring deformationsentkoppeln.
Ähnlich dazu ist in der WO 2006/000352 A1 eine Positioniereinheit für ein optisches Element in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage mit einem Innenring und mit einer Außenfassung gezeigt, die bewegliche Zwischenelemente bzw. Zwischenteile aufweist, welche vorzugsweise als Festkörpergelenke in Form von blattfederartigen Hebeln bzw. Blattfedern ausgebildet sind.
Aus der US 5 986 827 A ist eine Vorrichtung für Optiken bekannt, bei der das optische Element an drei Haltepunkten von jeweils einem Biegemechanismus bzw. Bipod mit zwei V-förmig angeordneten Trägern bzw. Biegeschenkeln getragen wird. Die Biegeschenkel weisen an ihren Enden Gelenke bzw. Blattbiegegelenke auf, um eine zu große Beschränkung und damit Verformung der montierten Optik zu vermeiden. Die Verstellbarkeit wird durch separate Hebel gewährleistet.
Die Gelenke sollen die Biegeschenkel nachgiebig gegenüber Translationen und Verkippungen machen, damit die Schenkel hauptsächlich Kräfte in ihrer Längsrichtung auf das optische Element übertragen. Dies kann parasitäre radiale Drehmomente teils vermeiden. Jedoch übertragen sich Deformationen der Gelenke u.a. durch Koppelsteifigkeiten zumindest teilweise auch auf das optische Element, welches sich dadurch ungewollt verformt. Zu den nachteiligen Deformationsmechanismen gehören vor allem, aber nicht ausschließlich, tangentiale Drehmomente bei einer Querverschiebung des Haltepunkts senkrecht zur Längsachse. Diese Nachteile treffen auch auf andere Lösungen mit Bipod-Halterungen nach dem Stand der Technik zu. Bezüglich der US 5 986 827 A kommt insbesondere der erhöhte Bauraumbedarf aufgrund der zusätzlichen Hebel für die Verstellung noch nachteilig hinzu.
Die vorgenannten Lösungen haben gemeinsam, dass sie zweiteilige Halterungen mit einem Innenring und einem Außenring aufweisen. Dabei haben sich jedoch besonders das Gewicht, ungünstige Eigenfrequenzen, hohe Resonanzamplituden, und die Zweimassenschwingerstruktur mit mehreren Trägheitselementen als nachteilig erwiesen.
Die DE 10 2018 200 181 A1 offenbart eine Kinematik zur geführten Bewegung einer Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage, wobei das optische Element direkt auf den Verstelleinheiten bzw. Bipoden befestigt ist um die vorstehend genannten schwingungsdynamischen Probleme zu vermeiden. Der Einfluss der auf das optische Element wirkenden parasitären Kräfte und Drehmomente beim Verstellen der Bipoden wird dadurch reduziert, dass der Ursprung des Hauptachsensystems der Steifigkeitsmatrix der Kinematik bzw. der Bipoden mit den Haltepunkten an der optischen Komponente zusammenfällt. Dies wird durch eine gekreuzte Anordnung von Bipod-Schenkeln erreicht und verringert die parasitären Lasten auf den Spiegel.
Wenngleich parasitäre tangentiale Drehmomente und die resultierenden Deformationen durch diese Lösung verringert werden, hat die Kinematik der DE 10 2018 200 181 A1 einen vergleichsweise hohen Bauraumbedarf unterhalb, oberhalb und seitlich des Haltepunkts und an dem optischen Element werden Vorsprünge zur Anbindung an die Kinematik benötigt. Außerdem ist durch die indirekte Kraftführung bzw. den gewundenen Kraftfluss nur eine vergleichsweise geringe Steifigkeit erreichbar. Dies und die relativ weiche Anbindung kann zu schwingungsdynamischen Problemen führen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Halterung eines optischen Elements zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und insbesondere ungewollte Deformationen des optischen Elements minimiert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Halteeinrichtung zur Halterung eines optischen Elements zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und insbesondere ungewollte Deformationen des optischen Elements minimiert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Halteeinrichtung mit den in Anspruch 15 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Halterung eines optischen Elements zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und insbesondere ungewollte Deformationen des optischen Elements minimiert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Anordnung mit den in Anspruch 18 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, ein System mit einem optischen Element zu schaffen, das gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und insbesondere eine verbesserte Halterung des optischen Elements ermöglicht bzw. ungewollte Deformationen des optischen Elements minimiert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein System mit den in Anspruch 20 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Halterung und insbesondere zur Positionierung und/oder Ausrichtung eines optischen Elements zu schaffen, das gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und insbesondere ungewollte Deformationen des optischen Elements minimiert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den in Anspruch 22 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Lithografiesystem zu schaffen, welches optische Elemente aufweist, die unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik gehalten sind, insbesondere unter Minimierung von ungewollten Deformationen des optischen Elements.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 23 genannten Merkmalen gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Halterung bzw. Lagerung eines optischen Elements, insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems, weist einen Haltepunkt zur Verbindung mit dem optischen Element auf. Dabei ist der Haltepunkt mit einem Träger verbunden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Träger wenigstens zwei Stabbeine und ein Verbindungsstück aufweist, wobei das Verbindungsstück zwischen dem Haltepunkt und einem dem Haltepunkt zugewandten oberen Ende der Stabbeine angeordnet ist und die Stabbeine miteinander verbindet. Des Weiteren laufen die Stabbeine erfindungsgemäß in Richtung des Haltepunkts in einem spitzen Winkel aufeinander zu, wobei ein virtueller Schnittpunkt in Verlängerung der Stabbeine jenseits des Haltepunkts liegt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise dazu geeignet, optische Elemente unter minimalen parasitären Lasten zu halten bzw. zu lagern. Dabei kann die interne Beweglichkeit der Vorrichtung beispielsweise Winkel- bzw. Positionsfehler, thermale Ausdehnungsunterschiede zwischen dem optischen Element und seiner Umgebung bzw. der Halterung passiv ausgleichen. Im Vergleich zum Stand der Technik treten daher kaum Deformationen des optischen Elements auf, insbesondere deutlich geringere Deformationen durch tangentiale Drehmomente bei einer Querverschiebung des Haltepunkts senkrecht zu einer Längsachse der Stabbeine. Weitere Vorteile liegen unter anderem in einer direkten Kraftführung, einer hohen Steifigkeit bzw. geringen Nachgiebigkeit in Längsrichtung, geringen Koppelsteifigkeiten, sowie geringer Tendenz zu Schwingungen und Resonanzen. Im Kontext von Lithografiesystemen führt dies zu einer deutlich verbesserten Abbildungsqualität, da ein derart deformationsreduziert gehaltenes bzw. gelagertes optisches Element kaum bis gar keine durch äußere Einflüsse verursachte Abbildungsfehler erfährt. Ein zusätzlicher Vorteil gegenüber Lösungen nach dem Stand der Technik mit tendenziell schlechterer Deformationsreduzierung ist der vergleichsweise geringe Bedarf an Bauraum für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Die Vorrichtung kann insbesondere auch dazu ausgebildet sein, das optische Element auszurichten und/oder zu positionieren bzw. geführt zu bewegen. Dafür können die Stabbeine beispielweise verfahrbar sein. Damit kann die vorliegende Erfindung die Aufgabe lösen, eine Vorrichtung zur Positionierung und/oder Ausrichtung eines optischen Elements zu schaffen, welche ungewollte Deformationen des optischen Elements minimiert.
Der Haltepunkt trägt zumindest teilweise das optische Element. Das optische Element ist an dem Haltepunkt festgelegt. Der Haltepunkt kann insbesondere als eine Halterung bzw. eine Halteeinrichtung ausgebildet sein. Das optische Element und die Vorrichtung bzw. der Träger können durch den Haltepunkt verbunden sein. Die Verbindung kann insbesondere auch durch weitere Elemente zwischen dem Träger bzw. dem Verbindungsstück und dem Haltepunkt ausgebildet sein.
Die relative Position der Stabbeine, die vorzugsweise durch das Verbindungsstück aneinander gekoppelt sind und deren Position daher voneinander abhängig ist, kann sich zueinander verändern. Dabei können weitere Elemente zwischen den Stabbeinen und dem Verbindungsstück angeordnet sein. Insbesondere kann der Träger weitere Elemente aufweisen.
Die Ebene des spitzen Winkels zwischen benachbarten Stabbeinen kann, abhängig von der gewünschten Wirkungsrichtung der Vorrichtung, insbesondere tangential oder radial zu dem optischen Element bzw. zu einer optischen Fläche bzw. zu einer optischen Oberfläche des optischen Elements ausgerichtet sein. Dabei kann die optische Fläche im Rahmen der Erfindung insbesondere die Mittelebene einer Linse oder die Oberfläche bzw. Spiegelfläche eines Spiegels sein. Die Ebene des spitzen Winkels kann aber auch beliebig anders bzw. beliebig räumlich ausgerichtet sein.
Die Formulierung „jenseits des Haltepunkts“ bezieht sich auf eine Lage des virtuellen Schnittpunkts auf einer, im Vergleich zu den Stabbeinen, gegenüberliegenden Seite des optischen Elements.
Insbesondere laufen die Stabbeine in Richtung des Haltepunkts an dem optischen Element derart aufeinander zu, dass am Haltepunkt bzw. auf Höhe des Haltepunkts ein Abstand zwischen den Stabbeinen bzw. den virtuellen Verlängerungen der Stabbeine verbleibt, da der virtuelle Schnittpunkt erfindungsgemäß jenseits des Haltpunkts liegt. Der Haltepunkt ist im Sinne der Erfindung kein Punkt, in dem die Stabbeine zusammenlaufen bzw. in dem sich die Stabbeine schneiden, sondern der Haltepunkt weist eine derartige Erstreckung auf, dass die Stabbeine auf den Haltepunkt zulaufen können und vorzugsweise an diesem festgelegt sind, sich jedoch nicht im Haltepunkt schneiden.
Der virtuelle Schnittpunkt ist auch der Momentandrehpol der Stabbeine bzw. des Verbindungsstücks bei einer Relativbewegung der Stabbeine zueinander.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich maßgeblich daraus, dass die Vorrichtung durch die Anordnung von wenigstens zwei Stabbeinen, welche zueinander beweglich sind und nicht parallel verlaufen, parasitäre Kräfte und/oder Momente, die andernfalls durch das optische Element aufgenommen werden und dieses deformieren würden, mittels einer Drehung bzw. Gegenkippung bzw. Schwenkbewegung des Verbindungsstücks um den virtuellen Schnittpunkt bzw. Momentandrehpol ausgleichen kann.
Üblicherweise werden mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen gemeinsam verwendet um das optische Element zu halten. Insbesondere können zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen gemeinsam einen Bipod bzw. eine Halteeinrichtung ausbilden. Dabei können die beiden Vorrichtungen die Schenkel des Bipoden bilden. Diese sind im Unterschied zum Stand der Technik in einem Mittelteil der Schenkel nicht aus einem kompakten und im Wesentlichen unbeweglichen Stück bzw. nicht einstabig ausgebildet, sondern in sich beweglich, wie zuvor beschrieben. Vorzugsweise finden drei derartige Bipoden bzw. Halteeinrichtungen oder auch sechs einzelne Vorrichtungen für die Positionierung und/oder Ausrichtung eines optischen Elements Verwendung. Dabei können insbesondere mehrere Haltepunkte, an denen das optische Element festgelegt ist und die gemeinsam das optische Element tragen, vorgesehen sein.
Es hat sich eine solche Ausgestaltung der Erfindung als besonders geeignet erwiesen, bei der eine Kopfgelenkeinrichtung vorgesehen ist, wobei die Kopfgelenkeinrichtung zwischen dem Verbindungsstück und dem Haltepunkt angeordnet ist.
Die Kopfgelenkeinrichtung kann den Träger bzw. das Verbindungsstück mit dem Haltepunkt verbinden.
Ferner stellt die Kopfgelenkeinrichtung vorzugsweise eine Kippbeweglichkeit der Vorrichtung am Haltepunkt her.
Der Träger kann einen Trägerfuß aufweisen, wobei der Trägerfuß an einem dem Haltepunkt abgewandten unteren Ende der Stabbeine angeordnet ist und die Stabbeine miteinander verbindet.
Der Trägerfuß trägt zumindest teilweise den Träger.
Dabei liegt der Trägerfuß vorzugsweise auf einer Längsachse der Vorrichtung.
Es können weitere Elemente zwischen dem Trägerfuß und dem unteren Ende der Stabbeine angeordnet sein.
Anstatt durch den Trägerfuß kann das untere Ende der Stabbeine bzw. der daran festgelegten Elemente auch durch eine gemeinsame Auflagefläche in der Umgebung bzw. jeweils direkt mit der festen Welt verbunden sein.
Vorzugsweise ist der Träger durch einen Aktuator für eine gezielte Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements verfahrbar, wobei die Stabbeine des Trägers durch den Aktuator gemeinsam, vorzugsweise zumindest entlang einer Längsachse der Vorrichtung, verfahrbar sind.
Dadurch ist die Vorrichtung auch in vorteilhafter Weise dazu geeignet, optische Elemente unter minimalen parasitären Lasten zu positionieren und/oder auszurichten bzw. geführt zu bewegen.
Dabei hat es sich von Vorteil erwiesen, wenn die Stabbeine in beliebige Richtungen verfahrbar sind, vorzugsweise zumindest entlang einer Längsachse der Vorrichtung. Weiter vorzugsweise sind die Stabbeine gemeinsam auch in eine zweite Richtung verfahrbar.
Der Träger kann gegebenenfalls auch je einen Aktuator pro Stabbein aufweisen, welche derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die Stabbeine synchron bzw. gemeinsam verfahrbar sind.
Bei einem gemeinsamen Verfahren der Stabbeine bzw. des gesamten Trägers durch den Aktuator können sich die Stabbeine der Vorrichtung gleichzeitig in eine wenigstens annähernd gleiche Richtung bewegen. Dabei kann sich die relative Position der Stabbeine, wie bereits zuvor beschrieben, zueinander verändern.
Für die Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements mit wenigstens einem Aktuator können die Stabbeine insbesondere eine feste Länge oder eine veränderliche Länge aufweisen.
Der Aktuator kann mit dem Trägerfuß verbunden bzw. wirkverbunden sein und/oder einstückig mit dem Trägerfuß ausgebildet sein.
Insbesondere kann der Aktuator kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Trägerfuß ausgebildet sein.
Der Aktuator ist vorzugsweise dazu ausgebildet, den Trägerfuß und/oder den Träger zu verfahren bzw. zu verschieben. Weiter vorzugsweise ist der Aktuator in mehrere Raumrichtungen verfahrbar bzw. verschiebbar.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Träger ein Ausgleichselement auf, wobei das Ausgleichselement derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Position der Stabbeine zueinander veränderbar ist um Deformationen des optischen Elements mittels Zusammenwirkens der Stabbeine, des Ausgleichelements und des Verbindungsstücks zu reduzieren, um einer Verkippung des Haltepunkts relativ zu dem optischen Element entgegenzuwirken.
Das Ausgleichselement kann Teil des Trägers sein.
Die Kopfgelenkeinrichtung kann gemeinsam mit den Stabbeinen, dem Ausgleichselement und dem Verbindungsstück für die Reduktion von Deformationen des optischen Elements zu der Kippbeweglichkeit der Vorrichtung beitragen.
Insbesondere sollte die Kinematik aus den Stabbeinen, dem Verbindungsstück und dem Ausgleichselement bzw. die Stabkinematik senkrecht zu einer Längsachse der Vorrichtung wirken können bzw. bewegbar sein. Entlang der Längsachse der Vorrichtung sollte die Kinematik vorzugsweise eine hohe Steifigkeit aufweisen.
Der virtuelle Schnittpunkt bzw. Momentandrehpol der Stabbeine bzw. des Verbindungsstücks ist auch der Momentandrehpol der Stabkinematik.
Die Reduzierung von Deformationen des optischen Elements kann dabei durch den wenigstens teilweisen Ausgleich von ungewollt auf den Haltepunkt wirkenden Kräfte und/oder Momenten erfolgen. Insbesondere können Deformationen des optischen Elements dadurch reduziert werden, dass auf den Haltepunkt wirkende parasitäre Drehmomente, die von senkrecht zu einer Längsachse der Vorrichtung für eine Querverschiebung des Haltepunkts ausgeübten Kräften induziert werden können, wenigstens teilweise ausgeglichen werden. Dabei wird durch ein Zusammenwirken der Stabbeine, des Ausgleichselements und des Verbindungsstücks einer Verkippung des Haltepunkts relativ zu dem optischen Element entgegengewirkt. Auch die Kopfgelenkeinrichtung kann, insbesondere durch ihre Kippbeweglichkeit, gegebenenfalls dazu beitragen.
Vorzugsweise sollte dabei die folgende Gleichung (1), welche die Beziehung zwischen den Steifigkeiten der Stabbeine, des Ausgleichselements und der Kopfgelenkeinrichtung beschreibt, möglichst gut erfüllt werden: $\begin{array}{l} 0 = n_{S} z_{B} {[C_{S, r o t, n} {sin}^{2} β_{S} + C_{S, r o t, q} (1 + {cos}^{2} β_{S})] [C_{S, n} {sin}^{2} β_{S} + C_{S, q} (1 + {cos}^{2} β_{S})] + \\ \frac{{sin}^{2} β_{S} {(z_{P} - z_{S})}^{2}}{{cos}^{2} β_{S}} [C_{S, n} C_{S, q} + C_{S, q}^{2} {sin}^{2} β_{S}]} + 2 C_{B, r o t, q} {C_{S, n} z_{P} {sin}^{2} β_{S} + C_{S, q} (2 z_{S} - z_{P} {sin}^{2} β_{S})} \end{array}$
Hierbei ist z_B < 0 die z-Position der Kopfgelenkeinrichtung, z_S < 0 die z-Position der Stabbeine, insbesondere der Punkt der Hauptachsensteifigkeit eines Stabbeins, an dem keine Koppelsteifigkeit auftreten, und der bei einem vollkommen symmetrisch aufgebauten Stabbein im Schnittpunkt der Symmetrieebenen liegt, z_P die z-Position des virtuellen Schnittpunkts der Stabbeine bzw. des Momentandrehpols der Stabkinematik, n_S die Anzahl von Stabbeinen der Stabkinematik, β_S der Winkel der Stabbeine zur Längsachse der Stabkinematik, C_B,rot,q die Kippsteifigkeit der Kopfgelenkeinrichtung, C_S,n die Normalsteifigkeit eines Stabbeins eingeschlossen eines eventuell vorhandenen Ausgleichselements, C_S,q die Quersteifigkeit eines Stabbeins eingeschlossen eines eventuell vorhandenen Ausgleichselements, C_S,rot,n die Torsionssteifigkeit eines Stabbeins eingeschlossen eines eventuell vorhandenen Ausgleichselements und C_S,rot,q die Kippsteifigkeit eines Stabbeins eingeschlossen eines eventuell vorhandenen Ausgleichselements.
Der Winkel der Stabbeine zur Längsachse der Stabkinematik (β_S) beträgt vorzugsweise die Hälfte des spitzen Winkels zwischen den Stabbeinen, sodass die Stabbeine symmetrisch um die Längsachse der Stabkinematik angeordnet sind.
Es kann von Vorteil sein, wenn das Ausgleichselement als obere Gelenkeinrichtung ausgebildet ist, welches an dem oberen Ende der Stabbeine angeordnet ist und die Stabbeine gelenkig mit dem Verbindungsstück verbindet, und/oder das Ausgleichselement als untere Gelenkeinrichtung ausgebildet ist, welche an dem unteren Ende der Stabbeine angeordnet ist und die Stabbeine gelenkig mit dem Trägerfuß der Vorrichtung und/oder dem Aktuator verbindet.
Dabei sind die Stabbeine, vorzugsweise durch das Verbindungsstück, aneinander gekoppelt, sodass die Position der Stabbeine voneinander abhängig ist.
Dabei kann eine Verkippung des Haltepunkts relativ zu dem optischen Element durch eine Gegenkippung der Stabkinematik kompensiert werden, wobei sich auch die Position der Stabbeine relativ zueinander verändern kann. Die obere Gelenkeinrichtung und/oder die untere Gelenkeinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, eine Ausgleichsbewegung der Stabbeine zueinander zuzulassen. Dabei kann insbesondere die obere Gelenkeinrichtung mit dem Verbindungsstück und/oder der Kopfgelenkeinrichtung zusammenwirken.
Es sei darauf hingewiesen, dass die gelenkige Verbindung der Stabbeine mit dem Verbindungsstück derart ausgestaltet ist, dass der virtuelle Schnittpunkt in Verlängerung der Stabbeine erfindungsgemäß jenseits des Haltepunkts liegt. Insbesondere verbleibt am Verbindungsstück bzw. am Haltepunkt ein Abstand zwischen den Stabbeinen bzw. den virtuellen Verlängerungen der Stabbeine. Ferner ist der Abstand zwischen den Stabbeinen am unteren Ende der Stabbeine bzw. am Trägerfuß insbesondere größer als der Abstand am oberen Ende der Stabbeine bzw. am Verbindungsstück bzw. am Haltepunkt.
Die obere Gelenkeinrichtung und/oder die untere Gelenkeinrichtung kann jeweils wenigstens ein Gelenk aufweisen.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem wenigstens einem Gelenk um eine Blattfeder bzw. ein Blattfedergelenk. Die Vorteile von Blattfedergelenken bestehen in einer vergleichsweise hohen Steifigkeit in Stabrichtung bzw. Längsrichtung der Vorrichtung, in der Abwesenheit von Lagerspiel und in einer vernachlässigbar geringen Verfahrhysterese im Bereich der elastischen Verformung. Das Gelenk kann aber auch ein Drahtgelenk oder ein anderes Gelenk sein. Ein Drahtgelenk kann vorteilhaft für eine gleichzeitige Biegbarkeit des Gelenks um mehrere Achsen sein.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Stabbeine, insbesondere in Axialrichtung, starr sind.
Dabei sind die Stabbeine zumindest teilweise bzw. abschnittsweise starr.
Insbesondere in Kombination mit einer oberen Gelenkeinrichtung hat sich es als besonders geeignet herausgestellt, wenn die Stabbeine in Axialrichtung steif bzw. starr sind.
Die Stabbeine können beispielsweise aus Stahl, insbesondere aus korrosionsbeständigen bzw. nichtrostenden Stahl, anderen Metallen oder Keramiken bestehen.
Es kann auch vorteilhaft sein, wenn die Stabbeine biegeweich sind, insbesondere in Radialrichtung bzw. Querrichtung.
Dabei sind die Stabbeine zumindest teilweise bzw. abschnittsweise biegeweich.
Insbesondere kann es auch vorteilhaft sein, dass die Stabbeine in Abschnitten starr und in anderen Abschnitten biegeweich sind. Insbesondere können die biegeweichen Abschnitte dabei eine Beweglichkeit ähnlich zu der oberen Gelenkeinrichtung und/oder unteren Gelenkeinrichtung herstellen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zwei, drei oder vier Stabbeine aufweist, wobei die Stabbeine konisch angeordnet sind.
Es können gegebenenfalls auch mehr als zwei, insbesondere auch mehr als vier, Stabbeine vorgesehen sein, wobei sich die Ausbildung der Vorrichtung derart, dass genau zwei, drei oder vier Stabbeine vorgesehen sind, als besonders geeignet herausgestellt hat.
Vorzugsweise laufen dabei benachbarte Stabbeine in einem spitzen Winkel aufeinander zu. Untere Enden der Stabbeine sind vorzugsweise gleichmäßig verteilt auf einem Kreis angeordnet.
Vorzugsweise treffen sich alle Stabbeine der Vorrichtung in ihrer Verlängerung in einem gemeinsamen virtuellen Schnittpunkt. Der virtuelle Schnittpunkt der Stabbeine kann dabei als Spitze des von den Stabbeinen gebildeten Konus aufgefasst werden.
Es können aber auch nur zwei der Stabbeine, welche spiegelsymmetrisch zur Längsachse der Vorrichtung angeordnet sind, in einem gemeinsamen virtuellen Schnittpunkt aufeinander zulaufen. Weitere Stabbeine können insbesondere in einer Ebene, welche senkrecht zu der von den ersten beiden Stabbeine aufgespannten Ebene steht, spiegelsymmetrisch zur Längsachse der Vorrichtung angeordnet sein und dabei in einem zweiten gemeinsamen virtuellen Schnittpunkt aufeinander zulaufen.
Sind die Stabbeine mit einer oberen und einer unteren Gelenkeinrichtung versehen, so kann vorgesehen sein, den virtuellen Schnittpunkt aus den Verlängerungen der Verbindungsgeraden zwischen der unteren und oberen Gelenkeinrichtung zu bilden, wobei die Verbindungselemente zwischen der unteren und oberen Gelenkeinrichtung in der Orientierung von dieser Verbindungsgerade abweichen können.
Es kann auch vorgesehen sein, die Verlängerung der Stabbeine, durch die der virtuelle Schnittpunkt bestimmt wird, insbesondere wenn die Stabbeine nicht linear verlaufen, durch eine Verbindungsgerade zwischen dem unteren und dem oberen Ende der Stabbeine zu bestimmen.
Es hat sich ferner als besonders geeignet herausgestellt, wenn die Kopfgelenkeinrichtung unmittelbar an dem Haltepunkt angeordnet ist.
Insbesondere kann die Kopfgelenkeinrichtung vorzugsweise so nah wie möglich an dem Haltepunkt angeordnet sein, sodass keine anderen Elemente dazwischenliegen.
Es ist von besonderem Vorteil, wenn die obere Gelenkeinrichtung und/oder die untere Gelenkeinrichtung eine Mehrzahl an Gelenken aufweist.
Ferner kann auch die Kopfgelenkeinrichtung eine Mehrzahl an Gelenken aufweisen.
Wenn die obere Gelenkeinrichtung, die untere Gelenkeinrichtung und/oder die Kopfgelenkeinrichtung eine Mehrzahl von Gelenken aufweist, ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Gelenke als Blattfedern bzw. Blattfedergelenke ausgebildet sind.
Dabei können die Gelenke in Axialrichtung der Stabbeine bzw. entlang der Längsachse der Vorrichtung betrachtet in verschiedenen Ebenen angeordnet sein. Die Gelenke können insbesondere derart angeordnet und ausgebildet sein, dass das Gelenk oder die Gelenke, die in einer ersten Ebene angeordnet sind, eine Auslenkung in eine erste Richtung und das Gelenk oder die Gelenke, die in einer zweiten Ebene angeordnet sind, eine Auslenkung in eine hierzu orthogonale zweite Richtung ermöglichen, wobei die beiden Richtungen in einer Fläche verlaufen und die Fläche bzw. Ebene vorzugsweise orthogonal zu der Längsachse der Vorrichtung verläuft. Zwischen den Ebenen können jeweils Zwischenelemente vorgesehen sein.
Vorzugsweise sind an dem Verbindungsstück erste Gelenke der oberen Gelenkeinrichtung festgelegt, welche mit jeweils dem oberen Ende eines der Stabbeine oder mit jeweils einem Zwischenelement der oberen Gelenkeinrichtung verbunden sind.
Es können mehrere erste Gelenke vorgesehen sein. In Ergänzung dazu können gegebenenfalls auch mehrere Zwischenelemente vorgesehen sein. Vorzugsweise sind jedoch zwei oder vier erste Gelenke und dementsprechend zwei oder vier erste Zwischenelemente vorgesehen.
Die ersten Gelenke können insbesondere dann vorteilhaft mit dem oberen Ende eines der Stabbeine verbunden sein, wenn die Vorrichtung genau zwei Stabbeine aufweist.
Dabei weist die obere Gelenkeinrichtung vorzugsweise zwei erste Gelenke auf. Es können aber auch vier erste Gelenke vorgesehen sein, insbesondere dann, wenn die Vorrichtung genau vier Stabbeine aufweist. Es hat sich als besonders geeignet erwiesen, wenn zwei oder vier Zwischenelemente vorgesehen sind.
Weiter vorzugsweise sind an den Zwischenelementen jeweils zweite Gelenke der oberen Gelenkeinrichtung festgelegt, welche mit jeweils dem oberen Ende eines der Stabbeine verbunden sind.
Diese Ausgestaltung der Erfindung eignet sich insbesondere dann, wenn die Vorrichtung genau vier Stabbeine aufweist. Dabei weist die obere Gelenkeinrichtung vorzugsweise vier zweite Gelenke auf.
Analog zu den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der oberen Gelenkeinrichtung für eine Vorrichtung mit genau zwei Stabbeinen, insbesondere aufweisend zwei erste Gelenke, oder mit genau vier Stabbeinen, insbesondere aufweisend zwei bzw. vier erste Gelenke, zwei bzw. vier Zwischenelemente und vier zweite Gelenke, können auch obere Gelenkeinrichtungen für mehr als vier Stabbeine konstruiert werden. Ferner können auch andere Anzahlen von ersten Gelenken, Zwischenelementen, zweiten Gelenken und Stabbeinen kombiniert werden.
Ferner hat es sich als besonders geeignet herausgestellt, wenn in Axialrichtung der Stabbeine betrachtet wenigstens zwei benachbarte Gelenke der oberen Gelenkeinrichtung um 90° gedreht zueinander orientiert sind, wobei die Gelenke insbesondere die ersten Gelenke und die zweiten Gelenke sind.
Dabei sind Gelenke auf der gleichen Ebene der oberen Gelenkeinrichtung, insbesondere die ersten Gelenke zueinander bzw. die zweiten Gelenke zueinander, vorzugsweise gleichermaßen orientiert bzw. nicht zueinander verdreht.
Analog kann es von Vorteil sein, wenn die Kopfgelenkeinrichtung wenigstens zwei Gelenke auf unterschiedlichen Ebenen aufweist, welche um 90° gedreht zueinander orientiert sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei den vorgenannten Varianten oder Kombinationen der vorgenannten Varianten wenigstens ein Gelenk der Kopfgelenkeinrichtung relativ zu den ersten Gelenken und/oder zu den zweiten Gelenken um 90° gedreht orientiert, aber auch gleichermaßen orientiert sein kann.
Die untere Gelenkeinrichtung kann sowohl ergänzend zu als auch unabhängig von der oberen Gelenkeinrichtung vorgesehen sein.
Die untere Gelenkeinrichtung kann analog zu einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der oberen Gelenkeinrichtung aufgebaut sein.
Vorzugsweise sind die Gelenke der unteren Gelenkeinrichtung als Blattfedern oder Blattfedergelenke ausgebildet.
Dabei können erste Gelenke der unteren Gelenkeinrichtung zwischen dem Trägerfuß bzw. dem Aktuator und jeweils dem unteren Ende eines der Stabbeine oder jeweils einem Zwischenelement der unteren Gelenkeinrichtung festgelegt sein, wobei an dem Zwischenelement der unteren Gelenkeinrichtung zweite Gelenke der unteren Gelenkeinrichtung festgelegt sein können, welche mit jeweils dem unteren Ende eines der Stabbeine verbunden sind.
Die ersten Gelenke der unteren Gelenkeinrichtung können vorzugsweise um 90° gedreht zu den zweiten Gelenken der unteren Gelenkeinrichtung orientiert sein.
Das Ausgleichselement kann zumindest teilweise durch die untere Gelenkeinrichtung ausgebildet sein.
Alternativ oder ergänzend zu der oberen Gelenkeinrichtung und/oder der unteren Gelenkeinrichtung kann vorgesehen sein, dass das Ausgleichselement zumindest teilweise durch das Stabbein ausgebildet ist, wobei das Stabbein aus einem biegeweichen Material bestehen kann. In diesem Zusammenhang kann sich der virtuelle Schnittpunkt auf den Schnittpunkt von Geraden durch das jeweilige obere Ende und untere Ende der Stabbeine beziehen.
Die Kopfgelenkeinrichtung, das Verbindungsstück, die obere Gelenkeinrichtung, die Stabbeine, die untere Gelenkeinrichtung und/oder der Trägerfuß können zumindest teilweise monolithisch ausgebildet sein.
Es kann von Vorteil sein, wenn der Querschnitt der Stabbeine quadratisch oder rechteckig ist.
Dadurch wird der Querschnitt der Vorrichtung, insbesondere wenn die Vorrichtung genau vier Stabbeine aufweist, optimal genutzt. Außerdem wird dadurch eine hohe Steifigkeit in Stabrichtung bzw. in Längsrichtung der Vorrichtung erreicht, was sich vorteilhaft auf die Halteeigenschaften der Vorrichtung auswirkt.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der spitze Winkel zwischen den Stabbeinen kleiner als 30°, vorzugsweise kleiner als 15°, weiter vorzugsweise kleiner als 5°, besonders bevorzugt kleiner als 2°, ist.
Es kann von besonderem Vorteil sein, wenn der virtuelle Schnittpunkt in Verlängerung der Stabbeine mindestens halb so weit, vorzugsweise mindestens doppelt so weit, besonders bevorzugt mindestens viermal so weit, jenseits des Haltepunkts liegt, wie die Stabbeine lang sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Stabbeine zwischen 50 mm und 300 mm, besonders bevorzugt zwischen 100 mm und 150 mm lang.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Maß des spitzen Winkels, der Abstand des virtuellen Schnittpunkts zum Haltepunkt und die Länge der Stabbeine voneinander abhängen bzw. vorzugsweise passend zueinander gewählt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Halteeinrichtung zur Halterung eines optischen Elements, insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems, wenigstens aufweisend eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung und eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die erste Vorrichtung und die zweite Vorrichtung in Richtung eines gemeinsamen Haltepunkts an dem optischen Element aufeinander zulaufen.
Die Halteeinrichtung kann insbesondere auch ein Bipod sein bzw. als Bipod bezeichnet werden.
Bei der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung handelt es sich insbesondere um Vorrichtungen mit einem oder mehreren Merkmalen gemäß der vorhergehenden Beschreibung. Die Vorteile ergeben sich aus den bereits beschriebenen Vorteilen analog.
Die erste Vorrichtung und die zweite Vorrichtung laufen insbesondere V-förmig in einem Winkel in Richtung des optischen Elements aufeinander zu.
Dabei kann auf Höhe des gemeinsamen Haltepunkts ein Abstand zwischen der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung bzw. virtuellen Verlängerungen der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung verbleiben. Der gemeinsame Haltepunkt kann insbesondere als eine gemeinsame Halterung bzw. Halteeinrichtung ausgebildet sein.
Es kann von Vorteil sein, wenn die erste Vorrichtung und die zweite Vorrichtung wenigstens annähernd einen rechten Winkel zueinander bilden. Dies gewährleistet eine möglichst hohe Stabilität der Halteeinrichtung bzw. des Bipods. Außerdem werden durch den rechten Winkel bei einer Bewegung, beispielsweise bei einer aktiv durch einen Aktuator herbeigeführten Verschiebung, von wenigstens einer der beiden Vorrichtungen Rückkopplungen zwischen den Vorrichtungen vermieden.
Dabei kann ein annähernd rechter Winkel insbesondere ein Winkel zwischen 80° und 100°, vorzugsweise ein Winkel zwischen 85° und 95°, weiter vorzugsweise ein Winkel zwischen 88° und 92°, besonders bevorzugt ein Winkel von genau 90°, sein.
Die durch die V-Form der winklig aufeinander zulaufenden ersten Vorrichtung und zweiten Vorrichtung gebildete Ebene der Halteeinrichtung steht vorzugsweise senkrecht zu dem optischen Element bzw. der optischen Fläche des optischen Elements. Die Ebene der Halteeinrichtung kann aber auch anders ausgerichtet sein.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Aktuator der ersten Vorrichtung für eine gezielte Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements derart angeordnet und ausgebildet ist, um einen ersten Trägerfuß der ersten Vorrichtung zu verschieben, und/oder ein Aktuator der zweiten Vorrichtung für eine gezielte Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements derart angeordnet und ausgebildet ist, um einen zweiten Trägerfuß der zweiten Vorrichtung zu verschieben, jeweils vorzugsweise zumindest entlang einer Längsachse der ersten Vorrichtung bzw. der zweiten Vorrichtung, insbesondere auf der von den Längsachsen der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung definierten Ebene.
Bei dieser Weiterentwicklung weist wenigstens eine der beiden Vorrichtungen einen Aktuator auf, sodass die Stabbeine der jeweiligen Vorrichtung gemeinsam verfahrbar sind. Insbesondere kann die erste Vorrichtung und/oder die zweite Vorrichtung einen Aktuator aufweisen. Vorzugsweise sind sowohl der erste Trägerfuß als auch der zweite Trägerfuß verschiebbar.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der jeweilige Trägerfuß in genau zwei oder in genau drei Raumrichtungen verschiebbar ist.
Insbesondere kann der Aktuator der ersten Vorrichtung derart angeordnet und ausgebildet sein, um den ersten Trägerfuß entlang der Längsachse der ersten Vorrichtung und/oder in Richtung des zweiten Trägerfußes zu verschieben, und/oder der Aktuator der zweiten Vorrichtung kann derart angeordnet und ausgebildet sein, um den zweiten Trägerfuß entlang der Längsachse der zweiten Vorrichtung und/oder in Richtung des ersten Trägerfußes zu verschieben.
Der Ausdruck „in Richtung des ersten bzw. zweiten Trägerfußes“ umfasst dabei sowohl eine Verschiebung auf den ersten bzw. zweiten Trägerfuß zu, als auch von dem ersten bzw. zweiten Trägerfuß weg.
Die Verstellung der Halteeinrichtung bzw. des Bipods mithilfe wenigstens eines Aktuators kann beispielsweise in Anlehnung an die DE 10 2018 200 178 A1 der Anmelderin erfolgen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Halterung eines optischen Elements, insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems, wenigstens aufweisend sechs erfindungsgemäße Vorrichtungen oder drei erfindungsgemäße Halteeinrichtungen.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann insbesondere auch zur Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements geeignet sein.
Bei den Vorrichtungen bzw. den Halteeinrichtungen handelt es sich insbesondere um Vorrichtungen bzw. Halteeinrichtungen mit einem oder mehreren Merkmalen gemäß der vorhergehenden Beschreibung. Die Vorteile ergeben sich aus den bereits beschriebenen Vorteilen analog.
Vorzugsweise weist die Anordnung genau sechs erfindungsgemäße Vorrichtungen oder genau drei erfindungsgemäße Halteeinrichtungen auf. In der Regel sind damit insbesondere alle Freiheitsgrade zur Positionierung und/oder Ausrichtung eines optischen Elements ausreichend bestimmt, falls dies in Ergänzung zur Haltefunktion vorgesehen ist.
Mischungen aus Vorrichtungen und Halteeinrichtungen sind möglich, insbesondere derart, dass insgesamt vorzugsweise genau sechs Vorrichtungen vorhanden sind, wobei gegebenenfalls jeweils zwei Vorrichtungen eine Halteeinrichtung ausbilden können.
Erfindungsgemäß kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass die Anordnung beispielsweise vier erfindungsgemäße Vorrichtungen und eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung aufweist, wobei die Halteeinrichtung zwei der insgesamt sechs vorgesehenen Vorrichtungen aufweist. Weitere Kombinationen sind analog möglich.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei mehr als sechs Vorrichtungen auch mehr als drei Halteeinrichtungen durch die Vorrichtungen ausgebildet sein können.
Durch die Kombination von wenigstens sechs Vorrichtungen bzw. drei Halteeinrichtungen wird eine stabile Auflage des optischen Elements und gleichzeitig die Ausschöpfung der Freiheitsgrade zur optionalen Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements gewährleistet. Die Kombination von genau sechs Vorrichtungen bzw. genau drei Halteeinrichtungen zu einem Hexapod hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Vorrichtungen und/oder die Halteeinrichtungen wenigstens annähernd gleichmäßig verteilt an einem äußeren Randbereich des optischen Elements angeordnet sind. Dies erhöht die Stabilität der Anordnung.
Dabei sind die Vorrichtungen und/oder die Halteeinrichtungen insbesondere auch dann als wenigstens annähernd gleichmäßig verteilt an dem äußeren Randbereich des optischen Elements angeordnet anzusehen, wenn die jeweilige Position der Vorrichtungen und/oder der Halteeinrichtungen um nicht mehr als 10 %, vorzugsweise nicht mehr als 5 %, weiter vorzugsweise nicht mehr als 2 %, von ihrer Position bei einer vollständig gleichmäßigen Verteilung abweicht.
Die Halteeinrichtungen können dabei insbesondere so ausgerichtet sein, dass die jeweils von der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung, die winklig aufeinander zulaufen, gebildete V-förmige Ebene tangential zu einem Rand des optischen Elements angeordnet ist. Die Ebenen der Halteeinrichtungen können aber auch anders ausgerichtet sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein System aufweisend ein optisches Element, insbesondere ein optisches Element eines Lithografiesystems, und wenigstens aufweisend sechs erfindungsgemäße Vorrichtungen oder drei erfindungsgemäße Halteeinrichtungen zur Halterung des optischen Elements.
Dabei kann insbesondere auch die Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements vorgesehen sein.
Bei den Vorrichtungen bzw. den Halteeinrichtungen handelt es sich insbesondere um Vorrichtungen bzw. Halteeinrichtungen mit einem oder mehreren Merkmalen gemäß der vorhergehenden Beschreibung. Die Vorteile ergeben sich aus den bereits beschriebenen Vorteilen analog.
Die Anzahl und die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung im Rahmen des Systems kann vorzugsweise derart gewählt werden, wie dies hinsichtlich der erfindungsgemäßen Anordnung bereits beschrieben wurde. Es kann sich insbesondere eignen, wenn das erfindungsgemäße System sechs Vorrichtungen oder drei Halteeinrichtungen aufweist. Es können gegebenenfalls auch jeweils zwei Vorrichtungen eine Halteeinrichtung ausbilden.
Es kann vorgesehen sein, dass das optische Element ein Spiegel oder eine Linse ist. Insbesondere kann es sich um einen Spiegel oder eine Linse eines Lithografiesystems handeln.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Halterung und insbesondere zur Positionierung und/oder Ausrichtung eines optischen Elements, insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems, wobei das optische Element mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung oder einer erfindungsgemäßen Anordnung gehalten und insbesondere positioniert und/oder ausgerichtet wird.
Bei den Vorrichtungen bzw. den Halteeinrichtungen bzw. der Anordnung handelt es sich insbesondere um Vorrichtungen bzw. Halteeinrichtungen bzw. eine Anordnung mit einem oder mehreren Merkmalen gemäß der vorhergehenden Beschreibung. Die Vorteile ergeben sich aus den bereits beschriebenen Vorteilen analog.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist, wobei das optische Element durch wenigstens eine erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung oder eine erfindungsgemäße Anordnung gehalten ist.
Das optische Element kann insbesondere auch durch wenigstens eine erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung oder eine erfindungsgemäße Anordnung positioniert und/oder ausgerichtet sein.
Bei den Vorrichtungen bzw. den Halteeinrichtungen bzw. der Anordnung handelt es sich insbesondere um Vorrichtungen bzw. Halteeinrichtungen bzw. eine Anordnung mit einem oder mehreren Merkmalen gemäß der vorhergehenden Beschreibung. Die Vorteile ergeben sich aus den bereits beschriebenen Vorteilen analog.
Lithografiesysteme können insbesondere Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithografie mit EUV (engl. extreme ultraviolet) Licht und/oder mit DUV (engl.: deep ultraviolet) Licht sein.
In diesen und angrenzenden Anwendungsbereichen ist eine stabile bzw. verwacklungsfreie Halterung, sowie gegebenenfalls eine stabile bzw. verwacklungsfreie Positionierung und exakte Ausrichtung von optischen Elementen und das gleichzeitige Vermeiden von Deformationen der optischen Elemente von besonderer Bedeutung, um eine hohe Abbildungsqualität ohne Abbildungsfehler zu erreichen und somit hochqualitative Strukturen, insbesondere Halbleiterstrukturen, herstellen zu können.
Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, die erfindungsgemäße Halteeinrichtung, die erfindungsgemäße Anordnung, das erfindungsgemäße System, das erfindungsgemäße Verfahren oder das erfindungsgemäße Lithografiesystem, beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie „erstes“ oder „zweites“ etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage im Meridionalschnitt;
2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
3 eine prinzipmäßige Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Halterung eines optischen Elements;
4 eine weitere prinzipmäßige Ansicht der in 3 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Halterung eines optischen Elements;
5 eine prinzipmäßige Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung zur Halterung eines optischen Elements;
6 eine prinzipmäßige Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung sowie des erfindungsgemäßen Systems zur Halterung eines optischen Elements;
7 eine prinzipmäßige Ansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung zur Halterung eines optischen Elements;
8 eine prinzipmäßige Ansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung zur Halterung eines optischen Elements;
9 eine prinzipmäßige Ansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung zur Halterung eines optischen Elements; und
10 eine prinzipmäßige Ansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung zur Halterung eines optischen Elements.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 für die Mikrolithografie als Beispiel für ein Lithografiesystem beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
Ein Beleuchtungssystem 101 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 weist neben einer Strahlungsquelle 102 eine Beleuchtungsoptik 103 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 104 in einer Objektebene 105 auf. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 104 angeordnetes Retikel 106. Das Retikel 106 ist von einem Retikelhalter 107 gehalten. Der Retikelhalter 107 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 108 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 105.
Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 umfasst eine Projektionsoptik 109. Die Projektionsoptik 109 dient zur Abbildung des Objektfeldes 104 in ein Bildfeld 110 in einer Bildebene 111. Die Bildebene 111 verläuft parallel zur Objektebene 105. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 106 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 110 in der Bildebene 111 angeordneten Wafers 112. Der Wafer 112 wird von einem Waferhalter 113 gehalten. Der Waferhalter 113 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 114 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 106 über den Retikelverlagerungsantrieb 108 und andererseits des Wafers 112 über den Waferverlagerungsantrieb 114 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 102 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 102 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 115, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 115 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle („Laser Produced Plasma“, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle („Gas Discharged Produced Plasma“, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser („Free-Electron-Laser“, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 115, die von der Strahlungsquelle 102 ausgeht, wird von einem Kollektor 116 gebündelt. Bei dem Kollektor 116 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 116 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 115 beaufschlagt werden. Der Kollektor 116 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung 115 und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 116 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 115 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 117. Die Zwischenfokusebene 117 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 102 und den Kollektor 116, und der Beleuchtungsoptik 103 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 103 umfasst einen Umlenkspiegel 118 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 119. Bei dem Umlenkspiegel 118 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 118 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 115 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 119 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, die zur Objektebene 105 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 119 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 120, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 120 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 120 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 120 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 120 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 119 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 116 und dem Umlenkspiegel 118 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 115 horizontal, also längs der y-Richtung.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 ist dem ersten Facettenspiegel 119 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 121. Sofern der zweite Facettenspiegel 121 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 121 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 119 und dem zweiten Facettenspiegel 121 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 121 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 122. Die zweiten Facetten 122 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 122 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 122 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 103 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator („Fly's Eye Integrator“) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 121 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 109 optisch konjugiert ist, anzuordnen.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 121 werden die einzelnen ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 121 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 115 im Strahlengang vor dem Objektfeld 104.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Objektfeld 104 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sind. 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, „Gracing Incidence“-Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 103 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 116 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 118, den Feldfacettenspiegel 119 und den Pupillenfacettenspiegel 121.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann der Umlenkspiegel 118 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 103 nach dem Kollektor 116 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 119 und den zweiten Facettenspiegel 121.
Die Abbildung der ersten Facetten 120 mittels der zweiten Facetten 122 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 122 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 105 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 109 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 109 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 115. Bei der Projektionsoptik 109 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 109 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 103, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 115 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 109 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 104 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 110. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 104 und dem Bildfeld 110 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 109, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der Pupillenfacetten 122 ist genau einer der Feldfacetten 120 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 120 in eine Vielzahl an Objektfeldern 104 zerlegt. Die Feldfacetten 120 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 122.
Die Feldfacetten 120 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 122 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 auf das Retikel 106 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 104 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2% auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 103 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 104 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 beschrieben.
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 121 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 109, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 121 telezentrisch auf den Wafer 112 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 109 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Retikel 106 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Bauelements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 103 ist der Pupillenfacettenspiegel 121 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Feldfacettenspiegel 119 ist verkippt zur Objektebene 105 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 118 definiert ist.
Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 121 definiert ist.
In 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 dargestellt. Die DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 weist ein Beleuchtungssystem 201, eine Retikelstage 202 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 203, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 204 bestimmt werden, einen Waferhalter 205 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 204 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich eine Projektionsoptik 206, mit mehreren optischen Elementen, insbesondere Linsen 207, die über Fassungen 208 in einem Objektivgehäuse 209 der Projektionsoptik 206 gehalten sind, auf.
Alternativ oder ergänzend zu den dargestellten Linsen 207 können diverse refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente, unter anderem auch Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen, vorgesehen sein.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 sieht vor, dass die in das Retikel 203 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 204 abgebildet werden.
Das Beleuchtungssystem 201 stellt einen für die Abbildung des Retikels 203 auf den Wafer 204 benötigten Projektionsstrahl 210 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 201 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 210 beim Auftreffen auf das Retikel 203 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Mittels des Projektionsstrahls 210 wird ein Bild des Retikels 203 erzeugt und von der Projektionsoptik 206 entsprechend verkleinert auf den Wafer 204 übertragen. Dabei können das Retikel 203 und der Wafer 204 synchron verfahren werden, sodass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 203 auf entsprechende Bereiche des Wafers 204 abgebildet werden.
Optional kann ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 207 und dem Wafer 204 durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex größer 1,0 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf.
Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, insbesondere auch nicht mit dem beschriebenen Aufbau, beschränkt. Die Erfindung eignet sich für beliebige Lithografiesysteme bzw. Mikrolithografiesysteme, insbesondere jedoch für Projektionsbelichtungsanlagen, mit dem beschriebenen Aufbau. Die Erfindung eignet sich auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine geringere bildseitige numerische Apertur als jene, die im Zusammenhang mit 1 beschrieben ist, sowie keinen obskurierten Spiegel M5 und/oder M6 aufweisen. Insbesondere eignet sich die Erfindung auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine bildseitige numerische Apertur von 0,25 bis 0,5, vorzugsweise 0,3 bis 0,4, besonders bevorzug 0,33, aufweisen. Die Erfindung sowie die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sind ferner nicht auf eine spezifische Bauform beschränkt zu verstehen.
Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar.
Die 3 zeigt eine prinzipmäßige Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Halterung eines optischen Elements 2, welches in der 3 nicht gezeigt ist. Die Vorrichtung 1 weist einen Haltepunkt 5 zur Verbindung mit dem optischen Element 2 auf, wobei der Haltepunkt 5 mit einem Träger 3 verbunden ist. Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass der Träger 3 wenigstens zwei Stabbeine 3a und ein Verbindungsstück 15 aufweist, welches zwischen dem Haltepunkt 5 und einem dem Haltepunkt 5 zugewandten oberen Ende 9a der Stabbeine 3a angeordnet ist. Dabei laufen die Stabbeine 3a in Richtung des Haltepunkts 5 in einem spitzen Winkel 6 aufeinander zu, wobei ein virtueller Schnittpunkt 7 in Verlängerung der Stabbeine 3a jenseits des Haltepunkts 5 liegt.
Der Träger 3 bzw. die Stabbeine 3a der Vorrichtung 1 sind in den Ausführungsbeispielen, wie nachfolgend noch näher dargestellt ist, vorzugsweise mit dem Haltepunkt 5 verbunden. Dabei kann die Verbindung insbesondere durch das Verbindungsstück 15 der Stabbeine 3a und gegebenenfalls weitere dazwischenliegende Elemente ausgebildet sein.
Dabei verbleibt auf Höhe des Haltepunkts 5, welcher bei bestimmungsgemäßer Verwendung zumindest teilweise das optische Element 2 trägt, ein Abstand zwischen den virtuellen Verlängerungen (Strichlinien) der Stabbeine 3a. Das heißt, die Stabbeine 3a bzw. die virtuellen Verlängerungen der Stabbeine 3a schneiden sich nicht im Haltepunkt 5 bzw. weisen keinen gemeinsamen Schnittpunkt im Haltepunkt 5 auf. Die Stabbeine 3a weisen auch keinen gemeinsamen Schnittpunkt auf Höhe des Verbindungsstücks 15 auf.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Kopfgelenkeinrichtung 16 vorgesehen ist, welche zwischen dem Verbindungsstück 15 und dem Haltepunkt 5 angeordnet ist. Dadurch wird zumindest teilweise die Verbindung des Trägers 3 mit dem Haltepunkt 5 hergestellt. Außerdem ermöglicht die Kopfgelenkeinrichtung 16 vorzugsweise eine Kippbeweglichkeit der Vorrichtung 1 gegenüber dem Haltepunkt 5.
Der Träger 3 kann einen Trägerfuß 11 aufweisen, wobei der Trägerfuß 11 an einem dem Haltepunkt 5 abgewandten unteren Ende 9b der Stabbeine 3a angeordnet ist und die Stabbeine 3a miteinander verbindet.
Der Träger 3 kann durch einen Aktuator 4 für eine gezielte Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements 2, vorzugsweise zumindest entlang einer Längsachse 14 der Vorrichtung 1, verfahrbar sein. Dabei sind die Stabbeine 3a des Trägers 3 durch den Aktuator 4 gemeinsam, insbesondere gleichzeitig in eine wenigstens annähernd gleiche Richtung, verfahrbar. Dies ermöglicht zusätzlich zur Halterung auch in vorteilhafter Weise eine deformationsreduzierte Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements 2 durch die Vorrichtung 1.
Der Aktuator 4 kann mit dem Trägerfuß 11 wirkverbunden sein. Der Aktuator 4 kann aber auch einstückig mit dem Trägerfuß 11 ausgebildet sein.
Der Träger 3 kann ein Ausgleichselement 8a,8b aufweisen, welches derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Position der Stabbeine 3a zueinander veränderbar ist. Dadurch können Deformationen des optischen Elements 2, die beispielsweise in thermaler Ausdehnungsunterschieden der Komponenten und/oder durch ein Verfahren der Stabbeine 3a verursacht werden können, mittels Zusammenwirkens der Stabbeine 3a, des Ausgleichelements 8a,8b und des Verbindungsstücks 15 reduziert werden, indem einer Verkippung des Haltepunkts 5 relativ zu dem optischen Element 2 entgegengewirkt wird.
Dabei kann die Kinematik aus den Stabbeinen 3a, dem Verbindungsstück 15 und dem Ausgleichselement 8a,8b bzw. die Stabkinematik vorzugsweise senkrecht zu einer Längsachse 14 der Vorrichtung 1 bzw. der Stabkinematik wirken, insbesondere dadurch, dass die Stabkinematik senkrecht zur Längsachse 14 bewegbar ist bzw. um den virtuellen Schnittpunkt 7 herum schwenkbar ist. Dazu kann auch die Kopfgelenkeinrichtung 16 beitragen bzw. dies kann zumindest teilweise durch die Kippbeweglichkeit der Kopfgelenkeinrichtung 16 ermöglicht werden.
Vorzugsweise kann die Stabkinematik um den Momentandrehpol bzw. virtuellen Schnittpunkt 7 herum eine Ausgleichsbewegung bzw. Gegenkippung zu einem parasitären Drehmoment ausführen. Dadurch kann ein parasitäres Drehmoment, welches unbeabsichtigt beispielsweise von einer senkrecht zur Längsachse 14 auf den Haltepunkt 5 ausgeübten Querkraft für eine beabsichtigte Querverschiebung verursacht werden kann, wenigstens teilweise ausgeglichen werden. Andernfalls würde das parasitäre Drehmoment von dem optischen Element 2 aufgenommen werden, indem der Haltepunkt 5 verkippen würde, und gegebenenfalls zu einer ungewollten Deformation des optischen Elements 2 führen.
Insbesondere kann das Ausgleichselement 8a,8b der Stabkinematik, gegebenenfalls unterstützt durch das Verbindungsstück 15 und/oder die Kopfgelenkeinrichtung 16, im Rahmen der Erfindung anstatt des Haltepunkts 5 verkippen. Dabei hängt die relative Position der Stabbeine 3a von der Verkippung des Ausgleichselements 8a,8b ab, sodass sich die relative Position der Stabbeine 3a zueinander bei der Ausgleichsbewegung verschiebt. Zur weiteren Illustration sei ferner auf die 4 verwiesen.
Die 3 deutet auch schematisch die z-Positionen der Kopfgelenkeinrichtung 16 (z_B), der Stabbeine 3a (z_S) und des virtuellen Schnittpunkts 7 der Stabbeine 3a bzw. des Momentandrehpols der Stabkinematik (z_P), sowie den Winkel der Stabbeine 3a zur Längsachse 14 der Vorrichtung 1 bzw. der Stabkinematik (β_S) an, welche die Gleichung (1) zusammen mit anderen Variablen, u.a. verschiedenen Steifigkeitswerten, möglichst gut erfüllen sollten. Dabei liegt der frei gewählte Ursprung des Koordinatensystems in der 3 so, dass er mit dem Haltepunkt 5 zusammenfällt.
Das Ausgleichselement ist vorzugsweise als obere Gelenkeinrichtung 8a ausgebildet, welche an dem oberen Ende 9a der Stabbeine 3a angeordnet ist. Die obere Gelenkeinrichtung 8a verbindet die Stabbeine 3a gelenkig mit dem Verbindungsstück 15, wobei die obere Gelenkeinrichtung 8a gemeinsam mit dem Verbindungsstück 15 eine wirksame Verbindung zwischen den Stabbeinen 3a ausbildet. Alternativ oder ergänzend kann das Ausgleichselement auch als untere Gelenkeinrichtung 8b ausgebildet sein, welche an dem unteren Ende 9b der Stabbeine 3a angeordnet ist. Die untere Gelenkeinrichtung 8b kann die Stabbeine 3a gelenkig mit dem Trägerfuß 11 der Vorrichtung 1 und/oder mit dem Aktuator 4 verbinden.
Die Stabbeine 3a können vorzugsweise, insbesondere in Axialrichtung, starr sein. Die Stabbeine 3a können aber auch biegeweich sein, insbesondere in Radialrichtung bzw. Querrichtung.
Die in der 3 gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung 1 weist zwei Stabbeine 3a auf. Die Vorrichtung 1 kann vorzugsweise auch drei oder vier Stabbeine 3a aufweisen, wobei die Stabbeine 3a konisch zueinander, insbesondere mit spitzen Winkeln 6 analog zu der 3, angeordnet sind.
Die Kopfgelenkeinrichtung 16 ist vorzugsweise unmittelbar an dem Haltepunkt 5 angeordnet.
Die obere Gelenkeinrichtung 8a und/oder die untere Gelenkeinrichtung 8b kann eine Mehrzahl an Gelenken aufweisen. Auch die Kopfgelenkeinrichtung 16 kann eine Mehrzahl an Gelenken aufweisen.
Das Gelenk oder die Gelenke der oberen Gelenkeinrichtung 8a, der unteren Gelenkeinrichtung 8b und/oder der Kopfgelenkeinrichtung 16 können Drahtgelenke oder Blattfedergelenke, aber auch andere Arten von Gelenken sein.
Der Querschnitt der Stabbeine 3a kann vorzugsweise quadratisch sein, kann aber auch rund sein oder eine andere Form aufweisen, insbesondere rechteckig.
Vorzugsweise ist der spitze Winkel 6 zwischen den Stabbeinen 3a kleiner als 30°, vorzugsweise kleiner als 15°, weiter vorzugsweise kleiner als 5°, besonders bevorzugt kleiner als 2°. Der Winkel 6 ist in der 3 zur Verdeutlichung größer dargestellt.
Es ist außerdem bevorzugt, wenn der virtuelle Schnittpunkt 7 in Verlängerung der Stabbeine 3a mindestens halb so weit, vorzugsweise mindestens doppelt so weit, besonders bevorzugt mindestens viermal so weit, jenseits des Haltepunkts 5 liegt, wie die Stabbeine 3a lang sind. In der 3 ist der Abstand des virtuellen Schnittpunkts 7 zum Haltepunkt 5 zur Verdeutlichung und in Anpassung auf den größer dargestellten Winkel 6 kleiner dargestellt.
In der 4 ist eine weitere prinzipmäßige Ansicht der in 3 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Halterung eines optischen Elements 2 gezeigt. Zur Verdeutlichung des Funktionsprinzips ist die Vorrichtung 1 dabei, zusätzlich zu der bereits in 3 gezeigten Positionierung in Grundstellung (durchgezogenen Linien), auch nach einer Querverschiebung bzw. Auslenkung des Haltepunkts 5 senkrecht zu einer Längsachse 14 der Vorrichtung 1 (gestrichelte Linien) gezeigt.
Insbesondere zeigt die 4, dass der Haltepunkt 5 relativ zu dem optischen Element 2 bzw. im Vergleich zur Grundstellung nicht verkippt, da ein gleichzeitig zu der Querkraft wirkendes ungewolltes bzw. parasitäres Drehmoment durch die Gelenke der oberen Gelenkeinrichtung 8a, der unteren Gelenkeinrichtung 8b und der Kopfgelenkeinrichtung 16, sowie das Verbindungsstück 15 und die Stabbeine 3a, deren Position zueinander nach der Auslenkung verändert ist, ausgeglichen wird. Dadurch können Deformationen des optischen Elements 2, welches an dem Haltepunkt 5 festgelegt ist, reduziert bzw. verhindert werden. Diese Wirkung wird primär durch die Lage des virtuellen Schnittpunkts 7 jenseits des Haltepunkts 5 bzw. die entsprechende Anordnung von wenigstens zwei durch das Verbindungsstück 15 gekoppelten Stabbeinen 3a in einem spitzen Winkel 6 zueinander erzielt.
Die 5 zeigt eine prinzipmäßige Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung 10 zur Halterung eines optischen Elements 2. Die Halteeinrichtung 10 weist eine erste Vorrichtung 1a und eine zweite Vorrichtung 1b mit jeweils den Merkmalen einer erfindungsgemäße Vorrichtung 1 auf. Dabei laufen die erste Vorrichtung 1a und die zweite Vorrichtung 1b in Richtung eines gemeinsamen Haltepunkts 5 an dem optischen Element 2 aufeinander zu.
Es sei darauf hingewiesen, dass die erste Vorrichtung 1a und die zweite Vorrichtung 1b jeweils einer Vorrichtung 1 entsprechen und prinzipiell austauschbar sind, da die Bezeichnungen mit „erste“ und „zweite“ vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit verwendet werden. Insbesondere können die erste Vorrichtung 1a und die zweite Vorrichtung 1b Vorrichtungen 1 nach den 3 und 4 darstellen.
Die erste Vorrichtung 1a und die zweite Vorrichtung 1b der Halteeinrichtung 10 nach 5 bilden vorzugsweise wenigstens annähernd einen rechten Winkel zueinander. Sie können aber auch einen anderen Winkel zueinander bilden.
Der spitze Winkel 6 zwischen den Stabbeinen 3a der ersten Vorrichtung 1a und der zweiten Vorrichtung 1b kann relativ zum optischen Elements 2 und relativ zum Winkel zwischen der ersten Vorrichtung 1a und der zweiten Vorrichtung 1b räumlich beliebig ausgerichtet sein, abhängig von der gewünschten Wirkungsrichtung der Vorrichtung 1, 1a, 1b bzw. der Halteeinrichtung 10.
Ein Aktuator 4 der ersten Vorrichtung 1a kann für eine gezielte Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements 2 derart angeordnet und ausgebildet sein, um einen ersten Trägerfuß 11a der ersten Vorrichtung 1a zu verschieben. Alternativ oder ergänzend kann ein Aktuator 4 der zweiten Vorrichtung 1b für eine gezielte Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements 2 derart angeordnet und ausgebildet sein, um einen zweiten Trägerfuß 11b der zweiten Vorrichtung 1b zu verschieben. Die jeweilige Verschiebung durch den Aktuator 4 der ersten Vorrichtung 1a und/oder der zweiten Vorrichtung 1b kann dabei vorzugsweise zumindest entlang einer Längsachse 14 der ersten Vorrichtung 1a bzw. der zweiten Vorrichtung 1b, insbesondere auf der von den Längsachsen 14 der ersten Vorrichtung 1a und der zweiten Vorrichtung 1b definierten Ebene, erfolgen.
Insbesondere ist in der 5 auch mit Pfeilen angedeutet, dass der Aktuator 4 der ersten Vorrichtung 1a derart angeordnet und ausgebildet sein kann, um den ersten Trägerfuß 11a entlang der Längsachse 14 der ersten Vorrichtung 1a und/oder in Richtung des zweiten Trägerfußes 11b zu verschieben. Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Aktuator 4 der zweiten Vorrichtung 1b derart angeordnet und ausgebildet ist, um den zweiten Trägerfuß 11b entlang der Längsachse 14 der zweiten Vorrichtung 1b und/oder in Richtung des ersten Trägerfußes 11a zu verschieben.
Die 6 zeigt eine prinzipmäßige Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 12 sowie des erfindungsgemäßen Systems 13 zur Halterung eines optischen Elements 2. Dabei weist die Anordnung 12 wenigstens sechs erfindungsgemäße Vorrichtungen 1, wobei vorzugsweise jeweils zwei Vorrichtungen 1 eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung 10 ausbilden können, oder weist drei erfindungsgemäße Halteeinrichtungen 10 auf. Insbesondere weist jede der Halteeinrichtungen 10 zwei Vorrichtungen 1 auf. Statt der paarweisen Anordnung von Vorrichtungen 1 in Form von Halteeinrichtungen 10 könnten die Vorrichtungen 1 aber auch einzeln angeordnet sein.
Vorzugsweise sind genau sechs Vorrichtungen 1 für die erfindungsgemäße Anordnung 12 bzw. das erfindungsgemäße System 13 vorgesehen. Die Vorrichtungen 1 können dabei einzeln oder paarweise, zur Ausbildung jeweils einer Halteeinrichtung 10, Verwendung finden, um das optische Element 2 zu halten. Vorzugsweise sind drei Halteeinrichtungen 10 vorgesehen.
Die Halteeinrichtungen 10 sind vorzugsweise als Bipoden ausgebildet. Die beiden Schenkel eines Bipods können dabei jeweils durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1, die jeweils über wenigstens zwei Stabbeine 3a verfügt, ausgebildet sein.
Vorzugsweise sind die Vorrichtungen 1 und/oder die Halteeinrichtungen 10 wenigstens annähernd gleichmäßig verteilt an einem äußeren Randbereich des optischen Elements 2 angeordnet.
Die V-förmigen Halteeinrichtungen 10 können vorzugsweise tangential zum Rand des optischen Elements 2 angeordnet sein. Die Halteeinrichtungen 10 sind vorzugsweise senkrecht zu dem optischen Element 2 bzw. einer optischen Fläche 2a des optischen Elements 2 ausgerichtet sein. Die Halteeinrichtungen 10 können aber auch anders angeordnet und/oder ausgerichtet sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Halteeinrichtungen 10 auch dazu vorgesehen, das optische Element 2 zu positionieren und/oder auszurichten.
Wird die gezeigte Ausführungsform der Anordnung 12 von Vorrichtungen 1 bzw. Halteeinrichtungen 10 zusammen mit dem optischen Element 2 betrachtet, erhält man ein erfindungsgemäßes System 13. Das System 13 weist also das optisches Element 2, wenigstens sechs erfindungsgemäße Vorrichtungen 1, wobei jeweils zwei Vorrichtungen 1 eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung 10 ausbilden können, oder weist drei erfindungsgemäße Halteeinrichtungen 10 zur Halterung des optischen Elements 2 auf. Das optische Element 2 kann insbesondere ein Spiegel oder eine Linse sein.
Die 7 bis 9 zeigen jeweils eine prinzipmäßige Ansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung 10 zur Halterung eines optischen Elements 2. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach 5 weisen die Vorrichtungen 1 bzw. 1a, 1b jeweils vier Stabbeine 3a mit quadratischem Querschnitt auf. Dadurch wird der Querschnitt der jeweiligen Vorrichtung 1 bzw. 1a, 1b optimal genutzt und eine hohe Steifigkeit in Stabrichtung erreicht.
Das Ausgleichselement ist dabei vorzugsweise als obere Gelenkeinrichtung 8a und/oder als untere Gelenkeinrichtung 8b analog zur obigen Beschreibung ausgebildet. Dabei kann die obere Gelenkeinrichtung 8a und/oder die untere Gelenkeinrichtung 8b insbesondere eine Mehrzahl an Gelenken aufweisen. Die Gelenke der oberen Gelenkeinrichtung 8a und/oder der unteren Gelenkeinrichtung 8b können dabei in Axialrichtung der Stabbeine 3a bzw. entlang der Längsachse 14 der Vorrichtung 1 betrachtet in verschiedenen Ebenen angeordnet sein. Die Gelenke können insbesondere derart angeordnet und ausgebildet sein, dass das Gelenk oder die Gelenke, die in einer ersten Ebene angeordnet sind, eine Auslenkung in eine erste Richtung und das Gelenk oder die Gelenke, die in einer zweiten Ebene angeordnet sind, eine Auslenkung in eine hierzu orthogonale zweite Richtung ermöglichen, wobei die beiden Richtungen in einer Fläche verlaufen und die Fläche bzw. Ebene vorzugsweise orthogonal zu der Längsachse 14 der Vorrichtung 1 verläuft. Analog kann auch die Kopfgelenkeinrichtung 16 durch eine Mehrzahl an Gelenken ausgebildet sein, welche in verschiedenen Ebenen angeordnet sein können und vorzugsweise in zueinander orthogonale Richtungen auslenkbar sind.
Die 8 und 9 zeigen insbesondere verschiedene Anordnungen von Gelenken, welche vorzugsweise als Blattfedergelenke ausgebildet sind, zur Ausbildung des Ausgleichselements bzw. der oberen Gelenkeinrichtung 8a und/oder der unteren Gelenkeinrichtung 8b. In beiden Ausführungsbeispielen ist zwischen dem Haltepunkt 5 und dem Verbindungsstück 15 eine Kopfgelenkeinrichtung 16 festgelegt, welche durch zwei um 90° gedreht zueinander orientierte Gelenke in verschiedenen Ebenen ausgebildet sein kann.
An dem Verbindungsstück 15 sind erste Gelenke 8c der oberen Gelenkeinrichtung 8a festgelegt, welche mit jeweils einem Zwischenelement 8d der oberen Gelenkeinrichtung 8a verbunden sind. Insbesondere weist das Ausführungsbeispiel nach der 8 vier erste Gelenke 8c bzw. vier Zwischenelemente 8d auf. Das Ausführungsbeispiel nach der 9 weist zwei erste Gelenke 8c bzw. zwei Zwischenelemente 8d auf.
An den Zwischenelementen 8d können jeweils zweite Gelenke 8e der oberen Gelenkeinrichtung 8a festgelegt sein, welche jeweils mit dem oberen Ende 9a eines der Stabbeine 3a verbunden sind. Die Ausführungsbeispiele nach den 8 und 9 weisen insbesondere vier zweite Gelenke 8e für die vier Stabbeine 3a auf.
Die ersten Gelenke 8c können alternativ auch jeweils mit dem oberen Ende 9a eines der Stabbeine 3a verbunden sein, wobei keine Zwischenelemente 8d und keine zweiten Gelenke 8e vorgesehen sind.
Es kann vorteilhaft sein, wenn in Axialrichtung der Stabbeine 3a betrachtet wenigstens zwei benachbarte Gelenke der oberen Gelenkeinrichtung 8a und/oder der unteren Gelenkeinrichtung 8b um 90° gedreht zueinander orientiert sind, wobei die Gelenke insbesondere die ersten Gelenke 8c und die zweiten Gelenke 8e sind. In den 8 und 9 ist dies beispielhaft gezeigt, wobei die ersten Gelenke 8c um 90° zu den zweiten Gelenken 8e verdreht sind.
Die untere Gelenkeinrichtung 8b kann analog zur oberen Gelenkeinrichtung 8a konstruiert sein. Im Ausführungsbeispiel nach der 8 sind, in der Reihenfolge vom Trägerfuß 11 bzw. dem Aktuator 4 ausgehend, insbesondere vier erste Gelenke, vier Zwischenelemente und vier zweite Gelenke für die untere Gelenkeinrichtung 8b vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel nach der 9 sind analog zwei erste Gelenke, zwei Zwischenelemente und vier zweite Gelenke für die untere Gelenkeinrichtung 8b vorgesehen. Dabei sind die ersten Gelenke jeweils am Trägerfuß 11 bzw. dem Aktuator 4 festgelegt und die zweiten Gelenke sind jeweils mit dem unteren Ende 9b eines der Stabbeine 3a verbunden.
Die Aktuatoren 4 in den Ausführungsbeispielen gemäß der 7 bis 9 können vorzugsweise derart angeordnet und ausgebildet sein, dass der zugeordnete Trägerfuß 11a bzw. 11b in Axialrichtung der zugeordneten Stabbeine 3a bzw. der Längsachse 14, die der Axialrichtung entspricht, und/oder in Richtung des Trägerfußes 11a bzw. 11b der jeweils anderen Vorrichtung 1a, 1b verschiebbar ist.
Die Ausführungsbeispiele nach den 7 bis 9 sind auch zur Offenbarung jeweils nur einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zu verstehen.
Im Ausführungsbeispiel nicht dargestellt, jedoch grundsätzlich möglich ist auch, dass jeweils drei erfindungsgemäße Vorrichtungen 1 zu einer gemeinsamen Einrichtung zusammengesetzt sind, die an einem gemeinsamen Haltepunkt 5 aufeinander zulaufen, wobei die Stabbeine 3a der Vorrichtungen 1 auch jeweils aufeinander zulaufen. Vorzugsweise sind dann zwei derartige Einrichtungen vorgesehen, um ein optisches Element 2 zu halten.
Die 10 zeigt eine prinzipmäßige Ansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung 10 zur Halterung eines optischen Elements 2. Die prinzipielle Anordnung der Komponenten ähnelt derjenigen nach den 5, 7, 8 und 9. In der Ausführungsform nach 10 weisen die Vorrichtungen 1, 1a, 1b jeweils zwei Stabbeine 3a mit quadratischem Querschnitt auf. Die jeweiligen Gelenke der Kopfgelenkeinrichtung 16, der oberen Gelenkeinrichtung 8a und/oder der unteren Gelenkeinrichtung 8b sind vorzugsweise durch Blattfedergelenke ausgebildet. Die jeweiligen Träger 3, insbesondere die Kopfgelenkeinrichtung 16, das Verbindungsstück 15, die obere Gelenkeinrichtung 8a, die Stabbeine 3a, die untere Gelenkeinrichtung 8b und/oder der Trägerfuß 11, 11a, 11b, können zumindest teilweise monolithisch ausgebildet sein.
In dieser Ausführungsform wirken die Vorrichtungen 1, 1a, 1b bzw. die Stabkinematiken insbesondere in radialer Richtung des optischen Elements 2, wenn die Halteeinrichtung 10 analog zu der 6 tangential an dem äußeren Randbereich bzw. Rand des optischen Elements 2 angeordnet ist. Die Ausführungsform der 10 wird vorzugsweise damit kombiniert, dass der Aktuator 4 so angeordnet und ausgebildet ist, dass der Trägerfuß 11a und/oder 11b der Vorrichtung 1a und/oder 1b in Richtung des jeweils anderen Trägerfußes 11b bzw. 11a verschiebbar ist.
Die 3 bis 10 dienen auch zur Offenbarung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Halterung und insbesondere zur Positionierung und/oder Ausrichtung eines optischen Elements 2, wobei das optische Element 2 mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 und/oder einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung 10 oder einer erfindungsgemäßen Anordnung 12 gehalten und insbesondere positioniert und/oder ausgerichtet wird.
Die Ausführungsbeispiele nach den 3 bis 10 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 bzw. der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung 10 bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung 12 bzw. des erfindungsgemäßen Systems 13 bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich in besonderer Weise zur Halterung, sowie gegebenenfalls zur Positionierung und/oder Ausrichtung, eines optischen Elements 2 eines Lithografiesystems. Bei dem optischen Element 2 kann es sich insbesondere ein optisches Element 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 einer Projektionsbelichtungsanlage 100, 200 für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem 101, 201 mit einer Strahlungsquelle 102 sowie einer Optik 103, 109, 206, gemäß den 1 und 2 handeln. Erfindungsgemäß ist dabei wenigstens eines der optischen Elemente 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 durch wenigstens eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 und/oder eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung 10 oder eine erfindungsgemäße Anordnung 12 gehalten, sowie gegebenenfalls positioniert und/oder ausgerichtet.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
1a: Erste Vorrichtung
1b: Zweite Vorrichtung
2: Optisches Element
2a: Optische Fläche
3: Träger
3a: Stabbein
4: Aktuator
5: Haltepunkt
6: Spitzer Winkel
7: Virtueller Schnittpunkt
8a: Ausgleichselement, obere Gelenkeinrichtung
8b: Ausgleichselement, untere Gelenkeinrichtung
8c: Erstes Gelenk
8d: Zwischenelement
8e: Zweites Gelenk
9a: Oberes Ende (des Stabbeins 3)
9b: Unteres Ende (des Stabbeins 3)
10: Halteeinrichtung
11: Trägerfuß (der Vorrichtung 1)
11a: Erster Trägerfuß (der ersten Vorrichtung 1a)
11b: Zweiter Trägerfuß (der zweiten Vorrichtung 1b)
12: Anordnung
13: System
14: Längsachse (der Vorrichtung 1)
15: Verbindungsstück
16: Kopfgelenkeinrichtung
100: EUV-Projektionsbelichtungsanlage
101: Beleuchtungssystem
102: Strahlungsquelle
103: Beleuchtungsoptik
104: Objektfeld
105: Objektebene
106: Retikel
107: Retikelhalter
108: Retikelverlagerungsantrieb
109: Projektionsoptik
110: Bildfeld
111: Bildebene
112: Wafer
113: Waferhalter
114: Waferverlagerungsantrieb
115: EUV- / Nutz- / Beleuchtungsstrahlung
116: Kollektor
117: Zwischenfokusebene
118: Umlenkspiegel
119: erster Facettenspiegel / Feldfacettenspiegel
120: erste Facetten / Feldfacetten
121: zweiter Facettenspiegel / Pupillenfacettenspiegel
122: zweite Facetten / Pupillenfacetten
200: DUV-Projektionsbelichtungsanlage
201: Beleuchtungssystem
202: Retikelstage
203: Retikel
204: Wafer
205: Waferhalter
206: Projektionsoptik
207: Linse
208: Fassung
209: Objektivgehäuse
210: Projektionsstrahl
Mi: Spiegel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1 028 342 A1 [0012]
WO 2006/000352 A1 [0013]
US 5 986 827 A [0014, 0015]
DE 10 2018 200 181 A1 [0017, 0018]
DE 10 2018 200 178 A1 [0132]
DE 10 2008 009 600 A1 [0174, 0178]
US 2006/0132747 A1 [0176]
EP 1 614 008 B1 [0176]
US 6,573,978 [0176]
US 2018/0074303 A1 [0191]

Claims

Vorrichtung (1) zur Halterung eines optischen Elements (2), insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems, mit einem Haltepunkt (5) zur Verbindung mit dem optischen Element (2), wobei der Haltepunkt (5) mit einem Träger (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) wenigstens zwei Stabbeine (3a) und ein Verbindungsstück (15) aufweist, wobei das Verbindungsstück (15) zwischen dem Haltepunkt (5) und einem dem Haltepunkt (5) zugewandten oberen Ende (9a) der Stabbeine (3a) angeordnet ist und die Stabbeine (3a) miteinander verbindet, wobei die Stabbeine (3a) in Richtung des Haltepunkts (5) in einem spitzen Winkel (6) aufeinander zulaufen, und wobei ein virtueller Schnittpunkt (7) in Verlängerung der Stabbeine (3a) jenseits des Haltepunkts (5) liegt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kopfgelenkeinrichtung (16) vorgesehen ist, wobei die Kopfgelenkeinrichtung (16) zwischen dem Verbindungsstück (15) und dem Haltepunkt (5) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) einen Trägerfuß (11) aufweist, wobei der Trägerfuß (11) an einem dem Haltepunkt (5) abgewandten unteren Ende (9b) der Stabbeine (3a) angeordnet ist und die Stabbeine (3a) miteinander verbindet.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) durch einen Aktuator (4) für eine gezielte Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements (2) verfahrbar ist, wobei die Stabbeine (3a) des Trägers (3) durch den Aktuator (4) gemeinsam, vorzugsweise zumindest entlang einer Längsachse (14) der Vorrichtung (1), verfahrbar sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) mit dem Trägerfuß (11) wirkverbunden ist und/oder einstückig mit dem Trägerfuß (11) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) ein Ausgleichselement (8a,8b) aufweist, wobei das Ausgleichselement (8a,8b) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Position der Stabbeine (3a) zueinander veränderbar ist um Deformationen des optischen Elements (2) mittels Zusammenwirkens der Stabbeine (3a), des Ausgleichelements (8a,8b) und des Verbindungsstücks (15) zu reduzieren, um einer Verkippung des Haltepunkts (5) relativ zu dem optischen Element (2) entgegenzuwirken.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement als obere Gelenkeinrichtung (8a) ausgebildet ist, welche an dem oberen Ende (9a) der Stabbeine (3a) angeordnet ist und die Stabbeine (3a) gelenkig mit dem Verbindungsstück (15) verbindet, und/oder das Ausgleichselement als untere Gelenkeinrichtung (8b) ausgebildet ist, welche an dem unteren Ende (9b) der Stabbeine (3a) angeordnet ist und die Stabbeine (3a) gelenkig mit dem Trägerfuß (11) der Vorrichtung (1) und/oder dem Aktuator (4) verbindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabbeine (3a), insbesondere in Axialrichtung, starr sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabbeine (3a) biegeweich sind, insbesondere in Radialrichtung.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zwei, drei oder vier Stabbeine (3a) aufweist, wobei die Stabbeine (3a) konisch angeordnet sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfgelenkeinrichtung (16) unmittelbar an dem Haltepunkt (5) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Gelenkeinrichtung (8a) und/oder die untere Gelenkeinrichtung (8b) eine Mehrzahl an Gelenken aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Verbindungsstück (15) erste Gelenke (8c) der oberen Gelenkeinrichtung (8a) festgelegt sind, welche mit jeweils dem oberen Ende (9a) eines der Stabbeine (3a) oder mit jeweils einem Zwischenelement (8d) der oberen Gelenkeinrichtung (8a) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an den Zwischenelementen (8d) jeweils zweite Gelenke (8e) der oberen Gelenkeinrichtung (8a) festgelegt sind, welche jeweils mit dem oberen Ende (9a) eines der Stabbeine (3a) verbunden sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Axialrichtung der Stabbeine (3a) betrachtet wenigstens zwei benachbarte Gelenke der oberen Gelenkeinrichtung (8a) um 90° gedreht zueinander orientiert sind, wobei die Gelenke insbesondere die ersten Gelenke (8c) und die zweiten Gelenke (8e) sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Stabbeine (3a) quadratisch oder rechteckig ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der spitze Winkel (6) zwischen den Stabbeinen (3a) kleiner als 30°, vorzugsweise kleiner als 15°, weiter vorzugsweise kleiner als 5°, besonders bevorzugt kleiner als 2°, ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der virtuelle Schnittpunkt (7) in Verlängerung der Stabbeine (3a) mindestens halb so weit, vorzugsweise mindestens doppelt so weit, besonders bevorzugt mindestens viermal so weit, jenseits des Haltepunkts (5) liegt, wie die Stabbeine (3a) lang sind.
Halteeinrichtung (10) zur Halterung eines optischen Elements (2), insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems, wenigstens aufweisend eine erste Vorrichtung (1a) und eine zweite Vorrichtung (1b) jeweils nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorrichtung (1a) und die zweite Vorrichtung (1b) in Richtung eines gemeinsamen Haltepunkts (5) an dem optischen Element (2) aufeinander zulaufen.
Halteeinrichtung (10) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorrichtung (1a) und die zweite Vorrichtung (1b) wenigstens annähernd einen rechten Winkel zueinander bilden.
Halteeinrichtung (10) nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktuator (4) der ersten Vorrichtung (1a) für eine gezielte Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements (2) derart angeordnet und ausgebildet ist, um einen ersten Trägerfuß (11a) der ersten Vorrichtung (1a) zu verschieben, und/oder ein Aktuator (4) der zweiten Vorrichtung (1b) für eine gezielte Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements (2) derart angeordnet und ausgebildet ist, um einen zweiten Trägerfuß (11b) der zweiten Vorrichtung (1b) zu verschieben, jeweils vorzugsweise zumindest entlang einer Längsachse (14) der ersten Vorrichtung (1a) bzw. der zweiten Vorrichtung (1b), insbesondere auf der von den Längsachsen (14) der ersten Vorrichtung (1a) und der zweiten Vorrichtung (1b) definierten Ebene.
Halteeinrichtung (10) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) der ersten Vorrichtung (1a) derart angeordnet und ausgebildet ist, um den ersten Trägerfuß (11a) entlang der Längsachse (14) der ersten Vorrichtung (1a) und/oder in Richtung des zweiten Trägerfußes (11b) zu verschieben, und/oder der Aktuator (4) der zweiten Vorrichtung (1b) derart angeordnet und ausgebildet ist, um den zweiten Trägerfuß (11b) entlang der Längsachse (14) der zweiten Vorrichtung (1b) und/oder in Richtung des ersten Trägerfußes (11a) zu verschieben.
Anordnung (12) zur Halterung eines optischen Elements (2), insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems, wenigstens aufweisend sechs Vorrichtungen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 oder drei Halteeinrichtungen (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 22.
Anordnung (12) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen (1) und/oder die Halteeinrichtungen (10) wenigstens annähernd gleichmäßig verteilt an einem äußeren Randbereich des optischen Elements (2) angeordnet sind.
System (13) aufweisend ein optisches Element (2), insbesondere ein optisches Element eines Lithografiesystems, und wenigstens aufweisend sechs Vorrichtungen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 oder drei Halteeinrichtungen (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 22 zur Halterung des optischen Elements (2).
System (13) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (2) ein Spiegel oder eine Linse ist.
Verfahren zur Halterung und insbesondere zur Positionierung und/oder Ausrichtung eines optischen Elements (2), insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (2) mit wenigstens einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 und/oder einer Halteeinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 22 oder einer Anordnung (12) nach Anspruch 23 oder 24 gehalten und insbesondere positioniert und/oder ausgerichtet wird.
Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage (100, 200) für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem (101, 201) mit einer Strahlungsquelle (102) sowie einer Optik (103, 109, 206), welche wenigstens ein optisches Element (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) durch wenigstens eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 und/oder eine Halteeinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 22 oder eine Anordnung (12) nach Anspruch 23 oder 24 gehalten ist.