DE102023116894A1

DE102023116894A1 - Method for receiving an optical element, optical module and projection exposure system

Info

Publication number: DE102023116894A1
Application number: DE102023116894.0A
Authority: DE
Inventors: Marwene Nefzi; Andreas Raba; Jens Kugler; Eugen Doetzel; Johannes Kruis
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2023-06-27
Filing date: 2023-06-27
Publication date: 2024-07-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spannungsarmen Lagerung eines optischen Elementes (M3,117) in einem optischen Modul (40,50,70,80,120) für die Halbleitertechnologie in einer Aufnahme (54,74.x,84,124), wobei das optische Element (M3,117) und die Aufnahme (54,74.x,84,124) über mindestens ein Halteelement (43,53,60,78,86,123) miteinander verbunden werden und das Halteelement (43,53,60,78,86,123) mindestens einen ansteuerbaren Aktuator (43,53,60,78,83,123) umfasst, mit folgenden Verfahrensschritten:-Verbinden des optischen Elementes (M3,117) mit der Aufnahme (54,74.x,84,124) über das Halteelement (43,53,60,78,86,123),- Bestimmung eines Spannungszustandes des optischen Elementes (M3,117) an mindestes einer Position,- Anpassung des Spannungszustandes durch Auslenkung des Aktuators (43,53,60,78,83,123) auf einen vorbestimmten Wert.Weiterhin betrifft die Erfindung ein optisches Modul (40,50,70,80,120) mit einem optischen Element (M3,117) und einer Aufnahme (54,74.x,84,124), wobei das optische Element (M3,117) und die Aufnahme (54,74.x,84,124) über ein Halteelement (43,53,60,78,86,123) miteinander verbunden sind. Dabei umfasst das Halteelement (43,53,60,78, 86,123) mindestens einen ansteuerbaren Aktuator (43,53,60,78,83,123). Daneben betrifft die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage (1,101) mit einem optischen Modul (40,50,70,80,120) nach einer der beschriebenen Ausführungsformen.The invention relates to a method for the low-stress mounting of an optical element (M3,117) in an optical module (40,50,70,80,120) for semiconductor technology in a receptacle (54,74.x,84,124), wherein the optical element (M3,117) and the receptacle (54,74.x,84,124) are connected to one another via at least one holding element (43,53,60,78,86,123) and the holding element (43,53,60,78,86,123) comprises at least one controllable actuator (43,53,60,78,83,123), with the following method steps:-Connecting the optical element (M3,117) to the receptacle (54,74.x,84,124) via the holding element (43,53,60,78,86,123),- determining a stress state of the optical element (M3,117) at at least one position,- adjusting the stress state by deflecting the actuator (43,53,60,78,83,123) to a predetermined value.The invention further relates to an optical module (40,50,70,80,120) with an optical element (M3,117) and a receptacle (54,74.x,84,124), wherein the optical element (M3,117) and the receptacle (54,74.x,84,124) are connected to one another via a holding element (43,53,60,78,86,123). The holding element (43,53,60,78, 86,123) comprises at least one controllable actuator (43,53,60,78,83,123). In addition, the invention relates to a projection exposure system (1,101) with an optical module (40,50,70,80,120) according to one of the described embodiments.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufnahme eines optischen Elementes in einem optischen Modul. Weiterhin betrifft die Erfindung ein optisches Modul für eine Projektionsbelichtungsanlage sowie eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie.The invention relates to a method for accommodating an optical element in an optical module. The invention further relates to an optical module for a projection exposure system and a projection exposure system for semiconductor lithography.

Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithografie werden zur Erzeugung feinster Strukturen, insbesondere auf Halbleiterbauelementen oder anderen mikrostrukturierten Bauteilen, verwendet. Das Funktionsprinzip der genannten Anlagen beruht dabei darauf, mittels einer in der Regel verkleinernden Abbildung von Strukturen auf einer Maske, einem sogenannten Retikel, auf einem mit fotosensitivem Material versehenen zu strukturierenden Element, wie beispielsweise einem Wafer, feinste Strukturen bis in den Nanometerbereich zu erzeugen. Die minimalen Abmessungen der erzeugten Strukturen hängen dabei von der Auflösung des zur Abbildung verwendeten optischen Systems ab.Projection exposure systems for semiconductor lithography are used to create the finest structures, particularly on semiconductor components or other microstructured components. The functional principle of the systems mentioned is based on creating the finest structures down to the nanometer range by means of a generally reduced-size image of structures on a mask, a so-called reticle, on an element to be structured that is provided with photosensitive material, such as a wafer. The minimum dimensions of the structures created depend on the resolution of the optical system used for the image.

Die Auflösung wiederum hängt direkt von der Wellenlänge der für die Abbildung verwendeten Strahlung, der sogenannten Nutzstrahlung, und der numerischen Apertur, also dem Produkt aus dem Brechungsindex des umgebenden Mediums und dem Öffnungswinkel des zur Abbildung verwendeten optischen Systems, ab. Zur Erzeugung der Nutzstrahlung werden Lichtquellen verwendet, welche Strahlung in einem als DUV-Bereich bezeichneten Emissionswellenlängenbereich von 100 nm bis 300 nm erzeugen, wobei in jüngerer Zeit vermehrt Lichtquellen mit einer Emissionswellenlänge im Bereich weniger Nanometer, beispielsweise zwischen 1 nm und 120 nm, insbesondere im Bereich von 13,5 nm verwendet werden. Der zuletzt beschriebene Emissionswellenlängenbereich wird auch als EUV-Bereich bezeichnet.The resolution, in turn, depends directly on the wavelength of the radiation used for imaging, the so-called useful radiation, and the numerical aperture, i.e. the product of the refractive index of the surrounding medium and the aperture angle of the optical system used for imaging. To generate the useful radiation, light sources are used which produce radiation in an emission wavelength range of 100 nm to 300 nm, known as the DUV range. In recent times, light sources with an emission wavelength in the range of a few nanometers, for example between 1 nm and 120 nm, in particular in the range of 13.5 nm, have been increasingly used. The emission wavelength range described last is also known as the EUV range.

Im optischen System werden zur Beleuchtung der Strukturen und insbesondere zu deren Abbildung optische Elemente wie beispielsweise Linsen und Spiegel verwendet, wobei im Bereich der EUV-Lithografie auf Grund der hohen Absorption der dort verwendeten Emissionswellenlängen durch die meisten Materialien nahezu ausschließlich Spiegel verwendet werden. Zur Abbildung der Strukturen werden sogenannte optische Wirkflächen der optischen Elemente mit Nutzstrahlung beaufschlagt. Bei der Abbildung wirken sich Abweichungen der Position der optischen Elemente von einer optimalen Sollposition massiv auf die Qualität der Abbildung und damit auf die Qualität der hergestellten Bauteile ab. Zum Erreichen der hohen Positionsanforderungen wird die Position einer überwiegenden Anzahl der Spiegel aktiv geregelt.In the optical system, optical elements such as lenses and mirrors are used to illuminate the structures and in particular to image them. In the field of EUV lithography, mirrors are used almost exclusively due to the high absorption of the emission wavelengths used there by most materials. To image the structures, so-called optical effective surfaces of the optical elements are exposed to useful radiation. During imaging, deviations in the position of the optical elements from an optimal target position have a massive effect on the quality of the image and thus on the quality of the manufactured components. In order to meet the high positioning requirements, the position of the majority of the mirrors is actively controlled.

Die optischen Elemente sind typischerweise unmittelbar oder über eine Aufnahme mit einer Lagerung verbunden, welche in mindestens eine Richtung steife und in den anderen Richtungen elastische Lagerelemente, wie beispielsweise Blattfedern oder Pins, umfasst. Die Verbindung des optischen Elementes mit der Aufnahme kann insbesondere als eine Klemmung, Verschraubung oder eine Klebstoffverbindung ausgebildet sein. Dabei werden bei der Verbindung Kräfte und/oder Momente in das optische Element eingebracht. Diese werden teilweise durch das optische Element kompensiert, wobei beispielsweise der Abstand zwischen Anbindung des optischen Elementes und der optischen Wirkfläche ausreichend groß gewählt werden muss.The optical elements are typically connected directly or via a holder to a bearing, which comprises bearing elements that are rigid in at least one direction and elastic in the other directions, such as leaf springs or pins. The connection of the optical element to the holder can in particular be designed as a clamp, screw or adhesive connection. Forces and/or moments are introduced into the optical element during the connection. These are partially compensated by the optical element, whereby, for example, the distance between the connection of the optical element and the optical effective surface must be chosen to be sufficiently large.

Die Anforderungen an die Oberflächengenauigkeit der optischen Wirkfläche steigen jedoch von Generation zu Generation. Die immer größer werdenden optischen Elemente zusammen mit einem beschränkten Bauraum, sowie das Bestreben die Menge des vergleichsweise teuren optischen Materials zu reduzieren, führen dazu, dass der verfügbare Randbereich im Verhältnis gleich bleibt oder sogar verkleinert werden sollte. Die dadurch reduzierten Möglichkeiten zur Kompensation der Kräfte und/oder Momente im optischen Element führt dazu, dass die neuen Anforderungen oftmals nicht mehr ausreichend erfüllt werden können.However, the requirements for the surface accuracy of the optical effective surface are increasing from generation to generation. The ever larger optical elements together with a limited installation space, as well as the effort to reduce the amount of comparatively expensive optical material, mean that the available edge area remains the same or should even be reduced. The resulting reduced options for compensating the forces and/or moments in the optical element means that the new requirements can often no longer be adequately met.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei welchem die oben angeführten Nachteile des Standes der Technik beseitigt sind. Es ist weiterhin die Aufgabe der Erfindung, ein Modul zur spannungsarmen Aufnahme eines optischen Elementes sowie eine entsprechende Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie anzugeben.The object of the present invention is to provide a method in which the above-mentioned disadvantages of the prior art are eliminated. It is also the object of the invention to provide a module for the low-stress accommodation of an optical element and a corresponding projection exposure system for semiconductor lithography.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.This object is achieved by a method and a device having the features of the independent claims. The subclaims relate to advantageous developments and variants of the invention.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur spannungsarmen Lagerung eines optischen Elementes in einem optischen Modul für die Halbleitertechnologie mit einer Aufnahme, wobei das optische Element und die Aufnahme über ein Halteelement miteinander verbunden sind und das Halteelement mindestens einen ansteuerbaren Aktuator umfasst, weist folgende Verfahrensschritte auf:

- Verbinden des optischen Elementes mit der Aufnahme über das Halteelement,
- Bestimmung des Spannungszustandes des optischen Elementes an mindestens einer Position,
- Anpassung des Spannungszustandes durch Auslenkung des Aktuators auf einen vorbestimmten Wert.

A method according to the invention for the low-stress mounting of an optical element in an optical module for semiconductor technology with a holder, wherein the optical element and the holder are connected to one another via a holding element and the holding element comprises at least one controllable actuator, has the following method steps:

- Connecting the optical element to the holder via the holding element,
- Determination of the stress state of the optical element at at least one position,
- Adjustment of the voltage state by deflecting the actuator to a predetermined value.

Dadurch können durch den Fertigungsprozess, den Montageprozess und die im Betrieb auftretenden Spannungen unmittelbar am optischen Element selbst kompensiert werden. Dies hat den Vorteil, dass der Spannungszustand im optischen Element und dadurch auch die für die Abbildungsqualität entscheidende Deformation der optischen Wirkfläche vor und während des Betriebs durch das adaptive optische Modul beeinflusst werden kann. Dadurch kann die Auswahl möglicher Verfahren für die Fertigung und die Montage Anwendung vergrößert werden; ebenso können die Randbedingungen derartiger Verfahren erweitert werden. Im Fall einer Klebstoffverbindung kann beispielsweise eine üblicherweise hohe Anforderung an Klebstoffmenge und Verteilung auf Grund von möglichen Drifteffekten deutlich relaxiert werden, wodurch nicht nur die Herstellkosten positiv beeinflusst werden können, sondern sich auch die Qualität und die Funktion der Klebstoffverbindung verbessern können.This means that the manufacturing process, the assembly process and the stresses that occur during operation can be compensated directly on the optical element itself. This has the advantage that the state of stress in the optical element and thus also the deformation of the optical effective surface, which is crucial for the image quality, can be influenced by the adaptive optical module before and during operation. This means that the selection of possible processes for manufacturing and assembly applications can be increased; the boundary conditions of such processes can also be expanded. In the case of an adhesive bond, for example, a usually high requirement for adhesive quantity and distribution can be significantly relaxed due to possible drift effects, which can not only have a positive impact on manufacturing costs, but can also improve the quality and function of the adhesive bond.

Insbesondere kann der Spannungszustand über eine Erfassung einer Position eines Kontaktpunktes des Halteelementes bestimmt werden.In particular, the stress state can be determined by detecting a position of a contact point of the holding element.

Auf Basis der so ermittelten Position kann der Spannungszustand modellbasiert bestimmt werden. Dabei kann das optische Element, die Halteelemente und die Aufnahme bzw. das gesamte adaptive optische Modul mit einer optionalen Anbindung der Aufnahme an eine Modulgrundplatte durch ein FE-Modell nachgebildet werden, aus welchem die Spannungen im optischen Element bestimmt werden können. Alternativ oder zusätzlich kann der Spannungszustand auch auf Basis beispielsweise einer erfassten Kraft modellbasiert bestimmt werden.The stress state can be determined based on the position determined in this way. The optical element, the holding elements and the holder or the entire adaptive optical module with an optional connection of the holder to a module base plate can be simulated using an FE model, from which the stresses in the optical element can be determined. Alternatively or additionally, the stress state can also be determined based on a model, for example, on a recorded force.

Weiterhin kann der Spannungszustand über eine Erfassung eines Dehnungszustandes im optischen Element bestimmt werden. Ein hierzu verwendeter Sensor kann als herkömmlicher Dehnungsmessstreifen oder auch als optischer Sensor, beispielsweise als Faser-Bragg-Gitter, ausgebildet sein.Furthermore, the stress state can be determined by detecting a strain state in the optical element. A sensor used for this purpose can be designed as a conventional strain gauge or as an optical sensor, for example as a fiber Bragg grating.

Insbesondere kann der vorbestimmte Wert des Spannungszustandes einem spannungsfreien Zustand entsprechen. Dadurch kann durch das erfindungsgemäße adaptive optische Modul eine deformationsfreie optische Wirkfläche eingestellt werden, wodurch, beispielsweise im Fall einer Anwendung in einer Projektionsbelichtungsanlage, die Abbildungsqualität des optischen Moduls erheblich gesteigert werden kann. Die optische Wirkfläche kann also derart eingestellt werden, dass sie der vorbestimmten Sollgeometrie, welche Basis für die Herstellung des optischen Elementes ist, entsprechen kann.In particular, the predetermined value of the stress state can correspond to a stress-free state. As a result, the adaptive optical module according to the invention can set a deformation-free optical effective area, whereby, for example in the case of application in a projection exposure system, the imaging quality of the optical module can be significantly increased. The optical effective area can therefore be set in such a way that it can correspond to the predetermined target geometry, which is the basis for the production of the optical element.

Weiterhin kann der vorbestimmte Wert des Spannungszustandes eine Korrektur für in anderen Bauteilen einer Projektionsbelichtungsanlage verursachte Abbildungsfehler bewirken. Dadurch kann beispielsweise das erfindungsgemäße Verfahren an ausgewählten optischen Elemente Anwendung finden, welche durch ihre Korrektur- bzw. Kompensationswirkung durch andere optische Elemente verursachte Abbildungsfehler ausgleichen können. Dies kann sich auch positiv auf die Herstellungskosten der Projektionsbelichtungsanlage auswirken.Furthermore, the predetermined value of the stress state can bring about a correction for imaging errors caused in other components of a projection exposure system. As a result, the method according to the invention can be used, for example, on selected optical elements which can compensate for imaging errors caused by other optical elements through their correction or compensation effect. This can also have a positive effect on the manufacturing costs of the projection exposure system.

Ein erfindungsgemäßes optisches Modul umfasst ein optisches Element und eine Aufnahme, wobei das optische Element und die Aufnahme über ein Halteelement miteinander verbunden sind. Es zeichnet sich dadurch aus, dass das Halteelement mindestens einen ansteuerbaren Aktuator umfasst. Ansteuerbar im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die Auslenkung des Aktuators eingestellt werden kann. Dadurch kann über die Auslenkung des Aktuators der Spannungszustand im optischen Element verändert werden, so dass von einem adaptiven optischen Modul gesprochen werden kann. Dies hat den Vorteil, dass eine durch Spannungen im optischen Element verursachte Deformation der für die Abbildung verwendeten optischen Wirkfläche verringert oder sogar vollständig kompensiert werden kann. Dies kann sich positiv auf die Abbildungsqualität des optischen Moduls und einer Projektionsbelichtungsanlage, in welcher das optische Modul Anwendung finden kann, auswirken.An optical module according to the invention comprises an optical element and a receptacle, the optical element and the receptacle being connected to one another via a holding element. It is characterized in that the holding element comprises at least one controllable actuator. Controllable in the sense of the invention means that the deflection of the actuator can be adjusted. As a result, the stress state in the optical element can be changed via the deflection of the actuator, so that one can speak of an adaptive optical module. This has the advantage that a deformation of the optical effective surface used for the imaging caused by stresses in the optical element can be reduced or even completely compensated. This can have a positive effect on the imaging quality of the optical module and of a projection exposure system in which the optical module can be used.

Der Aktuator kann dabei zumindest zeitweise mit einer Steuerung und/oder Regelung verbunden sein. Es kann dabei ausreichend sein, den Aktuator nur zu bestimmten Zeitpunkten anzusteuern, so dass auf eine permanente Verbindung des Aktuators mit der Ansteuerung verzichtet werden kann. Beispielsweise könnte der Spannungszustand im optischen Element nach der Montage des optischen Moduls, nach der Montage des optischen Moduls in eine Projektionsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage, vor der Inbetriebnahme der Projektionsbelichtungsanlage und nachfolgend in einem zeitlichen Abstand und/oder bei Abweichungen der Abbildungsqualität von einem vorbestimmten Sollwert angepasst werden. Dies kann beispielsweise durch eine Ansteuerung seriell für jedes Verbindungselement oder zumindest für jedes optische Modul geschehen, so dass zur Korrektur aller optischer Module eine Ansteuerung ausreichend sein kann, was die Herstellkosten positiv beeinflussen kann.The actuator can be connected to a control and/or regulation system at least temporarily. It can be sufficient to control the actuator only at certain times, so that a permanent connection of the actuator to the control system is not necessary. For example, the voltage state in the optical element could be adjusted after the optical module has been installed, after the optical module has been installed in a projection optics of a projection exposure system, before the projection exposure system is started up and subsequently at intervals and/or when the image quality deviates from a predetermined target value. This can be done, for example, by controlling each connecting element or at least each optical module in series, so that one control can be sufficient to correct all optical modules, which can have a positive effect on manufacturing costs.

Insbesondere kann das Halteelement als vom optischen Element aus gesehen erstes mechanisches Element angeordnet sein. Dadurch können die durch den Aktuator erzeugten Kräfte den Spannungszustand im optischen Element unmittelbar, also ohne die Aufnahme zu deformieren, auf das optische Element wirken. Dies hat den Vorteil, dass vergleichsweise kleine Aktuatoren verwendet werden können, welche leichter in den vorhandenen Bauraum im Bereich der Halteelemente eingebaut werden können. Die Halteelemente können als Blattfedern oder eine Kombination von Blattfedern ausgebildet sein, aber auch ringförmig ausgebildet sein und eine umlaufende oder unterbrochene Kontaktfläche für das optische Element aufweisen.In particular, the holding element can be arranged as the first mechanical element as seen from the optical element. This allows the forces generated by the actuator affect the state of tension in the optical element directly, i.e. without deforming the mount. This has the advantage that comparatively small actuators can be used, which can be more easily installed in the available space in the area of the holding elements. The holding elements can be designed as leaf springs or a combination of leaf springs, but can also be ring-shaped and have a circumferential or interrupted contact surface for the optical element.

In einer weiteren Ausführungsform kann die vom Aktuator erzeugte Kraft in einer Anbindungsrichtung des Halteelementes wirken. Unter der Anbindungsrichtung ist im Sinne der Erfindung die Richtung eines Freiheitsgrades des optischen Elementes zu verstehen, welcher durch das Halteelement fixiert wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass in einem Kontaktpunkt des Halteelementes nur eine Kraft in Anbindungsrichtung wirkt, so dass parasitäre Kräfte in anderen Freiheitsgraden als dem durch die Anbindungsrichtung des Halteelementes fixierten und weiterhin durch Hebel verursachte Momente vermieden werden können.In a further embodiment, the force generated by the actuator can act in a connection direction of the holding element. In the sense of the invention, the connection direction is to be understood as the direction of a degree of freedom of the optical element, which is fixed by the holding element. This can ensure that only one force acts in the connection direction at a contact point of the holding element, so that parasitic forces in degrees of freedom other than those fixed by the connection direction of the holding element and moments caused by levers can be avoided.

Insbesondere kann die Wirkachse des mindestens einen Aktuators der Anbindungsrichtung des Verbindungselementes entsprechen. Die Wirkachse und die Anbindungsrichtung überlagern sich also in diesem Fall, wodurch das Einbringen von Momenten in das optische Element vorteilhaft reduziert oder sogar vollständig vermieden werden kann.In particular, the effective axis of the at least one actuator can correspond to the connection direction of the connecting element. In this case, the effective axis and the connection direction overlap, whereby the introduction of moments into the optical element can be advantageously reduced or even completely avoided.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Halteelement eine Kinematik aufweisen. Diese kann die Bewegung bzw. die Kraft des Aktuators mit oder ohne eine Übersetzung auf das optische Element übertragen. Die Kinematik kann beispielsweise in mindestens einer zur Anbindungsrichtung des Halteelementes senkrechten Richtung eine Entkopplung aufweisen, wobei diese zwischen dem Aktuator und einem Kontaktelement des Halteelementes angeordnet sein kann. Dies hat den Vorteil, dass der Aktuator nur in seiner Wirkrichtung Kräfte auf das Kontaktelement übertragen kann.In a further embodiment, the holding element can have kinematics. These can transfer the movement or the force of the actuator to the optical element with or without a translation. The kinematics can, for example, have a decoupling in at least one direction perpendicular to the connection direction of the holding element, and this can be arranged between the actuator and a contact element of the holding element. This has the advantage that the actuator can only transfer forces to the contact element in its direction of action.

Weiterhin kann die Kinematik eine Führung zur Führung des Kontaktelementes in Anbindungsrichtung aufweisen. Die Führung stellt eine Übertragung der Kraft des Aktuators über das Kontaktelement auf das optische Element in Anbindungsrichtung sicher und nimmt mögliche Momente und parasitäre Kräfte senkrecht zur Anbindungsrichtung auf. Dies hat den Vorteil, dass die Aktuatorkraft ausschließlich in Anbindungsrichtung im Kontaktpunkt des Halteelementes am optischen Element wirken kann.Furthermore, the kinematics can have a guide to guide the contact element in the connection direction. The guide ensures that the force of the actuator is transmitted via the contact element to the optical element in the connection direction and absorbs possible moments and parasitic forces perpendicular to the connection direction. This has the advantage that the actuator force can only act in the connection direction at the contact point of the holding element on the optical element.

Zudem kann die Wirkachse des Aktuators und die Anbindungsrichtung des Halteelementes beispielsweise parallel zueinander verlaufen, wodurch die Anordnung des Aktuators im Halteelement vorteilhaft vereinfacht werden kann, was sich auf die Herstellkosten des optischen Moduls positiv auswirken kann.In addition, the effective axis of the actuator and the connection direction of the holding element can, for example, run parallel to each other, whereby the arrangement of the actuator in the holding element can be advantageously simplified, which can have a positive effect on the manufacturing costs of the optical module.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Halteelement einen Sensor aufweisen. Der Sensor kann als Positionssensor, wie beispielsweise ein hochauflösender kapazitiver Sensor, ausgebildet sein. Der Sensor kann beispielsweise die Position des Kontaktpunktes des Halteelementes am optischen Element oder die vom optischen Element abgewandte Rückseite des Kontaktelementes erfassen. Aus dieser Position bzw. einer erfassten Positionsänderung kann in der Ansteuerung mit Hilfe eines modellbasierten Ansatzes ein Spannungszustand bzw. die Änderung des Spannungszustandes bestimmt werden. Alternativ kann der Sensor als hochauflösender Dehnungssensor ausgebildet sein, beispielsweise als Dehnungsmessstreifen oder als faseroptischer Sensor, insbesondere als Faser-Bragg-Gitter.In a further embodiment, the holding element can have a sensor. The sensor can be designed as a position sensor, such as a high-resolution capacitive sensor. The sensor can, for example, detect the position of the contact point of the holding element on the optical element or the back of the contact element facing away from the optical element. From this position or a detected change in position, a stress state or the change in the stress state can be determined in the control using a model-based approach. Alternatively, the sensor can be designed as a high-resolution strain sensor, for example as a strain gauge or as a fiber optic sensor, in particular as a fiber Bragg grating.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Sensor mit einer Ansteuerung des Aktuators verbunden sein. Die Ansteuerung kann auf Basis des vom Sensor erfassten Signals ein zur Kompensation der Spannung im optischen Element korrespondierendes Aktuatorsignal bestimmen und an den Aktuator übermitteln. Die durch das Aktuatorsignal bewirkte Auslenkung des Aktuators kann den Spannungszustand auf einen vorbestimmten Spannungszustand einstellen und die Deformation der optischen Wirkfläche kann vorteilhaft verringert oder auf null eingestellt werden, was positive Auswirkungen auf die Abbildungseigenschaften des optischen Moduls hat.In a further embodiment, the sensor can be connected to a control of the actuator. The control can determine an actuator signal corresponding to the compensation of the tension in the optical element on the basis of the signal detected by the sensor and transmit it to the actuator. The deflection of the actuator caused by the actuator signal can set the tension state to a predetermined tension state and the deformation of the optical effective surface can advantageously be reduced or set to zero, which has positive effects on the imaging properties of the optical module.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Aktuator zwei, insbesondere drei Wirkachsen aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass auch zwei, insbesondere drei Anbindungsrichtungen des Halteelementes eingestellt werden können, wodurch die parasitären Kräfte und Momente in Richtung eines bzw. zwei weiteren durch das Halteelement fixierten Freiheitsgraden beeinflusst werden können. Dadurch kann die Deformation der optischen Wirkfläche verringert und die Abbildungsqualität des optischen Moduls vorteilhaft verbessert werden.In a further embodiment, the actuator can have two, in particular three, effective axes. This has the advantage that two, in particular three, connection directions of the holding element can also be set, whereby the parasitic forces and moments can be influenced in the direction of one or two further degrees of freedom fixed by the holding element. This can reduce the deformation of the optical effective surface and advantageously improve the imaging quality of the optical module.

In einer weiteren Ausführungsform kann das optische Modul je ein Halteelement für zwei unterschiedliche Anbindungsrichtungen aufweisen. Die Anzahl der Halteelemente kann in einem Bereich zwischen drei und mehreren zehn Halteelementen liegen, deren Anbindungsrichtung beispielsweise radial zu einem runden, als Linse ausgebildeten optischen Element angeordnet sind.In a further embodiment, the optical module can have a holding element for two different connection directions. The number of holding elements can be in a range between three and several ten holding elements, the connection direction of which is arranged, for example, radially to a round optical element designed as a lens.

Weiterhin kann die Aufnahme mit mindestens einem, mehreren oder allen Halteelementen einstückig ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass der Einfluss der Fertigungs- und Montagetoleranzen im Vergleich zu einzeln hergestellten und mit der Aufnahme verbundenen Halteelementen vergleichsweise gering ist. Ein weiterer Vorteil ist die geringe Schwankung der Materialeigenschaften zwischen den einzelnen Halteelementen, wie beispielsweise des die Steifigkeit der Halteelemente beeinflussenden E-Moduls.Furthermore, the holder can be designed as a single piece with at least one, several or all of the holding elements. This has the advantage that the influence of the manufacturing and assembly tolerances is comparatively small compared to holding elements that are manufactured individually and connected to the holder. A further advantage is the small fluctuation in the material properties between the individual holding elements, such as the E-modulus that influences the rigidity of the holding elements.

Insbesondere kann die Aufnahme ringförmig ausgebildet sein. Eine ringförmige Aufnahme hat den Vorteil, dass diese vergleichsweise einfach mit einem Drehprozess herstellgestellt werden kann. Drehprozesse können insbesondere bei den Toleranzen für die Ebenheit und das Gleichdick sehr geringe Werte erreichen, wodurch die Herstellkosten positiv beeinflusst werden können.In particular, the holder can be ring-shaped. A ring-shaped holder has the advantage that it can be produced relatively easily using a turning process. Turning processes can achieve very low values, particularly in terms of the tolerances for flatness and uniform thickness, which can have a positive effect on manufacturing costs.

Weiterhin kann die Aufnahme mehrteilig ausgebildet sein. Diese hat den Vorteil, dass eine beispielsweise dreigeteilte Aufnahme eine reduzierte Masse aufweisen kann, was sich positiv auf die niedrigste Eigenfrequenz des entsprechenden optischen Moduls auswirkt. Die Eigenfrequenz kann sich dadurch erhöhen, wodurch eine höhere Bandbreite für die Positionsregelung des adaptiven optischen Moduls auf einer Modulgrundplatte ermöglicht werden kann. Weiterhin wird der Montageprozess durch die unabhängige Ausrichtbarkeit der drei Aufnahmen erleichtert, so dass eine Minimierung der Herstellkosten möglich sein kann.Furthermore, the holder can be made up of several parts. This has the advantage that a holder divided into three parts, for example, can have a reduced mass, which has a positive effect on the lowest natural frequency of the corresponding optical module. The natural frequency can thus increase, which can enable a higher bandwidth for the position control of the adaptive optical module on a module base plate. Furthermore, the assembly process is made easier by the independent alignment of the three holders, so that manufacturing costs can be minimized.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Aktuator als elektrostriktiver Aktuator ausgebildet sein. Derartige Aktuatoren haben den Vorteil, dass sie eine hohe Lebensdauer aufweisen, wodurch sie bei richtiger Auslegung als wartungsfrei bezeichnet werden können. Dies ist insbesondere für die Anwendung in einem optischen Modul einer Projektionsbelichtungsanlage von Vorteil, welche hohe Anforderungen an die Anlagenverfügbarkeit und Lebensdauer haben können.In a further embodiment, the actuator can be designed as an electrostrictive actuator. Such actuators have the advantage that they have a long service life, which means that they can be described as maintenance-free if designed correctly. This is particularly advantageous for use in an optical module of a projection exposure system, which can have high requirements in terms of system availability and service life.

Weiterhin kann das optische Modul über ein Verbindungselement auf einer Modulgrundplatte angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass das optische Modul auf der Modulgrundplatte ausgerichtet werden kann. Weiterhin kann das Verbindungselement äußere Einflüsse, wie beispielsweise durch die Montage mehrerer optischer Module zu einer Projektionsoptik verursachte Kräfte und Momente gegenüber dem optischen Element zusätzlich entkoppeln.Furthermore, the optical module can be arranged on a module base plate via a connecting element. This has the advantage that the optical module can be aligned on the module base plate. Furthermore, the connecting element can additionally decouple external influences, such as forces and moments caused by the assembly of several optical modules to form a projection optics, from the optical element.

Insbesondere kann das Verbindungselement mindestens einen Aktuator zur Positionierung des optischen Moduls umfassen.In particular, the connecting element can comprise at least one actuator for positioning the optical module.

Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage umfasst ein optisches Modul nach einer der vorangehenden Ausführungsformen.A projection exposure system according to the invention comprises an optical module according to one of the preceding embodiments.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
2 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die DUV-Projektionslithografie,
3 eine schematische Ansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten optischen Moduls,
4 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Moduls,
5 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Moduls,
6 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Moduls,
7 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Moduls, und
8 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Moduls.

In the following, embodiments and variants of the invention are explained in more detail with reference to the drawing.

1 schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography,
2 schematic meridional section of a projection exposure system for DUV projection lithography,
3 a schematic view of an optical module known from the prior art,
4 a first embodiment of an optical module according to the invention,
5 a further embodiment of an optical module according to the invention,
6 a further embodiment of an optical module according to the invention,
7 a further embodiment of an optical module according to the invention, and
8th a further embodiment of an optical module according to the invention.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sind hierbei nicht einschränkend verstanden.In the following, first with reference to the 1 The essential components of a projection exposure system 1 for microlithography are described by way of example. The description of the basic structure of the projection exposure system 1 and its components are not to be understood as restrictive.

Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.One embodiment of an illumination system 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a radiation source 3, an illumination optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6. In an alternative embodiment, the light source 3 can also be provided as a module separate from the rest of the illumination system. In this case, the illumination system does not include the light source 3.

Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.A reticle 7 arranged in the object field 5 is illuminated. The reticle 7 is held by a reticle holder 8. The reticle holder 8 can be displaced via a reticle displacement drive 9, in particular in a scanning direction.

In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.In the 1 For explanation purposes, a Cartesian xyz coordinate system is shown. The x-direction runs perpendicular to the drawing plane. The y-direction runs horizontally and the z-direction runs vertically. The scanning direction runs in the 1 along the y-direction. The z-direction is perpendicular to the object plane 6.

Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.The projection exposure system 1 comprises a projection optics 10. The projection optics 10 serves to image the object field 5 into an image field 11 in an image plane 12. The image plane 12 runs parallel to the object plane 6. Alternatively, an angle other than 0° between the object plane 6 and the image plane 12 is also possible.

Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.A structure on the reticle 7 is imaged onto a light-sensitive layer of a wafer 13 arranged in the area of the image field 11 in the image plane 12. The wafer 13 is held by a wafer holder 14. The wafer holder 14 can be displaced via a wafer displacement drive 15, in particular along the y-direction. The displacement of the reticle 7 on the one hand via the reticle displacement drive 9 and the wafer 13 on the other hand via the wafer displacement drive 15 can be synchronized with one another.

Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 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 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.The radiation source 3 is an EUV radiation source. The radiation source 3 emits in particular EUV radiation 16, which is also referred to below as useful radiation, illumination radiation or illumination light. The useful radiation has in particular a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm. The radiation source 3 can be a plasma source, for example an LPP source (laser produced plasma, plasma generated using a laser) or a DPP source (gas discharged produced plasma, plasma generated by gas discharge). It can also be a synchrotron-based radiation source. The radiation source 3 can be a free-electron laser (FEL).

Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45° gegenüber der Normalenrichtung der Spiegeloberfläche, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.The illumination radiation 16 that emanates from the radiation source 3 is bundled by a collector 17. The collector 17 can be a collector with one or more ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces. The at least one reflection surface of the collector 17 can be exposed to the illumination radiation 16 in grazing incidence (GI), i.e. with angles of incidence greater than 45° relative to the normal direction of the mirror surface, or in normal incidence (NI), i.e. with angles of incidence less than 45°. The collector 17 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation and on the other hand to suppress stray light.

Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.After the collector 17, the illumination radiation 16 propagates through an intermediate focus in an intermediate focal plane 18. The intermediate focal plane 18 can represent a separation between a radiation source module, comprising the radiation source 3 and the collector 17, and the illumination optics 4.

Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 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 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.The illumination optics 4 comprise a deflection mirror 19 and a first facet mirror 20 arranged downstream of this in the beam path. The deflection mirror 19 can be a flat deflection mirror or alternatively a mirror with a beam-influencing effect beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 19 can be designed as a spectral filter which separates a useful light wavelength of the illumination radiation 16 from false light of a different wavelength. If the first facet mirror 20 is arranged in a plane of the illumination optics 4 which is optically conjugated to the object plane 6 as a field plane, it is also referred to as a field facet mirror. The first facet mirror 20 comprises a plurality of individual first facets 21, which are also referred to below as field facets. Of these facets 21, only one is shown in the 1 only a few examples are shown.

Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.The first facets 21 can be designed as macroscopic facets, in particular as rectangular facets or as facets with an arcuate or partially circular edge contour. The first facets 21 can be designed as flat facets or alternatively as convex or concave curved facets.

Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.As for example from the EN 10 2008 009 600 A1 As is known, the first facets 21 themselves can also be composed of a plurality of individual mirrors, in particular a plurality of micromirrors. The first facet mirror 20 can in particular be designed as a microelectromechanical system (MEMS system). For details, please refer to the EN 10 2008 009 600 A1 referred to.

Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.Between the collector 17 and the deflection mirror 19, the illumination radiation 16 runs horizontally, i.e. along the y-direction.

Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 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 .In the beam path of the illumination optics 4, a second facet mirror 22 is arranged downstream of the first facet mirror 20. If the second facet mirror 22 is arranged in a pupil plane of the illumination optics 4, it is also referred to as a pupil facet mirror. The second facet mirror 22 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the illumination optics 4. In this case, the combination of the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22 is also referred to as a specular reflector. net. Specular reflectors are known from the US 2006/0132747 A1 , the EP 1 614 008 B1 and the US$6,573,978 .

Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.The second facet mirror 22 comprises a plurality of second facets 23. In the case of a pupil facet mirror, the second facets 23 are also referred to as pupil facets.

Bei den zweiten Facetten 23 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.The second facets 23 can also be macroscopic facets, which can be round, rectangular or hexagonal, for example, or alternatively facets composed of micromirrors. In this regard, reference is also made to the EN 10 2008 009 600 A1 referred to.

Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.The second facets 23 can have planar or alternatively convex or concave curved reflection surfaces.

Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.The illumination optics 4 thus forms a double-faceted system. This basic principle is also known as a honeycomb condenser (Fly's Eye Integrator).

Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.It may be advantageous not to arrange the second facet mirror 22 exactly in a plane that is optically conjugated to a pupil plane of the projection optics 10. In particular, the pupil facet mirror 22 can be arranged tilted relative to a pupil plane of the projection optics 10, as is the case, for example, in the EN 10 2017 220 586 A1 described.

Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.With the help of the second facet mirror 22, the individual first facets 21 are imaged in the object field 5. The second facet mirror 22 is the last bundle-forming or actually the last mirror for the illumination radiation 16 in the beam path in front of the object field 5.

Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 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 (Gl-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.In a further embodiment of the illumination optics 4 (not shown), a transmission optics can be arranged in the beam path between the second facet mirror 22 and the object field 5, which contributes in particular to the imaging of the first facets 21 in the object field 5. The transmission optics can have exactly one mirror, but alternatively also two or more mirrors, which are arranged one behind the other in the beam path of the illumination optics 4. The transmission optics can in particular comprise one or two mirrors for vertical incidence (NI mirrors, normal incidence mirrors) and/or one or two mirrors for grazing incidence (GL mirrors, gracing incidence mirrors).

Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.The illumination optics 4 has in the version shown in the 1 As shown, after the collector 17 there are exactly three mirrors, namely the deflection mirror 19, the field facet mirror 20 and the pupil facet mirror 22.

Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.In a further embodiment of the illumination optics 4, the deflection mirror 19 can also be omitted, so that the illumination optics 4 can then have exactly two mirrors after the collector 17, namely the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22.

Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.The imaging of the first facets 21 by means of the second facets 23 or with the second facets 23 and a transmission optics into the object plane 6 is usually only an approximate imaging.

Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.The projection optics 10 comprises a plurality of mirrors Mi, which are numbered according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 1.

Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 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 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.In the 1 In the example shown, the projection optics 10 comprises six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible. The penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illumination radiation 16. The projection optics 10 are doubly obscured optics. The projection optics 10 have a numerical aperture on the image side that is greater than 0.5 and can also be greater than 0.6 and can be, for example, 0.7 or 0.75.

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 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without a rotational symmetry axis. Alternatively, the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one rotational symmetry axis of the reflection surface shape. The mirrors Mi, just like the mirrors of the illumination optics 4, can have highly reflective coatings for the illumination radiation 16. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.

Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.The projection optics 10 have a large object-image offset in the y-direction between a y-coordinate of a center of the object field 5 and a y-coordinate of the center of the image field 11. This object-image offset in the y-direction can be approximately as large as a z-distance between the object plane 6 and the image plane 12.

Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.The projection optics 10 can be designed in particular to be anamorphic. In particular, it has different imaging scales βx, βy in the x and y directions. The two imaging The magnifications βx, βy of the projection optics 10 are preferably (βx, βy) = (+/- 0.25, +/- 0.125). A positive magnification β means an image without image inversion. A negative sign for the magnification β means an image with image inversion.

Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.The projection optics 10 thus leads to a reduction in the ratio 4:1 in the x-direction, i.e. in the direction perpendicular to the scanning direction.

Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.The projection optics 10 leads to a reduction of 8:1 in the y-direction, i.e. in the scanning direction.

Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.Other image scales are also possible. Image scales with the same sign and absolutely the same in the x and y directions, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.

Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .The number of intermediate image planes in the x- and y-direction in the beam path between the object field 5 and the image field 11 can be the same or can be different depending on the design of the projection optics 10. Examples of projection optics with different numbers of such intermediate images in the x- and y-direction are known from US 2018/0074303 A1 .

Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.Each of the pupil facets 23 is assigned to exactly one of the field facets 21 to form an illumination channel for illuminating the object field 5. This can result in particular in illumination according to the Köhler principle. The far field is broken down into a plurality of object fields 5 using the field facets 21. The field facets 21 generate a plurality of images of the intermediate focus on the pupil facets 23 assigned to them.

Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.The field facets 21 are each imaged onto the reticle 7 by an associated pupil facet 23, superimposing one another, to illuminate the object field 5. The illumination of the object field 5 is in particular as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%. The field uniformity can be achieved by superimposing different illumination channels.

Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.By arranging the pupil facets, the illumination of the entrance pupil of the projection optics 10 can be defined geometrically. By selecting the illumination channels, in particular the subset of the pupil facets that guide light, the intensity distribution in the entrance pupil of the projection optics 10 can be set. This intensity distribution is also referred to as the illumination setting.

Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.A likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 4 can be achieved by a redistribution of the illumination channels.

Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.In the following, further aspects and details of the illumination of the object field 5 and in particular of the entrance pupil of the projection optics 10 are described.

Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.The projection optics 10 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. It can also be inaccessible.

Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 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.The entrance pupil of the projection optics 10 cannot usually be illuminated precisely with the pupil facet mirror 22. When the projection optics 10 images the center of the pupil facet mirror 22 telecentrically onto the wafer 13, the aperture rays often do not intersect at a single point. However, a surface can be found in which the pairwise determined distance of the aperture rays is minimal. This surface represents the entrance pupil or a surface conjugated to it in spatial space. In particular, this surface shows a finite curvature.

Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 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 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elementes kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.It is possible that the projection optics 10 have different positions of the entrance pupil for the tangential and the sagittal beam path. In this case, an imaging element, in particular an optical component of the transmission optics, should be provided between the second facet mirror 22 and the reticle 7. With the help of this optical element, the different positions of the tangential entrance pupil and the sagittal entrance pupil can be taken into account.

Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.In the 1 In the arrangement of the components of the illumination optics 4 shown, the pupil facet mirror 22 is arranged in a surface conjugated to the entrance pupil of the projection optics 10. The field facet mirror 20 is arranged tilted to the object plane 6. The first facet mirror 20 is arranged tilted to an arrangement plane that is defined by the deflection mirror 19.

Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.The first facet mirror 20 is arranged tilted to an arrangement plane which is defined by the second facet mirror 22.

2 zeigt schematisch im Meridionalschnitt eine weitere Projektionsbelichtungsanlage 101 für die DUV-Projektionslithografie, in welcher die Erfindung eben-falls zur Anwendung kommen kann. 2 shows schematically in meridional section a further projection exposure system 101 for DUV projection lithography, in which the invention can also be used.

Der Aufbau der Projektionsbelichtungsanlage 101 und das Prinzip der Abbildung ist vergleichbar mit dem in 1 beschriebenen Aufbau und Vorgehen. Gleiche Bauteile sind mit einem um 100 gegenüber 1 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet, die Bezugszeichen in 2 beginnen also mit 101.The structure of the projection exposure system 101 and the principle of imaging is comparable to that in 1 described structure and procedure. Identical components are provided with a 100 1 raised reference numerals, the reference numerals in 2 So start with 101.

Im Unterschied zu einer wie in 1 beschriebenen EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 können auf Grund der größeren Wellenlänge der als Nutzlicht verwendeten DUV-Strahlung 116 im Bereich von 100 nm bis 300 nm, insbesondere von 193 nm, in der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 101 zur Abbildung beziehungsweise zur Beleuchtung refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elementen 117, wie beispielsweise Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen verwendet werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst dabei im Wesentlichen ein Beleuchtungssystem 102, einen Retikelhalter 108 zur Aufnahme und exakten Positionierung eines mit einer Struktur versehenen Retikels 107, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 113 bestimmt werden, einen Waferhalter 114 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 113 und einem Projektionsobjektiv 110, mit mehreren optischen Elementen 117, die über Fassungen 118 in einem Objektivgehäuse 119 des Projektionsobjektives 110 gehalten sind.In contrast to a 1 Due to the longer wavelength of the DUV radiation 116 used as useful light in the range from 100 nm to 300 nm, in particular from 193 nm, in the EUV projection exposure system 1 described, refractive, diffractive and/or reflective optical elements 117, such as lenses, mirrors, prisms, cover plates and the like, can be used in the DUV projection exposure system 101 for imaging or for illumination. The projection exposure system 101 essentially comprises an illumination system 102, a reticle holder 108 for receiving and precisely positioning a reticle 107 provided with a structure, by means of which the later structures on a wafer 113 are determined, a wafer holder 114 for holding, moving and precisely positioning this wafer 113 and a projection lens 110 with a plurality of optical elements 117, which are held via mounts 118 in a lens housing 119 of the projection lens 110.

Das Beleuchtungssystem 102 stellt eine für die Abbildung des Retikels 107 auf dem Wafer 113 benötigte DUV-Strahlung 116 bereit. Als Quelle für diese Strahlung 116 kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung 116 wird in dem Beleuchtungssystem 102 über optische Elemente derart geformt, dass die DUV-Strahlung 116 beim Auftreffen auf das Retikel 107 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.The illumination system 102 provides DUV radiation 116 required for imaging the reticle 107 on the wafer 113. A laser, a plasma source or the like can be used as a source for this radiation 116. The radiation 116 is shaped in the illumination system 102 via optical elements such that the DUV radiation 116 has the desired properties with regard to diameter, polarization, shape of the wavefront and the like when it strikes the reticle 107.

Der Aufbau der nachfolgenden Projektionsoptik 101 mit dem Objektivgehäuse 119 unterscheidet sich außer durch den zusätzlichen Einsatz von refraktiven optischen Elementen 117 wie Linsen, Prismen, Abschlussplatten prinzipiell nicht von dem in 1 beschriebenen Aufbau und wird daher nicht weiter beschrieben.The structure of the subsequent projection optics 101 with the lens housing 119 does not differ in principle from that in 1 described structure and is therefore not described further.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten als Linsenmodul 30 ausgebildeten optischen Moduls mit einem in der gezeigten Ausführungsform als Linse 117, wie sie in der in der 2 erläuterten Projektionsbelichtungsanlage 101 Anwendung findet, ausgebildeten optischen Element. Die Linse 117 weist eine optische Wirkfläche 31 auf, welche in der 3 strichpunktiert dargestellt ist, und ist an ihrem Rand 32 über in der 3 als Federn dargestellte Halteelemente 36 mit einer als Linsenaufnahme 34 ausgebildeten Aufnahme verbunden. Die Federn sind Platzhalter für ein passives Halteelement 36, wie beispielsweise Blattfedern, Klebstoffverbindungen oder Verschraubungen. Die Halteelemente 36 sind über einen Kontaktpunkt 35 mit der Linsenaufnahme 34 verbunden und über einen Kontaktpunkt 37 mit der Linse 117 verbunden und weisen in der gezeigten Ausführungsform eine in der Figur durch eine strichpunktierte Linie dargestellte radiale Anbindungsrichtung 39 auf. Die Anbindungsrichtung im Sinne der Erfindung ist als eine Richtung eines Freiheitsgrades, welcher durch das Halteelement 36 gesperrt wird, definiert. Die physikalischen Eigenschaften der Halteelemente 36, insbesondere die Geometrie und die Steifigkeit, sind einerseits aufgrund von Fertigungstoleranzen und Materialabweichungen für jedes Halteelement 36.1, 36.2 unterschiedlich. Andererseits wird durch Montagetoleranzen in der in der 3 gezeigten Ausführungsform der Abstand der Kontaktpunkte 35, 37 und die Ausrichtung der Halteelemente 36.1, 36.2 zur Linsenaufnahme 34 und zum optischen Element 117 beeinflusst. Die sich dadurch ergebenden Längenunterschiede Δx1, Δx2 der Halteelemente 36.1, 36.2 werden in der Vergrößerung der 3 durch einmal mit gestrichelten Linien und einmal mit durchgezogenen Linien dargestellten Federn verdeutlicht. Zudem wird die unterschiedliche Ausrichtung der Halteelemente 36 in der 3 durch die Winkel Θ₁, Θ₂ dargestellt. Weiterhin können sich die Länge und die Ausrichtung der Halteelemente 36 auch während des Betriebs und über die Zeit, beispielsweise durch Setzeffekte oder im Fall von Klebstoffverbindungen durch Änderung der Umgebungsbedingungen noch weiter verändern. Die passiven Halteelemente 36 sind im Stand der Technik derart ausgebildet, dass sich die einzelnen Unterschiede gegenseitig zumindest teilweise kompensieren und dadurch eine Mittelung der Fehler bewirkt wird, wobei sich durch eine Mittelung nur zufällig ein Fehler von null ergeben wird. 3 shows a schematic representation of an optical module known from the prior art and designed as a lens module 30 with a lens 117 in the embodiment shown, as shown in the 2 The lens 117 has an optical active surface 31 which is in the 3 shown in dash-dotted lines, and is at its edge 32 above in the 3 holding elements 36 shown as springs are connected to a receptacle designed as a lens receptacle 34. The springs are placeholders for a passive holding element 36, such as leaf springs, adhesive connections or screw connections. The holding elements 36 are connected to the lens receptacle 34 via a contact point 35 and to the lens 117 via a contact point 37 and, in the embodiment shown, have a radial connection direction 39 shown in the figure by a dash-dotted line. The connection direction in the sense of the invention is defined as a direction of a degree of freedom which is blocked by the holding element 36. The physical properties of the holding elements 36, in particular the geometry and the rigidity, are different for each holding element 36.1, 36.2 on the one hand due to manufacturing tolerances and material deviations. On the other hand, assembly tolerances in the 3 shown embodiment, the distance between the contact points 35, 37 and the alignment of the holding elements 36.1, 36.2 to the lens holder 34 and to the optical element 117 are influenced. The resulting length differences Δx1, Δx2 of the holding elements 36.1, 36.2 are reflected in the magnification of the 3 by springs shown once with dashed lines and once with solid lines. In addition, the different orientation of the holding elements 36 in the 3 represented by the angles Θ ₁ , Θ ₂ . Furthermore, the length and the alignment of the holding elements 36 can also change further during operation and over time, for example due to settling effects or, in the case of adhesive connections, due to changes in the ambient conditions. In the prior art, the passive holding elements 36 are designed in such a way that the individual differences at least partially compensate for one another, thereby averaging the errors, whereby an error of zero will only result by chance through averaging.

Die optische Wirkfläche 31 wird durch die aufgrund der erläuterten Unterschiede zwischen den Halteelementen 36 verursachten und auf die Linse 117 wirkenden parasitäre Kräfte und Momente, welche in der Lupe der 3 als gestrichelte Doppelpfeile im Kontaktpunkt 37 dargestellt sind, deformiert. Während die im Montage- und Fertigungsprozess auftretenden Deformationen der optischen Wirkfläche 31 zumindest teilweise durch eine Bearbeitung der optischen Wirkfläche 31 am Ende des Herstellprozesses korrigiert werden können, ist dies bei im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 101 (2) auftretenden parasitären Kräfte und Momente, beispielsweise durch die Veränderung des Volumens einer Klebstoffverbindung durch Schrumpfen oder durch das Verfahren von an der vom optischen Element abgewandten Außenseite der Linsenaufnahme 34 angeordneten Aktuatoren zur Positionierung des optischen Moduls 30, nicht mehr möglich, wodurch die Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage 101 (2) negativ beeinflusst werden kann.The optical effective surface 31 is affected by the parasitic forces and moments caused by the explained differences between the holding elements 36 and acting on the lens 117, which in the magnifying glass of the 3 as dashed double arrows in the contact point 37. While the deformations of the optical effective surface 31 occurring during the assembly and production process can be at least partially corrected by machining the optical effective surface 31 at the end of the production process, this is not the case during operation of the projection exposure system 101 ( 2 ) parasitic forces and moments, for example due to the change in the volume of an adhesive joint due to shrinkage or due to the movement of actuators arranged on the outside of the lens holder 34 facing away from the optical element for positioning the optical module 30, which reduces the image quality of the projection exposure system 101 ( 2 ) can be negatively influenced.

4 zeigt ein erfindungsgemäßes als Linsenmodul 80 ausgebildetes adaptives optische Modul mit einem als Linse 117 ausgebildeten optischen Element. Der Aufbau des Linsenmoduls 80 ist ähnlich dem in der 3 erläuterten Linsenmodul 30, wobei wo sinnvoll entsprechende Elemente mit um 50 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind. Im Unterschied zum Linsenmodul 30 (3) umfassen die Halteelemente 86.1,86.2 zwischen der Linse 117 und der Linsenaufnahme 84 Aktuatoren 83.1, 83.2. 4 shows an adaptive optical module according to the invention designed as a lens module 80 with an optical element designed as a lens 117. The structure of the lens module 80 is similar to that in the 3 explained lens module 30, whereby where appropriate corresponding elements are designated with reference numerals increased by 50. In contrast to the lens module 30 ( 3 ), the holding elements 86.1,86.2 between the lens 117 and the lens holder 84 comprise actuators 83.1, 83.2.

Die Aktuatoren 83.1, 83.2 sind derart angeordnet, dass ihre Wirkrichtung 96 und die Anbindungsrichtung 99 der Halteelemente 86.1, 86.2 identisch zueinander sind, also aufeinander liegen.The actuators 83.1, 83.2 are arranged such that their direction of action 96 and the connection direction 99 of the holding elements 86.1, 86.2 are identical to one another, i.e. they lie on top of one another.

Die Aktuatoren 83.1, 83.2 ermöglichen dadurch vorteilhafterweise eine Kompensation der in der 3 erläuterten in Anbindungsrichtung verursachten parasitären Kräfte und Momente, wodurch die Deformation der optischen Wirkfläche 81 reduziert oder vollständig vermieden werden kann. Weiterhin können die Aktuatoren 83.1, 83.2 je nach Anordnung und Wirkrichtung die optische Wirkfläche 81 gezielt deformieren, wodurch beispielsweise durch andere Komponenten oder Bauteile der Projektionsbelichtungsanlage 101 bewirkte Abbildungsfehler vorteilhaft korrigiert werden können.The actuators 83.1, 83.2 thus advantageously enable compensation of the 3 explained parasitic forces and moments caused in the connection direction, whereby the deformation of the optical effective surface 81 can be reduced or completely avoided. Furthermore, the actuators 83.1, 83.2 can deform the optical effective surface 81 in a targeted manner depending on the arrangement and direction of action, whereby imaging errors caused, for example, by other components or parts of the projection exposure system 101 can be advantageously corrected.

Die Aktuatoren 83.1, 83.2 können insbesondere als elektrostriktive Aktuatoren ausgebildet sein, also Aktuatoren mit einem Material, welches sich in einem elektrischen Feld aufgrund des inversen piezoelektrischen Effektes erster Ordnung (piezoelektrisch) oder zweiter Ordnung (elektrostriktiv) ausdehnt oder zusammenzieht. Bevorzugte Materialien sind dabei Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) oder Lithium-Niobat (LiNbO₃), welche den piezoelektrischen Effekt nutzen und Blei-Magnesium-Niobat (PMN), welches überwiegend den elektrostriktiven Effekt nutzt. Die elektrostriktiven Aktuatoren 83 können dabei in Bezug zur Linse 117 als lateral, also parallel zur optischen Wirkfläche 81 (x-y-Ebene) wirkende Aktuatoren, transversal, also senkrecht (z-Richtung) zur optischen Wirkfläche 81 wirkende Aktuatoren oder als Scheraktuatoren (x-y-Ebene) ausgebildet sein.The actuators 83.1, 83.2 can be designed in particular as electrostrictive actuators, i.e. actuators with a material that expands or contracts in an electric field due to the inverse piezoelectric effect of the first order (piezoelectric) or second order (electrostrictive). Preferred materials are lead zirconate titanate (PZT) or lithium niobate (LiNbO ₃ ), which use the piezoelectric effect, and lead magnesium niobate (PMN), which predominantly uses the electrostrictive effect. The electrostrictive actuators 83 can be designed in relation to the lens 117 as actuators acting laterally, i.e. parallel to the optical effective surface 81 (xy plane), transversely, i.e. perpendicular (z direction) to the optical effective surface 81, or as shear actuators (xy plane).

Alternativ können auch kraftbasierte Aktuatoren, wie beispielsweise Lorentz-Aktuatoren, Reluktanz-Motoren oder elektrostatische Aktuatoren zur Anwendung kommen, wobei diese insbesondere in Verbindung mit Kinematiken bzw. Federn, welche die Verbindung zwischen Linsenaufnahme 84 und Linse 117 herstellen, Anwendung finden.Alternatively, force-based actuators such as Lorentz actuators, reluctance motors or electrostatic actuators can be used, whereby these are used in particular in conjunction with kinematics or springs which establish the connection between lens holder 84 and lens 117.

5 zeigt ein Detail eines erfindungsgemäßen als Linsenmodul 120 ausgebildeten adaptiven optischen Moduls mit einem als Linse 117 ausgebildeten optischen Element. Der Aufbau des Linsenmoduls 120 ist ähnlich dem in der 4 erläuterten Linsenmodul 80, wobei wo sinnvoll entsprechende Elemente mit um 40 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind. Das Halteelement 126, welches in der 5 mit einer gestrichelten Linie umrandet ist, verbindet, wie in der 4, die Linse 117 und die als Linsenaufnahme 124 ausgebildete Aufnahme an den Kontaktpunkten 125 und 127 miteinander. Die Anbindungsrichtung 139 der Haltevorrichtung 126 verläuft dabei radial zur Linse 117 durch den Kontaktpunkt 127. Das Halteelement 126 ist auf der einen Seite über eine Klebstoffverbindung 135 mit dem Kontaktpunkt 127 verbunden. Auf der anderen Seite ist es über eine nicht näher dargestellte Verbindung mit dem auf einem Flansch 131 der Linsenaufnahme 124 angeordneten Kontaktpunkt 125 verbunden. 5 shows a detail of an adaptive optical module according to the invention designed as a lens module 120 with an optical element designed as a lens 117. The structure of the lens module 120 is similar to that in the 4 explained lens module 80, whereby where appropriate corresponding elements are designated with reference numerals increased by 40. The holding element 126, which is in the 5 surrounded by a dashed line, connects, as in the 4 , the lens 117 and the receptacle designed as a lens holder 124 are connected to one another at the contact points 125 and 127. The connection direction 139 of the holding device 126 runs radially to the lens 117 through the contact point 127. The holding element 126 is connected to the contact point 127 on one side via an adhesive connection 135. On the other side, it is connected to the contact point 125 arranged on a flange 131 of the lens holder 124 via a connection not shown in detail.

Das Halteelement 126 umfasst dabei einen Aktuator 123, dessen Wirkrichtung 136 parallel zur Anbindungsrichtung 139 des Halteelementes 126 ausgerichtet ist und eine Kinematik 138 ausweist. Die Kinematik 138 umfasst ein Entkopplungselement 130, welches in der mit einer strichpunktierten Linie in der 5 dargestellten Wirkachse 136 des Aktuator 123 steif und in alle anderen Richtungen weich ausgebildet ist und den Aktuator 123 mit einem Hebel 129 der Kinematik 138 verbindet. Der Hebel 129 überträgt die Auslenkung des Aktuators 123 ohne Übersetzung auf einen über eine Führung 128 geführten Stab 137, welcher über die oben erläuterte Klebstoffverbindung 135 mit der Linse 117 verbunden ist. Die Führung 128 nimmt dabei die durch den Hebel 129 verursachten Momente auf, so dass der Stab 137 in der in der 5 gezeigten Ausführungsform nur Bewegungen und Kräfte, welche in der 5 durch einen Doppelpfeil dargestellt sind, parallel zur Wirkachse 136 des Aktuators 123 und in Anbindungsrichtung 139 auf die Linse 117 überträgt. Der Aktuator 123 kann also alle Längenabweichungen des Halteelementes 126 bzw. eine Abweichung des Abstandes der Kontaktpunkte 125, 127 zueinander, wie er beispielsweise durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Linsenaufnahme 124 und der Linse 117 verursacht werden kann, ausgleichen und dadurch die parasitären Kräfte in der Wirkrichtung des Aktuators 123 auf die Linse 117 vollständig kompensieren. Ein Linsenmodul 120 mit einer Vielzahl von Halteelementen 126 kann also eine Linse 117 in der x-y-Ebene kräftefrei halten. Bei geeigneter Auslegung der Halteelemente 126 und der Anwendung von Aktuatoren 123 mit mehr als nur einer Wirkachse 136 oder mehreren Aktuatoren 123 kann die Linse 117 in allen 6 Freiheitsgraden kräfte- und momentenfrei eingestellt werden.The holding element 126 comprises an actuator 123, the direction of action 136 of which is aligned parallel to the connection direction 139 of the holding element 126 and has a kinematics 138. The kinematics 138 comprises a decoupling element 130, which is shown in the figure with a dot-dash line in the 5 shown effective axis 136 of the actuator 123 is stiff and soft in all other directions and connects the actuator 123 with a lever 129 of the kinematics 138. The lever 129 transmits the deflection of the actuator 123 without translation to a rod 137 guided via a guide 128, which is connected to the lens 117 via the adhesive connection 135 explained above. The guide 128 absorbs the moments caused by the lever 129, so that the rod 137 in the 5 shown embodiment only movements and forces which are in the 5 represented by a double arrow, parallel to the effective axis 136 of the actuator 123 and in the connection direction 139 to the lens 117. The actuator 123 can therefore compensate for all length deviations of the holding element 126 or a deviation in the distance of the contact points 125, 127 from one another, as can be caused, for example, by different thermal expansion coefficients between the lens holder 124 and the lens 117, and thereby completely compensate for the parasitic forces in the effective direction of the actuator 123 on the lens 117. A lens module 120 with a plurality of holding elements 126 can therefore hold a lens 117 in the xy plane without any forces. With a suitable design of the holding elements 126 and the use of actuators 123 with more than one effective axis 136 or several actuators 123, the lens 117 can be freely degrees of safety can be adjusted without forces and moments.

Die kräfte- und momentenfreie Aufnahme der Linse 117 kann auch bei Veränderungen der Randbedingungen durch ein Nachfahren des Aktuators bzw. der Aktuatoren stabil gehalten werden, also aktiv geregelt werden oder nach vorbestimmten Zeitabständen eingestellt werden, was auch als semiaktiver Betrieb bezeichnet wird, welcher sich dadurch auszeichnet, dass der Aktuator nur zur Änderung der Auslenkung mit einer Ansteuerung verbunden sein muss.The force- and torque-free recording of the lens 117 can be kept stable even when the boundary conditions change by following the actuator or actuators, i.e. it can be actively controlled or adjusted at predetermined time intervals, which is also referred to as semi-active operation, which is characterized by the fact that the actuator only has to be connected to a control to change the deflection.

Zur Erfassung von Veränderungen der Randbedingungen, insbesondere einer Veränderung des Abstandes zwischen den Kontaktpunkten 125, 127, umfasst das Halteelement 126 einen Sensor 132, welcher einen mit der Aufnahme 124 verbundenen Sensorkopf 133 und eine an der der Linse 117 abgewandten Seite des Stabes 137 angeordneten Sensormessfläche 134 umfasst, welche in der 5 mit einer strichpunktierten Linie umgeben sind. Der Sensor 132 erfasst den Abstand, welcher an eine mit dem Sensor 132 und dem Aktuator 123 verbundenen Ansteuerung (nicht dargestellt) übermittelt wird. Die Ansteuerung bestimmt aus den vom Sensor 132 erfassten Daten ein Aktuatorsignal zur Kompensation der parasitären Kräfte und überträgt dieses Aktuatorsignal an den Aktuator 123. Durch das Verfahren des Aktuators 123 wird die kräfte- und momentenfreie Lagerung der Linse 117 wiederhergestellt.To detect changes in the boundary conditions, in particular a change in the distance between the contact points 125, 127, the holding element 126 comprises a sensor 132, which comprises a sensor head 133 connected to the receptacle 124 and a sensor measuring surface 134 arranged on the side of the rod 137 facing away from the lens 117, which in the 5 surrounded by a dot-dash line. The sensor 132 detects the distance, which is transmitted to a control unit (not shown) connected to the sensor 132 and the actuator 123. The control unit determines an actuator signal for compensating the parasitic forces from the data detected by the sensor 132 and transmits this actuator signal to the actuator 123. By moving the actuator 123, the force- and torque-free mounting of the lens 117 is restored.

Der Sensor 132 kann alternativ als hochauflösender Dehnungssensor auf Basis beispielsweise eines dehnbaren Lichtwellenleiters oder eines hochauflösenden kapazitiven Sensors ausgebildet sein.The sensor 132 can alternatively be designed as a high-resolution strain sensor based, for example, on a stretchable optical fiber or a high-resolution capacitive sensor.

6 zeigt ein erfindungsgemäßes als Spiegelmodul 40 ausgebildetes adaptives optisches Modul mit einem als Spiegel M3 ausgebildeten optischen Element. Der Aufbau des Spiegelmoduls 40 ist ähnlich zu dem in der 3 erläuterten Linsenmodul 30, wobei wo sinnvoll entsprechende Elemente mit um 10 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind. Im Unterschied zum Linsenmodul 30 (3) ist die Aufnahme als Ring 44 mit einem L-förmigen Querschnitt ausgebildet und die zwischen Spiegel M3 und dem Ring 44 angeordneten Halteelemente sind als Aktuatoren 43 ausgebildet. Diese ermöglichen, wie weiter oben beschrieben, vorteilhafterweise eine Kompensation der ebenfalls weiter oben beschriebenen parasitären Kräfte und Momente, wodurch die Deformation der optischen Wirkfläche 41 reduziert oder vollständig vermieden werden kann. Weiterhin können die Aktuatoren 43 je nach Anordnung und Wirkrichtung die optische Wirkfläche 41 gezielt deformieren, wodurch beispielsweise durch andere Komponenten oder Bauteile der Projektionsbelichtungsanlage 1 (1) bewirkte Abbildungsfehler vorteilhaft korrigiert werden können. Die Aktuatoren 43 haben die gleiche Funktion, Anordnung und Ausrichtung, wie die in der 4 und die in der 5 erläuterten Aktuatoren 83, 123. 6 shows an adaptive optical module according to the invention designed as a mirror module 40 with an optical element designed as a mirror M3. The structure of the mirror module 40 is similar to that in the 3 explained lens module 30, whereby where appropriate corresponding elements are designated with reference numerals increased by 10. In contrast to the lens module 30 ( 3 ), the holder is designed as a ring 44 with an L-shaped cross-section and the holding elements arranged between the mirror M3 and the ring 44 are designed as actuators 43. As described above, these advantageously enable compensation of the parasitic forces and moments also described above, whereby the deformation of the optical effective surface 41 can be reduced or completely avoided. Furthermore, depending on the arrangement and direction of action, the actuators 43 can deform the optical effective surface 41 in a targeted manner, whereby, for example, other components or parts of the projection exposure system 1 ( 1 ) can be advantageously corrected. The actuators 43 have the same function, arrangement and orientation as the actuators 43 in the 4 and those in the 5 explained actuators 83, 123.

Die Aktuatoren 43 können insbesondere als elektrostriktive Aktuatoren ausgebildet sein, also Aktuatoren mit einem Material, welches sich in einem elektrischen Feld aufgrund des inversen piezoelektrischen Effektes erster Ordnung (piezoelektrisch) oder zweiter Ordnung (elektrostriktiv) ausdehnt oder zusammenzieht. Bevorzugte Materialien sind dabei Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) oder Lithium-Niobat (LiNbO₃), welche den piezoelektrischen Effekt nutzen und Blei-Magnesium-Niobat (PMN), welches überwiegend den elektrostriktiven Effekt nutzt. Die elektrostriktiven Aktuatoren können dabei in Bezug zum Spiegel M3 als lateral, also parallel zur optischen Wirkfläche 41 (x-y-Ebene) wirkende Aktuatoren, transversal, also senkrecht (z-Richtung) zur optischen Wirkfläche 41 wirkende Aktuatoren oder als Scheraktuatoren (x-y-Ebene) ausgebildet sein. Weiterhin kann zwischen den Aktuatoren 43 und dem Spiegel M3 eine in der 4 nicht dargestellte Kinematik, welche im einfachsten Fall einen Hebel umfasst, angeordnet sein.The actuators 43 can be designed in particular as electrostrictive actuators, i.e. actuators with a material that expands or contracts in an electric field due to the inverse piezoelectric effect of the first order (piezoelectric) or second order (electrostrictive). Preferred materials are lead zirconate titanate (PZT) or lithium niobate (LiNbO ₃ ), which use the piezoelectric effect, and lead magnesium niobate (PMN), which predominantly uses the electrostrictive effect. The electrostrictive actuators can be designed in relation to the mirror M3 as actuators acting laterally, i.e. parallel to the optical effective surface 41 (xy plane), transversely, i.e. perpendicular (z direction) to the optical effective surface 41, or as shear actuators (xy plane). Furthermore, a 4 Kinematics not shown, which in the simplest case comprises a lever, can be arranged.

Alternativ können auch kraftbasierte Aktuatoren, wie beispielsweise Lorentz-Aktuatoren, Reluktanz-Motoren oder elektrostatische Aktuatoren zur Anwendung kommen, wobei diese insbesondere in Verbindung mit Kinematiken bzw. Federn, welche die Verbindung zwischen Ring 44 und Spiegel M3 herstellen, Anwendung finden können.Alternatively, force-based actuators such as Lorentz actuators, reluctance motors or electrostatic actuators can be used, whereby these can be used in particular in conjunction with kinematics or springs which establish the connection between ring 44 and mirror M3.

Der Ring 44 kann beispielsweise, wie der Spiegel M3, aus optischem Material oder aus Edelstahl, insbesondere aus Invar, hergestellt sein, wobei beide Materialien einen besonders geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dadurch wird der Unterschied in der thermischen Ausdehnung des Spiegels M3 und des Ringes 44 verringert, wodurch der Eintrag von parasitären Kräften und Momenten und die dadurch bewirkte Deformation der optischen Wirkfläche 41 vorteilhafterweise verringert werden kann. Das adaptive optische Modul kann auch eine Reduzierung der Anforderungen an die für die Aufnahme verwendeten Materialien bzw. deren Wärmeausdehnungskoeffizienten zur Folge haben, wodurch vorteilhafterweise andere Materialien mit möglicherweise vorteilhaften Eigenschaften in Bezug auf andere Anforderungen, wie beispielsweise Steifigkeit oder Masse, Anwendung finden können.The ring 44 can, for example, be made of optical material or of stainless steel, in particular Invar, like the mirror M3, both materials having a particularly low coefficient of thermal expansion. This reduces the difference in the thermal expansion of the mirror M3 and the ring 44, whereby the introduction of parasitic forces and moments and the resulting deformation of the optical effective surface 41 can advantageously be reduced. The adaptive optical module can also result in a reduction in the requirements for the materials used for the recording or their coefficient of thermal expansion, whereby other materials with possibly advantageous properties in relation to other requirements, such as rigidity or mass, can advantageously be used.

Alternativ kann der Ring 44 ein im Vergleich zum für den Spiegel M3 verwendeten optischen Material, also beispielsweise ULE^® oder Zerodur, sehr steifes Material, wie beispielsweise Keramik, insbesondere Siliziumkarbid (SiSic), welches einen mindestens vierfach höheren E-Modul als das für den Spiegel verwendete optische Material aufweist, aufweisen. Die dadurch erreichte erhöhte Steifigkeit des Ringes 44 hat bei gleichem Bauraumbedarf im Vergleich zum Ring 44 aus optischem Material oder Invar den Vorteil, dass der Spiegel M3 bei gleichbleibender oder ähnlich großer niedrigster Eigenfrequenz von größer als 2000 Hz dünner ausgebildet werden kann. In Kombination mit elektrostriktiven Aktuatoren 43, welche durch ihre materialbedingte ebenfalls sehr hohe Steifigkeit zu einer hohen Gesamtsteifigkeit des Spiegelmoduls 40 in allen sechs Freiheitsgraden beitragen können, kann eine weitere Minimierung der Dicke des Spiegels M3 möglich gemacht werden. Dabei kann die Gesamthöhe des Spiegelmoduls 40 im Idealfall kleiner sein als die weiter oben beschriebene Ausführungsform mit einer Ring 44 aus optischem Material oder Invar. Weiterhin kann sich der dadurch mögliche verringerte Materialeinsatz von optischem Material positiv auf die Herstellkosten auswirken.Alternatively, the ring 44 may be made of a very stiff material, such as ceramic, compared to the optical material used for the mirror M3, for example ULE ^® or Zerodur. in particular silicon carbide (SiSic), which has an E-modulus at least four times higher than the optical material used for the mirror. The increased rigidity of the ring 44 achieved in this way has the advantage, with the same installation space requirement compared to the ring 44 made of optical material or Invar, that the mirror M3 can be made thinner with a constant or similarly high lowest natural frequency of greater than 2000 Hz. In combination with electrostrictive actuators 43, which can contribute to a high overall rigidity of the mirror module 40 in all six degrees of freedom due to their material-related also very high rigidity, a further minimization of the thickness of the mirror M3 can be made possible. The overall height of the mirror module 40 can ideally be smaller than the embodiment described above with a ring 44 made of optical material or Invar. Furthermore, the reduced use of optical material made possible as a result can have a positive effect on manufacturing costs.

Die Aktuatoren 43 können bei geeigneter Anordnung neben der Deformation der optischen Wirkfläche 41 aufgrund parasitärer Kräfte und Momente auch eine mögliche Verschiebung der Kontaktflächen 48, 49 der Aktuatoren an der Rückseite 42 des Spiegels M3 und der Ring 44 kompensieren. Die Verschiebung kann sich aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Keramik und dem optischen Material, welches insbesondere in der EUV-Lithographie idealerweise einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von null aufweist, bei der Erwärmung der Projektionsbelichtungsanlagen 1, 101 (1, 2) im Betrieb einstellen.With a suitable arrangement, the actuators 43 can compensate not only for the deformation of the optical effective surface 41 due to parasitic forces and moments, but also for a possible displacement of the contact surfaces 48, 49 of the actuators on the rear side 42 of the mirror M3 and the ring 44. The displacement can occur due to the different thermal expansion coefficients of ceramic and the optical material, which ideally has a thermal expansion coefficient of zero, particularly in EUV lithography, when the projection exposure systems 1, 101 ( 1 , 2 ) during operation.

Die Korrekturmöglichkeit der aufgrund der parasitären Kräfte und Momente bewirkten Deformationen der optischen Wirkfläche 41 durch die als Aktuatoren 43 ausgebildeten Halteelemente hat weiterhin den Vorteil, dass die beispielsweise zur Verbindung der Aktuatoren 43 mit dem Spiegel M3 verwendeten Klebstoffkontaktflächen (nicht dargestellt) derart ausgebildet werden können, dass eine ausreichende Haftfestigkeit der Klebstoffverbindungen sichergestellt werden kann, also beispielsweise eine dickere und etwas ausgedehntere Klebstoffschicht verwendet werden kann.The possibility of correcting the deformations of the optical effective surface 41 caused by the parasitic forces and moments by the holding elements designed as actuators 43 has the further advantage that the adhesive contact surfaces (not shown) used, for example, to connect the actuators 43 to the mirror M3 can be designed in such a way that sufficient adhesive strength of the adhesive connections can be ensured, i.e., for example, a thicker and somewhat more extensive adhesive layer can be used.

Das optische Modul 40 ist in der in der 6 gezeigten Ausführungsform über Bipoden 46, welche auf der einen Seite mit einem Flansch 45 der als Ring 44 ausgebildeten Aufnahme verbunden sind und auf der anderen mit einer Modulgrundplatte 47 verbunden sind, derart angeordnet, dass die Position des optischen Moduls 40 in mindestes einem, insbesondere in sechs Freiheitsgraden positioniert werden kann.The optical module 40 is in the 6 shown embodiment via bipods 46, which are connected on one side to a flange 45 of the receptacle designed as a ring 44 and on the other side to a module base plate 47, arranged such that the position of the optical module 40 can be positioned in at least one, in particular in six degrees of freedom.

7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen als Spiegelmodul 50 ausgebildeten adaptiven optischen Moduls mit einem als Spiegel M3 ausgebildeten optischen Element. Der Aufbau des Spiegelmoduls 50 ist ähnlich dem in der 6 erläuterten Spiegelmodul 40, wobei wo sinnvoll entsprechende Elemente mit gegenüber der 6 um 10 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind. Im Unterschied zum Spiegelmodul 40 (6) weist das Spiegelmodul 50 weitere als Aktuatoren 60 ausgebildete Halteelemente auf. Diese sind zwischen der Mantelfläche 61 des im gezeigten Beispiel zylinderförmig ausgebildeten Spiegels M3 und der inneren Zylinderfläche 62 des Rings 54 am langen Schenkel des L-förmigen Querschnitts angeordnet. 7 shows a further embodiment of an adaptive optical module according to the invention designed as a mirror module 50 with an optical element designed as a mirror M3. The structure of the mirror module 50 is similar to that in the 6 explained mirror module 40, whereby where appropriate corresponding elements with opposite 6 are designated by reference numerals increased by 10. In contrast to the mirror module 40 ( 6 ), the mirror module 50 has further holding elements designed as actuators 60. These are arranged between the outer surface 61 of the cylindrical mirror M3 in the example shown and the inner cylindrical surface 62 of the ring 54 on the long leg of the L-shaped cross section.

Die zusätzlichen Aktuatoren 60 können wie weiter oben erläutert als elektrostriktive Aktuatoren oder kraftbasierte Aktuatoren realisiert sein und sind derart ausgebildet, dass sie radial zum Spiegel M3, also parallel zur optischen Wirkfläche 51, wirken und in Summe auf den Spiegel M3 Kräfte in der x-y-Ebene aufbringen können. Weiterhin wird durch die radial angeordneten Aktuatoren 60, insbesondere im Fall von elektrostriktiven Aktuatoren, eine zusätzliche Versteifung zwischen Spiegel M3 und Ring 54 bewirkt, deren Vorteile in der 4 bereits erläutert sind.The additional actuators 60 can be implemented as electrostrictive actuators or force-based actuators as explained above and are designed in such a way that they act radially to the mirror M3, i.e. parallel to the optical effective surface 51, and can apply forces to the mirror M3 in the xy plane. Furthermore, the radially arranged actuators 60, particularly in the case of electrostrictive actuators, provide additional stiffening between the mirror M3 and the ring 54, the advantages of which can be seen in the 4 have already been explained.

Die im Fall einer aus Keramik hergestellten Ring 54 möglicherweise auftretenden unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen des Spiegels M3 und des Ringes 54 können durch Nachfahren, also Ansteuerung der radial angeordneten Aktuatoren 60, ausgeglichen werden.The different thermal expansions of the mirror M3 and the ring 54 that may occur in the case of a ring 54 made of ceramic can be compensated by tracking, i.e. by controlling the radially arranged actuators 60.

Das optische Modul 50 ist wie das optische Modul 40 in der 6 zur Positionierung über Bipoden 56 mit einer Modulgrundplatte 47 verbunden.The optical module 50 is like the optical module 40 in the 6 for positioning via bipods 56 connected to a module base plate 47.

8 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen als Spiegelmodul 70 ausgebildeten adaptiven optischen Moduls mit einem als Spiegel 117, wie er in der in der 2 beschriebenen DUV-Projektionsbelichtungsanlage 101 Anwendung findet, ausgebildeten optischen Element. Der Aufbau des Spiegelmoduls 70 ist ähnlich zu dem in der 7 erläuterten Spiegelmodul 50, wobei wo sinnvoll entsprechende Elemente mit gegenüber der 7 um 20 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind. Das optische Modul 70 ist wie das optische Modul 40 in der 6 zur Positionierung über Bipoden 76 mit einer Modulgrundplatte 77 verbunden. Das Spiegelmodul 70 unterscheidet sich von dem in der 7 erläuterten Spiegelmodul 50 in der Gestaltung der Spiegelaufnahme 74, welche in der gezeigten Ausführungsform dreiteilig mit den Teilen 74.1, 74.2, 74.3 ausgebildet ist. Diese Ausführungsform findet insbesondere dann Anwendung, wenn die Spiegelaufnahme 74 keine Anforderungen an eine zusätzliche Versteifung des Spiegels 117 erfüllen muss. Die Anordnung und Funktionsweise der Aktuatoren 78 ist dabei identisch zu den weiter oben erläuterten Ausführungsformen. Vorteil der dreigeteilten Spiegelaufnahme 74.1, 74.2, 74.3 ist eine reduzierte Masse, was sich positiv auf die erste Eigenfrequenz auswirkt, diese also erhöht, wodurch eine höhere Bandbreite für die Positionsregelung ermöglicht wird. Weiterhin wird der Montageprozess durch die unabhängige Ausrichtbarkeit der drei Spiegelaufnahmen 74.1, 74.2, 74.3 und den damit verbundenen Bipoden 76 vereinfacht, so dass auch eine Minimierung der Herstellkosten möglich sein kann. 8th shows a plan view of a further embodiment of an adaptive optical module according to the invention designed as a mirror module 70 with a mirror 117, as in the 2 The structure of the mirror module 70 is similar to that described in the 7 explained mirror module 50, whereby where appropriate corresponding elements with opposite 7 are designated by reference numerals increased by 20. The optical module 70 is like the optical module 40 in the 6 for positioning via bipods 76 with a module base plate 77. The mirror module 70 differs from the one in the 7 explained mirror module 50 in the design of the mirror holder 74, which in the embodiment shown is made up of three parts with the parts 74.1, 74.2, 74.3. This embodiment is used in particular when the mirror holder 74 does not have to meet any requirements for additional stiffening of the mirror 117. The arrangement and functioning of the actuators 78 is identical to the embodiments explained above. The advantage of the three-part mirror holder 74.1, 74.2, 74.3 is a reduced mass, which has a positive effect on the first natural frequency, thus increasing it, thereby enabling a higher bandwidth for position control. Furthermore, the assembly process is simplified by the independent alignment of the three mirror holders 74.1, 74.2, 74.3 and the associated bipods 76, so that it is also possible to minimize the manufacturing costs.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
22: BeleuchtungssystemLighting system
33: StrahlungsquelleRadiation source
44: BeleuchtungsoptikLighting optics
55: ObjektfeldObject field
66: ObjektebeneObject level
77: RetikelReticle
88th: RetikelhalterReticle holder
99: RetikelverlagerungsantriebReticle displacement drive
1010: ProjektionsoptikProjection optics
1111: BildfeldImage field
1212: BildebeneImage plane
1313: WaferWafer
1414: WaferhalterWafer holder
1515: WaferverlagerungsantriebWafer relocation drive
1616: EUV-StrahlungEUV radiation
1717: Kollektorcollector
1818: ZwischenfokusebeneIntermediate focal plane
1919: UmlenkspiegelDeflecting mirror
2020: FacettenspiegelFaceted mirror
2121: FacettenFacets
2222: FacettenspiegelFaceted mirror
2323: FacettenFacets
3030: LinsenmodulLens module
3131: optische Wirkflächeoptical effective area
3232: Rand LinseEdge lens
3434: LinsenaufnahmeLens mount
3535: Kontaktpunkt LinsenaufnahmeContact point lens mount
3636: FederFeather
3737: Kontaktpunkt optisches ElementContact point optical element
3939: AnbindungsrichtungConnection direction
4040: SpiegelmodulMirror module
4141: optische Wirkflächeoptical effective area
4242: Rückseite SpiegelBack mirror
4343: AktuatorActuator
4444: Ringring
4545: LascheTab
4646: BipodBipod
4747: ModulgrundplatteModule base plate
4848: Kontaktfläche Verbindungselement Rückseite SpiegelContact surface connecting element back side mirror
4949: Kontaktfläche Verbindungselement SpiegelaufnahmeContact surface connecting element mirror holder
5050: SpiegelmodulMirror module
5151: optische Wirkflächeoptical effective area
5252: Rückseite SpiegelBack mirror
5353: AktuatorActuator
5454: SpiegelaufnahmeMirror shot
5555: LascheTab
5656: BipodBipod
5757: ModulgrundplatteModule base plate
5858: Kontaktfläche Verbindungselement Rückseite SpiegelContact surface connecting element back side mirror
5959: Kontaktfläche Verbindungselement SpiegelaufnahmeContact surface connecting element mirror holder
6060: AktuatorActuator
7070: SpiegelmodulMirror module
7171: optische Wirkflächeoptical effective area
74.1-74.374.1-74.3: SpiegelaufnahmeMirror shot
7575: LascheTab
7676: BipodBipod
7777: ModulgrundplatteModule base plate
7878: AktuatorActuator
8080: LinsenmodulLens module
8181: optische Wirkflächeoptical effective area
8282: Rand LinseEdge lens
8383: AktuatorenActuators
8484: LinsenaufnahmeLens mount
8585: Kontaktpunkt AufnahmeContact point recording
8686: HalteelementHolding element
8787: Kontaktpunkt optisches ElementContact point optical element
8888: FederFeather
9696: Wirkachse AktuatorActuator axis of action
9999: AnbindungsrichtungConnection direction
101101: ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
102102: BeleuchtungssystemLighting system
107107: RetikelReticle
108108: RetikelhalterReticle holder
110110: ProjektionsoptikProjection optics
113113: WaferWafer
114114: WaferhalterWafer holder
116116: DUV-StrahlungDUV radiation
117117: optisches Elementoptical element
118118: FassungenFrames
119119: ObjektivgehäuseLens housing
120120: LinsenmodulLens module
121121: optische Wirkflächeoptical effective area
122122: Rand LinseEdge lens
123123: AktuatorenActuators
124124: LinsenaufnahmeLens mount
125125: Kontaktpunkt AufnahmeContact point recording
126126: HalteelementHolding element
127127: Kontaktpunkt optisches ElementContact point optical element
128128: Führungguide
129129: Hebellever
130130: EntkopplungselementDecoupling element
131131: Flansch LinsenaufnahmeFlange lens mount
132132: Sensorsensor
133133: SensorkopfSensor head
134134: SensormessflächeSensor measuring area
135135: KlebstoffverbindungAdhesive bond
136136: Wirkachse AktuatorActuator axis of action
137137: StabRod
138138: Kinematikkinematics
139139: AnbindungsrichtungConnection direction
M1-M6M1-M6: SpiegelMirror

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008009600 A1 [0047, 0051]
US 2006/0132747 A1 [0049]
EP 1614008 B1 [0049]
US6573978 [0049]
DE 102017220586 A1 [0054]
US 2018/0074303 A1 [0068]

Claims

Method for the low-stress mounting of an optical element (M3,117) in an optical module (40,50,70,80,120) for semiconductor technology in a holder (54,74.x,84,124), wherein the optical element (M3,117) and the holder (54,74.x,84,124) are connected to one another via at least one holding element (43,53,60,78,86,123) and the holding element (43,53,60,78,86,123) comprises at least one controllable actuator (43,53,60,78,83,123), with the following method steps: -Connecting the optical element (M3,117) to the holder (54,74.x,84,124) via the holding element (43,53,60,78,86,123), - Determining a stress state of the optical element (M3,117) at at least one position, - adjusting the stress state by deflecting the actuator (43,53,60,78,83,123) to a predetermined value.

Procedure according to Claim 2 , characterized in that the voltage state is determined by detecting a position of a contact point (48,58,87,127) of the holding element (43,53,60,78,86,123).

Procedure according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the stress state is determined on a model-based basis.

Procedure according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the stress state is determined by detecting a strain state in the optical element (M3,117).

Procedure according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the predetermined value of the voltage state corresponds to a voltage-free state.

Procedure according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the predetermined value of the voltage state effects a correction for imaging errors caused in other components of a projection exposure system (1,101).

Optical module (40,50,70,80,120) with an optical element (M3,117) and a receptacle (54,74.x,84,124), wherein the optical element (M3,117) and the receptacle (54,74.x,84,124) are connected to one another via a holding element (43,53,60,78,86,123), characterized in that the holding element (43,53,60,78, 86,123) comprises at least one controllable actuator (43,53,60,78,83,123).

Optical module (40,50,70,80,120) according to Claim 7 , characterized in that the holding element (43,53,60,78,86,123) is arranged on the optical element (M3,117) as the first mechanical element as seen from the latter.

Optical module (40,50,70,80,120) according to one of the Claims 7 or 8th , characterized in that the force generated by the actuator (43,53,60,78,83,123) acts in a connection direction (99,139) of the holding element (43,53,60,78,86,123).

Optical module (40,50,70,80,120) according to Claim 9 , characterized in that the effective axis (96,136) of the at least one actuator (43,53,60,78,83,123) corresponds to the connection direction (99,139) of the holding element (43,53,60,78,86,123).

Optical module (40,50,70,80,120) according to one of the preceding Claims 7 until 10 , characterized in that the holding element (43,53,60,78,86,123) has a kinematics (138).

Optical module (40,50,70,80,120) according to one of the preceding Claims 7 until 10 , characterized in that the holding element (43,53,60,78,86,123) has a sensor (132).

Optical module (40,50,70,80,120) according to Claim 12 characterized in that the sensor (132) is connected to a control of the actuator (43,53,60,78,83,123).

Optical module (40,50,70,80,120) according to one of the preceding Claims 7 until 13 , characterized in that the actuator (43,53,60,78,83,123) has two, in particular three axes of action (96,136).

Optical module (40,50,70,80,120) according to one of the preceding Claims 7 until 14 , characterized in that the optical module (40,50,70,80,120) has a holding element (43,53,60,78,86,123) for two different connection directions (99,139).

Optical module (40,50,70,80,120) according to one of the preceding Claims 7 until 15 , characterized in that the receptacle (54,84,124) is formed integrally with at least one holding element (43,53,60,78,86,123).

Optical module (40,50,70,80,120) according to one of the preceding Claims 7 until 16 , characterized in that the receptacle (54,84,124) is annular.

Optical module (40,50,70,80,120) according to one of the preceding Claims 7 until 17 , characterized in that the receptacle (74.1,74.2,74.3) is designed in several parts.

Optical module (40,50,70,80,120) according to one of the preceding Claims 7 until 18 , characterized in that the actuator (43,53,60,78,83,123) is designed as an electrostrictive actuator.

Optical module (40,50,70,80,120) according to one of the preceding Claims 7 until 19 , characterized in that the optical module (40,50,70,80,120) is connected to a module base plate (47,57,77) via a connecting element (46,56,76).

Optical module (40,50,70,80,120) according to Claim 20 , characterized in that the connecting element (46,56,76) comprises at least one actuator for positioning the optical module (40,50,70,80,120).

Projection exposure system (1,101) with an optical module (40,50,70,80,120) according to one of the preceding Claims 7 until 21 .