DE102012202167A1

DE102012202167A1 - Vorrichtung zur magnetfeldkompensierten Positionierung eines Bauelements

Info

Publication number: DE102012202167A1
Application number: DE201210202167
Authority: DE
Inventors: Michael Stolz; Peter Gerber; Stefan Hembacher
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-08-14
Also published as: WO2013120839A2; WO2013120839A3

Abstract

Eine Vorrichtung (26) zur magnetfeldkompensierten Positionierung eines Bauelements (25, 30) umfasst eine Halteeinrichtung (27) zur Halterung des Bauelements (25, 30) und Mittel (33) zur zumindest teilweisen Kompensation eines externen Magnetfeldes im Bereich der Halteeinrichtung (27).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur magnetfeldkompensierten Positionierung eines Bauelements, eine optische Baugruppe mit einer derartigen Vorrichtung und ein Verfahren zur magnetfeldkompensierten Positionierung eines optischen Bauelements. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Optik für eine Projektionsbelichtungsanlage, ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage und eine Projektionsbelichtungsanlage. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils und ein nach dem Verfahren hergestelltes Bauteil.
Eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie ist beispielsweise aus der EP 1 884 831 A2 bekannt. Um die erforderlichen Genauigkeiten bei einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage zu erreichen, ist es notwendig, die optischen Bauelemente sehr präzise anzuordnen. Diesbezüglich besteht fortwährend Verbesserungsbedarf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Halterung eines Bauelements, insbesondere eines optischen Bauelements zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Halterung eines Bauelements mit Mitteln zur Kompensation eines externen Magnetfeldes zu versehen. Die Mittel sind insbesondere derart ausgebildet, dass zumindest eine Komponente eines vorgegebenen externen Magnetfeldes zumindest teilweise, insbesondere zu mindestens 50 %, insbesondere zu mindestens 70 %, insbesondere zu mindestens 90 %, insbesondere zu mindestens 95 %, insbesondere zu mindestens 99 % kompensierbar ist. Vorzugsweise sind die Mittel derart ausgebildet, dass mehrere, insbesondere sämtliche Komponenten eines vorgegebenen externen Magnetfeldes zumindest teilweise, insbesondere zu mindestens 50 %, insbesondere zu mindestens 70 %, insbesondere zu mindestens 90 %, insbesondere zu mindestens 95 %, insbesondere zu mindestens 99 % kompensierbar sind.
Das externe Magnetfeld kann statisch oder zeitlich variabel sein. Insbesondere bei zeitlich veränderlichen externen Magnetfeldern, sogenannten Wechselfeldern, ist eine Kompensation derselben besonders vorteilhaft, um unerwünschte, induktive Effekte auf die Komponenten einer Projektionsoptik zu verringern, insbesondere vollständig zu vermeiden. Entsprechend kann auch die Kompensation des externen Magnetfeldes statisch oder dynamisch, insbesondere steuerbar, vorzugsweise regelbar, sein. Die Mittel zur Kompensation des externen Magnetfeldes können auch sowohl statische Mittel, beispielsweise Permanentmagneten als auch dynamische Mittel, beispielsweise Elektromagneten, umfassen.
Das externe Magnetfeld kann unterschiedliche Ursachen und/oder Quellen haben. Es kann beispielsweise durch Magnete in der Waferhalterung verursacht werden. Da die Waferhalterung relativ zum Objektiv verschiebbar sein kann, kann dies zu einem zeitlich veränderlichen Magnetfeld führen.
Durch die Kompensierbarkeit eines externen Magnetfeldes im Bereich der Halteeinrichtung können dessen Wirkungen auf die Halteeinrichtung zumindest verringert, insbesondere vollständig verhindert werden. Es kann insbesondere eine resultierende Kraft auf die Halteeinrichtung verringert, insbesondere vollständig vermieden werden. Weiterhin können magnetfeldinduzierte Deformationen der Halteeinrichtung verringert, insbesondere vollständig vermieden werden. Insbesondere kann hierdurch die Präzision der Haltevorrichtung zur Positionierung des optischen Bauelements verbessert werden.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Halteeinrichtung zumindest teilweise aus einem magnetostriktiven, einem elektrisch leitfähigen und/oder einem magnetisierbaren Material besteht.
Vorzugsweise umfassen die Mittel zur Kompensation des externen Magnetfeldes Mittel zur Erzeugung eines Gegenfeldes. Das Gegenfeld ist insbesondere zumindest abschnittsweise antiparallel, d. h. entgegengesetzt, zum externen Magnetfeld ausgerichtet.
Das mittels der Kompensationsmittel erzeugbare Gegenfeld weist insbesondere zumindest eine steuerbare Amplitudenverteilung auf. Es kann prinzipiell auch eine steuerbare Richtungsverteilung aufweisen. Die Amplituden- und/oder Richtungsverteilung des Gegenfeldes ist somit flexibel an die des externen Magnetfeldes anpassbar.
Ein derartiges Gegenfeld kann auf besonders einfache Weise mittels Spulen erzeugt werden. Allgemein umfassen die Mittel zur Erzeugung eines geeigneten Gegenfeldes mindestens eine Spule. Sie können insbesondere mehrere, insbesondere mindestens 3, insbesondere mindestens 6 Spulen umfassen. Durch eine größere Anzahl von Spulen wird die Flexibilität der Erzeugung eines Gegenfeldes mit einer vorgegebenen Amplituden- und Richtungsverteilung verbessert.
Bei einer Spule kann die Amplitude des durch sie erzeugbaren Gegenfeldes auf einfache Weise durch Steuerung des Spulenstroms beeinflusst werden. Die Spulen sind insbesondere über geeignete Verstärker mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Spulenstroms elektrisch verbunden.
Die Spulen weisen insbesondere mindestens eine Windung auf, welche um eine Haltestrebe der Halteeinrichtung herum angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, dass das mittels der Spulen erzeugbare Gegenfeld zumindest abschnittsweise parallel zu den Haltestreben der Halteeinrichtung ausgerichtet ist. Hierdurch kann eine Längenänderung der Haltestreben entlang ihrer Längsrichtung aufgrund der Wirkungen des externen Magnetfeldes wirksam verhindert werden.
Die Spulen zur Erzeugung des Gegenfeldes können vorteilhafterweise berührungslos zu den Haltestreben angeordnet sein. Sie können vorteilhafterweise auch berührungslos zu dem optischen Bauelement angeordnet sein. Sie sind insbesondere vom optischen Bauelement mechanisch entkoppelt angeordnet.
Auch eine Anordnung einer oder mehrerer Spulen um das Projektionsobjektiv ist möglich.
Vorzugsweise sind die Mittel zur Kompensation des externen Magnetfeldes Bestandteil einer Regeleinrichtung.
Die Regeleinrichtung umfasst neben den Spulen und der Steuereinrichtung zur Steuerung des Spulenstroms mindestens einen Sensor. Der Sensor ist derart ausgebildet, dass er eine Positionsänderung des optischen Bauelements in mindestens einer Richtung erfassen kann. Mittels des Sensors ist insbesondere eine Positionsänderung des optischen Bauelements in mehreren, insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindestens drei linear unabhängigen Richtungen erfassbar. Prinzipiell ist es auch möglich, Sensoren vorzusehen, welche die absolute Position des optischen Bauelements erfassen können. Es ist vorzugsweise jeder der Spulen zur Erzeugung des Gegenfeldes jeweils ein Sensor zugeordnet. Im Falle einer paarweisen Anordnung der Haltestreben und der zugehörigen Spulen ist es hierbei möglich, jeweils einen gemeinsamen Sensor für zwei paarweise zusammengehörige Spulen vorzusehen.
Die Sensoren sind insbesondere jeweils benachbart zu einer der Haltestreben der Halteeinrichtung angeordnet. Im Falle einer paarweisen Anordnung der Haltestreben sind die Sensoren jeweils benachbart zu einem der durch zwei zusammengehörige Haltestreben gebildeten Bipoden angeordnet.
Bei den Sensoren handelt es sich insbesondere um berührungslose Sensoren. Es können insbesondere optische, kapazitive oder Hallsensoren vorgesehen sein.
Es sind insbesondere mindestens drei Sensoren vorgesehen. Die Sensoren sind insbesondere derart angeordnet, dass sie eine Ebene aufspannen. Sie sind vorzugsweise gleichmäßig beabstandet zueinander angeordnet. Im Falle von drei Sensoren sind sie insbesondere in einem gleichseitigen Dreieck angeordnet. Die von den Sensoren aufgespannte Ebene ist vorzugsweise parallel zu einer Reflexionsfläche des als Spiegel ausgebildeten optischen Bauelements.
Die Sensoren sind vorzugsweise in Daten übertragender Weise mit der Steuereinrichtung verbunden. Es ist insbesondere vorgesehen, die Regeleinrichtung als geschlossene Regelschleife ("closed loop") auszubilden. Die Regeleinrichtung kann insbesondere in mehrere, insbesondere mindestens drei derartige Regelschleifen aufweisen. Jede Regelschleife umfasst mindestens einen der Sensoren und mindestens eine, insbesondere mindestens zwei der Spulen. Sie umfasst außerdem vorzugsweise jeweils einen separaten Verstärker, welcher elektrisch mit den Spulen verbunden ist, und über welchen der Spulenstrom steuerbar ist.
Es kann vorgesehen sein, als Mittel zur Kompensation des externen Magnetfeldes mindestens einen, insbesondere mehrere Permanentmagneten einzusetzen. Diese sind insbesondere nützlich, um ein zeitlich konstantes externes Magnetfeld zu kompensieren und/oder zur zumindest teilweisen Kompensation eines externen Magnetfeldes mit einem konstanten, von Null verschiedenen Mittelwert zu kompensieren.
Besonders vorteilhaft kann eine Kombination von einem oder mehreren Permanentmagneten mit den vorhergehend beschriebenen Spulen sein.
Mittels der Kompensationsmittel lässt sich insbesondere erreichen, dass die Positionierung des optischen Bauelements unabhängig von dem externen Magnetfeld ist. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein externes Magnetfeld, insbesondere ein zeitlich veränderliches externes Magnetfeld einen Einfluss auf die Positionierung des optischen Bauelements haben kann. Dieser Einfluss wird durch die erfindungsgemäßen Mittel zur zumindest teilweisen Kompensation des externen Magnetfeldes zumindest teilweise, insbesondere weitestgehend, insbesondere zu mindestens 50 %, insbesondere zu mindestens 70 %, insbesondere zu mindestens 90 %, insbesondere zu mindestens 95 %, insbesondere zu mindestens 99 % kompensiert. Die absolute Präzision der Positionierung des optischen Bauelements wird hierdurch deutlich verbessert. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist insbesondere eine Positionierung des optischen Bauelements mit einer Präzision von besser als 10 nm, insbesondere besser als 3 nm, insbesondere besser als 1 nm möglich. Dies ist insbesondere bei der Positionierung von optischen Bauelementen in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage vorteilhaft.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine optische Baugruppe zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst. Die Vorteile entsprechen den vorhergehend beschriebenen.
Beim optischen Bauelement handelt es sich beispielsweise um einen Spiegel, insbesondere um einen Spiegel für elektromagnetische Strahlung im EUV-Bereich.
Selbstverständlich können auch andere Bauelemente, beispielsweise ein Retikelhalter oder ein Waferhalter, oder andere optische Bauelemente, mittels der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung präzise positioniert werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Positionierung eines optischen Bauelements zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, zur Kompensation eines externen Magnetfeldes ein Gegenfeld mit einer vorgegebenen Richtungs- und Amplitudenverteilung zu erzeugen. Hierdurch wird die Präzision der Positionierung des optischen Bauelements wesentlich verbessert. Die Parameter des Gegenfeldes, insbesondere dessen Amplituden- und/oder Richtungsverteilung, können zeitlich veränderbar sein. Sie können insbesondere steuerbar, insbesondere regelbar sein. Sie sind vorzugsweise flexibel an Veränderungen des externen Magnetfeldes anpassbar. Vorzugsweise ist zur Anpassung mindestens eines Parameters des Gegenfeldes an eine zeitliche Veränderung des externen Magnetfeldes mindestens eine Regelschleife vorgesehen. Die Anpassung des Gegenfeldes kann somit vorzugsweise automatisch erfolgen. Sie erfolgt vorzugsweise im Wesentlichen verzögerungsfrei zu einer Veränderung des externen Magnetfeldes.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Optik für eine Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst. Die Vorteile entsprechen den vorhergehend beschriebenen.
Bei der Optik handelt es sich insbesondere um eine Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung eines Objektfeldes oder um eine Projektionsoptik zur Abbildung des Objektfeldes in ein Bildfeld.
Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage und eine Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 12 und 13 gelöst. Die Vorteile entsprechen den vorhergehend beschriebenen.
Schließlich besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils und ein derartig hergestelltes Bauteil zu verbessern.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 14 und 15 gelöst. Für die Vorteile sei auf die vorhergehend beschriebenen verwiesen.
Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
1 schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
2 eine schematische Darstellung eines optischen Bauelements mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur magnetfeldkompensierten Positionierung desselben,
3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines optischen Bauelements mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
4 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines optischen Bauelements mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
5 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines optischen Bauelements mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
6 eine schematische Darstellung einer weiteren Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kompensation eines externen Magnetfeldes
1 zeigt schematisch in einem Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie. Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Belichtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7, das von einem lediglich ausschnittsweise dargestellten Retikelhalter 8 gehalten ist. Eine Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in eine Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls schematisch dargestellten Waferhalter 13 gehalten ist.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich auch um eine Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung in einem anderen Wellenlängenbereich handeln. Jedoch ist die erfindungsgemäße, hochpräzise Positionierung eines optischen Bauelements insbesondere für den Einsatz in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage vorteilhaft. Es kann sich dabei um eine Plasmaquelle, beispielsweise um eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, Gas Discharge-Produced Plasma) oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, Laser-Produced Plasma) handeln. Auch eine Strahlungsquelle, die auf einem Synchrotron basiert, ist für die Strahlungsquelle 3 einsetzbar. Informationen zu einer derartigen Strahlungsquelle findet der Fachmann beispielsweise aus der US 6,859,515 B2 . EUV-Strahlung 14, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 15 gebündelt. Nach dem Kollektor 15 propagiert die EUV-Strahlung 14 durch eine Zwischenfokusebene 16 bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 17 mit einer Vielzahl von Feldfacetten 23 trifft. Der Feldfacettenspiegel 17 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Objektebene 6 optisch konjugiert ist.
Die EUV-Strahlung 14 wird nachfolgend auch als Beleuchtungslicht oder als Abbildungslicht bezeichnet.
Nach dem Feldfacettenspiegel 17 wird die EUV-Strahlung 14 von einem Pupillenfacettenspiegel 18 mit einer Vielzahl von Pupillenfacetten 24 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 18 ist in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 9 optisch konjugiert ist. Mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels 18 und einer abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 19 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs bezeichneten Spiegeln 20, 21 und 22 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 17 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der letzte Spiegel 22 der Übertragungsoptik 19 ist ein Spiegel für streifenden Einfall („Grazing Incidence-Spiegel“). Der Pupillenfacettenspiegel 18 und die Übertragungsoptik 19 bilden eine Folgeoptik zur Überführung des Beleuchtungslichts 14 in das Objektfeld 5. Auf die Übertragungsoptik 19 kann insbesondere dann verzichtet werden, wenn der Pupillenfacettenspiegel 18 in einer Eintrittspupille der Projektionsoptik 9 angeordnet ist.
Zur einfacheren Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der 1 ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Achse verläuft nach rechts. Die z-Achse verläuft nach unten. Die Objektebene 6 und die Bildebene 11 verlaufen beide parallel zur xy-Ebene.
Der Retikelhalter 8 ist gesteuert so verlagerbar, dass bei der Projektionsbelichtung das Retikel 7 in einer Verlagerungsrichtung in der Objektebene 6 parallel zur y-Richtung verlagert werden kann. Entsprechend ist der Waferhalter 13 gesteuert so verlagerbar, dass der Wafer 12 in einer Verlagerungsrichtung in der Bildebene 11 parallel zur y-Richtung verlagerbar ist. Hierdurch können das Retikel 7 und der Wafer 12 einerseits durch das Objektfeld 5 und andererseits durch das Bildfeld 10 gescannt werden. Die Verlagerungsrichtung wird nachfolgend auch als Scan-Richtung bezeichnet. Die Verschiebung des Retikels 7 und des Wafers 12 in Scan-Richtung kann vorzugsweise synchron zueinander erfolgen.
Die Projektionsoptik 9 umfasst mindestens ein optisches Bauelement zur Abbildung des Objektfeldes 5 in das Bildfeld 10. Beim optischen Bauelement handelt es sich insbesondere um einen Spiegel. Dieser trägt vorzugsweise eine Multilayer-Beschichtung zur Optimierung der Reflektivität der Wellenlänge der Nutzstrahlung 14.
Die Projektionsoptik 9 umfasst insbesondere mindestens vier Spiegel. Sie kann fünf, sechs, sieben, acht oder mehr Spiegel aufweisen. Hierbei kann einer oder mehrere der Spiegel eine Durchtrittsöffnung für die Nutzstrahlung 14 aufweisen. Insbesondere der Spiegel, welcher am nächsten am Bildfeld 10 angeordnet ist, und welcher den vorletzten Spiegel im Strahlengang der Projektionsoptik 9 bildet, kann eine Durchtrittsöffnung für die Nutzstrahlung 14 aufweisen.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 2 weitere Aspekte einer Vorrichtung 26 zur magnetfeldkompensierten Positionierung eines Bauelements 25, insbesondere eines optischen Bauelements, insbesondere eines Spiegels 30 beschrieben.
Die Vorrichtung 26 zur magnetfeldkompensierten Positionierung des optischen Bauelements 25 umfasst eine Halteeinrichtung 27 zur Halterung des optischen Bauelements 25. Die Halteeinrichtung 27 umfasst eine Grundplatte 28 und sechs Haltestreben 29. Die Grundplatte 28 wird auch als Montageblock bezeichnet. Sie ist aus einem nichtmagnetischen Material. Sie kann insbesondere aus einer Glaskeramik sein. Sie ist vorzugsweise aus einem Material mit einem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials der Grundplatte 28 ist insbesondere < 10^–6/K. Die Grundplatte 28 kann prinzipiell auch aus einem magnetischen Material sein.
Die Haltestreben 29 sind auf der Grundplatte 28 angeordnet und mechanisch mit dieser verbunden. Sie sind jeweils paarweise angeordnet. Zwei zusammengehörige Haltestreben 29 werden jeweils auch als Bipod bezeichnet. Zusammen bilden die sechs Haltestreben 29 ein sogenanntes Hexapod. Die drei Bipoden des Hexapods sind in einem gleichseitigen Dreieck auf der Grundplatte 28 angeordnet.
Eine alternative Anzahl und/oder Anordnung der Haltestreben 29 auf der Grundplatte 28 ist ebenso möglich. Allgemein umfasst die Halteeinrichtung 27 mindestens eine Haltestrebe 29.
Die Haltestreben 29 erstrecken sich jeweils in einer Längsrichtung 32, welche in 2 lediglich für eine der Haltestreben 29 eingezeichnet ist. Sie weisen in Längsrichtung 32 insbesondere eine Erstreckung im Bereich von 1 cm bis 100 cm, insbesondere im Bereich von 2 cm bis 60 cm auf. Senkrecht zur Längsrichtung 32 weisen die Haltestreben 29 beispielsweise einen runden, insbesondere kreisförmigen, oder polygonalen, insbesondere quadratischen oder sechseckigen Querschnitt auf. Alternative Ausführungen der Haltestreben 29 sind ebenso möglich.
Die Haltestreben 29 sind jeweils an ihrem der Grundplatte 28 entgegengesetzten Ende mit dem Spiegel 30 verbunden.
Die Haltestreben 29 weisen ein Festkörpergelenk 31 auf. Das Festkörpergelenk 31 ist insbesondere im Bereich eines dem Spiegel 30 zugewandten Endes der Haltestreben 29 angeordnet. Es kann als umlaufende, sickenförmige Einschnürung ausgebildet sein. Eine derartige Einschnürung erleichtert eine Verbiegung der Haltestrebe 29 in Richtung quer zu deren Längsrichtung 32.
Das Festkörpergelenk 31 bildet ein Entkopplungselement zur mechanischen Entkopplung des Spiegels 30 von den Haltestreben 29. Durch das Entkopplungselement wird der Spiegel 30 insbesondere in mindestens einer Richtung von den Haltestreben 29 entkoppelt.
Anstelle einer umlaufenden Einschnürung kann die Haltestrebe 29 auch eine Einschnürung aufweisen, welche den Querschnitt der Haltestrebe 29 in einer ersten Richtung reduziert, während sie ihn in einer zweiten hierzu senkrechten Richtung im Wesentlichen unverändert lässt. Dies wird im Folgenden auch als eindimensionale oder lineare Einschnürung bezeichnet, da sie eine Verbiegung der Haltestrebe 29 ausschließlich in einer Richtung, nämlich in Richtung des reduzierten Querschnitts, erleichtert. Das Festkörpergelenk 31 hat in diesem Fall einen Freiheitsgrad.
Vorzugsweise sind im Falle einer linearen Einschnürung zwei derartige Einschnürungen, d. h. zwei Festkörpergelenke 31 je Haltestrebe 29 vorgesehen, welche gegeneinander verdreht angeordnet sind. Die beiden Einschnürungen sind vorzugsweise senkrecht zueinander angeordnet und bilden somit eine Art Kardangelenk.
Die Haltestreben 29 sind aus einem magnetostriktiven Material, beispielsweise Invar, Nickel oder einer Samarium-Eisen-Verbindung. Das Material der Haltestreben 29 weist vorzugsweise einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf. Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials der Haltestreben liegt insbesondere bei höchstens 10^–5/K, insbesondere bei höchstens 5·10^–6/K, vorzugsweise bei höchstens 3·10^–6/K.
Die Haltestreben 29 weisen eine Ausdehnung auf, welche durch Einwirken eines externen Magnetfeldes veränderbar ist. Das externe Magnetfeld kann beispielsweise durch Magneten des Waferhalters 13 verursacht werden. Als Mittel zur Kompensation des externen Magnetfeldes sind Spulen 33 vorgesehen. Die Spulen 33 bilden insbesondere Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes im Bereich der Halteeinrichtung 27. Sie sind Bestandteil der Vorrichtung 26. Mittels der Spulen 33 ist ein magnetisches Gegenfeld erzeugbar. Die maximale Feldstärke des mittels der Spulen 33 im Bereich der Haltestreben 29 erzeugbaren Gegenfeldes liegt im Bereich von etwa 1µT bis etwa 1 T. Sie hängt unter anderem von der Anzahl Windungen der Spulen 33 ab und kann flexibel an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst werden.
Mittels des mit den Spulen 33 erzeugbaren Gegenfeldes kann eine Längenänderung der Haltestreben 29, insbesondere in Längsrichtung 32, aufgrund des externen Magnetfeldes und/oder eine entsprechende magnetfeldinduzierte Kraft zumindest teilweise, insbesondere weitestgehend verhindert werden. Mittels des Gegenfeldes kann insbesondere erreicht werden, dass die durch das externe Magnetfeld verursachte maximale Längenänderung der Haltestreben 29 in Längsrichtung 32 weniger als 10 nm, insbesondere weniger als 3 nm, insbesondere weniger als 1 nm beträgt. Die maximale relative Änderung liegt bei höchstens 10^–5, insbesondere höchstens 10^–6, insbesondere höchstens 10^–7.
Durch Erzeugen eines geeigneten Gegenfeldes zur Kompensation des externen Magnetfeldes kann insbesondere eine unerwünschte Verkippung des Spiegels 30 verhindert werden. Mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung 26 kann der Spiegel 30 insbesondere derart positioniert werden, dass seine optische Achse 39 mit einer Genauigkeit von besser als 0,1 mrad, insbesondere besser als 0,01 mrad, insbesondere besser als 0,001 mrad in einer vorgegebenen Richtung verläuft.
Die Spulen 33 weisen jeweils mindestens eine Windung auf, welche um eine der Haltestreben 29 herum angeordnet ist. Vorzugsweise ist um jede der Haltestreben 29 herum eine der Spulen 33 angeordnet. Die Anzahl der Spulen 33 entspricht somit gerade der Anzahl der Haltestreben 29. Die Spulen 33 erstrecken sich über eine Länge von mindestens 50 %, insbesondere mindestens 75 %, insbesondere mindestens 90 % der jeweils zugeordneten Haltestreben 29.
Die Spulen 33 sind insbesondere derart angeordnet, dass das von ihnen erzeugbare Magnetfeld im Bereich der zugehörigen Haltestrebe 29 jeweils parallel zur Längsrichtung 32 derselben ausgerichtet ist. Die Spulen 33 sind mechanisch vom Spiegel 30 entkoppelt.
Sie sind insbesondere berührungslos zum Spiegel 30 angeordnet. Sie können darüber hinaus berührungslos zu den Haltestreben 29 angeordnet sein.
Die Spulen 33 sind vorzugsweise unabhängig voneinander steuerbar. Gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform sind die beiden Spulen 33, welche um die Haltestreben 29 eines Bipods angeordnet sind, jeweils mittels Zuleitungen 41 mit einem Verstärker 34 elektrisch verbunden. Zur Ansteuerung der sechs Spulen 33 der drei Bipoden der Halteeinrichtungen 27 umfasst die Vorrichtung somit sechs Verstärker 34. Die Verstärker 34 stehen ihrerseits in signalübertragender Verbindung mit einer gemeinsamen Steuereinrichtung 35. Mittels der Steuereinrichtung 35 ist der über die Verstärker 34 den Spulen 33 zugeführte elektrische Strom derart steuerbar, dass das mittels der Spulen 33 im Bereich der Halteeinrichtung 27, insbesondere im Bereich der Haltestreben 29 erzeugbare Gegenfeld eine vorbestimmte Richtungs- und Amplitudenverteilung aufweist. Hierdurch wird eine magnetfeldkompensierte Positionierung der Spiegel 30 erreicht. Zur Kompensation des externen Magnetfeldes, das heißt zur präzisen Positionierung des Spiegels 30 wird mittels der Spulen 33 ein Gegenfeld mit einer vorgegebenen Richtungs- und Amplitudenverteilung im Bereich der Halteeinrichtung 27, insbesondere im Bereich der Haltestreben 29 erzeugt. Dies führt zu einer zumindest teilweisen Kompensation des externen Magnetfeldes im Bereich der Haltestreben 29 und wirkt somit einer Längenänderung derselben entgegen. Hierdurch wird die Präzision der Positionierung des Spiegels 30 verbessert.
Das externe Magnetfeld kann insbesondere zu mindestens 50%, insbesondere mindestens 70%, insbesondere mindestens 90%, insbesondere mindestens 95%, insbesondere mindestens 99% durch das Gegenfeld kompensiert werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist jedem der Bipoden ein Sensor 36 zugeordnet. Der Sensor 36 kann insbesondere in die Haltestrebe 29 eingebaut, d. h. integriert sein. Mittels des Sensors 36 ist eine Lageänderung und/oder die Position des Spiegels 30 im Bereich des zugehörigen Bipods erfassbar. Mittels des Sensors 36 ist insbesondere eine Lageänderung und/oder die Position des Spiegels 30 in mindestens einer Richtung, insbesondere in der durch die Haltestreben 29 des zum jeweiligen Sensor 36 zugehörigen Bipods aufgespannten Ebene erfassbar.
Beim Sensor 36 kann es sich insbesondere um einen optischen, um einen kapazitiven oder um einen Hallsensor handeln. Es handelt sich insbesondere um einen berührungslosen Sensor. Der Sensor 36 ist jeweils in datenübertragender Weise mit der Steuereinrichtung 35 verbunden.
Mittels der Sensoren 36 ist es möglich, die Mittel zur Kompensation des externen Magnetfeldes geregelt zu aktivieren. Die Mittel zur Kompensation des externen Magnetfeldes sind insbesondere Bestandteil einer Regeleinrichtung. Die Regeleinrichtung kann insbesondere als geschlossene Regelschleife ("closed loop") ausgebildet sein. Vorzugsweise ist für jeden Bipod eine separate Regelschleife vorgesehen. Es kann insbesondere vorgesehen sein, jede Spule 33 mit einem eigenen Regelkreis zur regeln. Als Sensor 36 kann der Positionssensor am optischen Element oder ein Hall-Sensor an den Bipoden benutzt werden.
Die Regeleinrichtung 35 kann umfasst die Sensoren 36 und Aktuatoren 37, welche durch die Haltestreben 29 zusammen mit den Spulen 33 gebildet werden.
Desweiteren kann die Vorrichtung 26 zur Positionierung des Spiegels 30 einen oder mehrere Permanentmagneten 40 umfassen. Es können insbesondere jeweils zwei Permanentmagnete 40 je Haltestrebe 29 vorgesehen sein. Die Permanentmagnete 40 können einen verstellbaren Abstand zur Haltestrebe 29 aufweisen. Sie können auch verschwenkbar zur Haltestrebe 29 angeordnet sein, insbesondere derart, dass ihre Schwenkachse senkrecht zur Längsrichtung 32 verläuft.
Mittels der Permanentmagneten 40 kann insbesondere ein konstantes externes Magnetfeld zumindest teilweise, insbesondere vollständig kompensiert werden. Die Permanentmagneten 40 können insbesondere relativ zum Spiegel 30 verlagerbar angeordnet sein. Durch eine Verlagerung der Permanentmagneten 40 lässt sich die Amplituden- und/oder Richtungsverteilung des von Ihnen im Bereich der Halteeinrichtung 27 erzeugten Magnetfeldes verändern, insbesondere an die entsprechenden Parameter eines externen Magnetfeldes geeignet anpassen.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 26 beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei dem vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird.
Gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Haltestreben 29 jeweils zwei Festkörpergelenke 31 auf. Hierbei sind die Festkörpergelenke 31 jeweils im Bereich der einander entgegengesetzten Enden der Haltestreben 29 angeordnet. Durch das Festkörpergelenk 31, welches im Bereich des dem Bauelement 25 entgegengesetzten Endes der Haltestrebe 29 vorgesehen ist, wird die mechanische Flexibilität der Verbindung der Haltestrebe 29 mit der Grundplatte 28 verbessert. Eine ausreichende Steifigkeit wird durch die schräg zueinander verlaufende Anordnung zweier Haltestreben 29 in einem Bipod sichergestellt.
Die Haltestreben 29 sind jeweils über hülsenförmige Befestigungselemente 42 einerseits mit der Grundplatte 28, andererseits mit einem Verbindungselement 43 mechanisch verbunden. Das Verbindungselement 43 ist seinerseits fest mit dem optischen Bauelement 25 verbunden. Es kann insbesondere mit dem optischen Bauelement 25 verklebt sein. Wie exemplarisch in der rechten Hälfte der 3 dargestellt ist, kann in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, Abschirmelemente 47, insbesondere in Form von Magnetleitblechen, um die Spulen 33 herum anzuordnen. Die Magnetleitbleche sind aus einem weichmagnetischen Material. Sie sind insbesondere aus einem Material mit einer Permeabilitätszahl von mindestens 10000, insbesondere mindestens 30000, insbesondere mindestens 50000. Derartige Magnetleitbleche 47 können bei sämtlichen Ausführungsformen vorgesehen sein.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 26 dargestellt. Identische Teile erhalten wiederum dieselben Bezugszeichen wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind die Spulen 33 jeweils im Bereich eines der Festkörpergelenke 31 angeordnet. Sie sind insbesondere im Bereich der umlaufenden, sickenförmigen Einschnürung angeordnet. Eine derartige Anordnung der Spulen 33 ist besonders platzsparend. Außerdem lässt sich an diesen geometrisch dünnen Stegen mit geringen äußeren Feldern eine hohe Flussdichte in den Festkörpergelenken 31 einstellen. Bei dem in der 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei Spulen 33 je Haltestrebe 29 vorgesehen.
Die beiden Spulen 33 an der Haltestrebe 29 können jeweils mit demselben Verstärker 34 verbunden sein. Sie können gemeinsam oder unabhängig voneinander steuerbar sein.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme der 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind als Mittel zur Kompensation des externen Magnetfeldes im Bereich der Halteeinrichtung 27 zwei Helmholtz-Spulen 44, d. h. ein Helmholtz-Spulenpaar vorgesehen. Prinzipiell kann auch mehr als ein Helmholtz-Spulenpaar, insbesondere drei orthogonal zueinander ausgerichtete Helmholtz-Spulenpaare vorgesehen sein.
Die Helmholtz-Spulen 44 des mindestens einen Helmholtz-Spulenpaares sind insbesondere derart ausgerichtet, dass ihre Spulenachse 45 gerade mit der optischen Achse 39 des optischen Bauelements 25 zusammenfällt.
Die Helmholtz-Spulen 44 sind von einem Halteelement 46 gehalten. Das Halteelement 46 ist insbesondere hohlzylindrisch ausgebildet. Das Haltelement 46 ist in Richtung der optischen Achse 39 endseitig offen. Es kann in Richtung senkrecht zur optischen Achse 39 vollständig geschlossen sein.
Das Halteelement 46 ist aus einem nicht-magnetischen Material. Es hat somit keinen Einfluss auf das von den Helmholtz-Spulen 44 erzeugbare Magnetfeld. Das Halteelement 46 kann in Richtung der optischen Achse 39 über das optische Bauelement 25 vorstehen. Es ist in Richtung senkrecht zur optischen Achse 39 vom optischen Bauelement 25 beabstandet. Die Helmholtz-Spulen 44 weisen einen Durchmesser D auf, welcher größer ist als ein Durchmesser d einer Einhüllenden der Halteeinrichtung 27.
Eine Anordnung von Helmholtz-Spulen 44 ist auch bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen möglich. Umgekehrt ist es auch denkbar, beim Ausführungsbeispiel gemäß 5 zusätzlich Spulen 33 um die Haltestreben 29 herum und/oder im Bereich eines oder beider der Festkörpergelenke 31 anzuordnen.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 6 eine weitere Anordnung der Spule 33 zur Kompensation des externen Magnetfeldes beschrieben. Bei dieser Ausführungsform ist die Spule 33 um ein in der Figur nur dargestelltes Objektiv 48 der Projektionsoptik 9 herum angeordnet. Sie ist insbesondere im Bereich eines dem Waferhalter 13 zugewandten Endes des Objektivs angeordnet. Mit Hilfe einer derartigen Anordnung kann insbesondere das durch Permanentmagneten 49 des Waferhalters 13 im Bereich des Objektivs 48 erzeugte Magnetfeld zumindest teilweise, insbesondere vollständig kompensiert werden. Da der Waferhalter 13 relativ zum Objektiv 48 verschiebbar ist, handelt es sich hierbei um ein zeitlich veränderliches Magnetfeld, d. h. ein sogenanntes Wechselfeld. Mit Hilfe der Spule 33 kann insbesondere die Induktion von Strömen im Objektiv 48, insbesondere in einer Fassung des Objektivs 48, reduziert, insbesondere verhindert werden.
In der 6 ist schematisch eine einzige Spule 33 dargestellt. Es können je nach Bedarf 1, 2, 3 oder mehr Spulen 33 vorgesehen sein. Durch eine größere Anzahl an Spulen 33 wird die Flexibilität, d. h. die Möglichkeit zur besonders umfassenden Kompensation unterschiedlicher externer Magnetfelder verbessert.
Die Spule 33 ist wie bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen mit der Steuereinrichtung 35 verbunden. Sie kann vorteilhafterweise Bestandteil einer Regeleinrichtung mit einem Sensor, insbesondere einem Hallsensor sein. Sie kann auch passiv über eine Verstärkerschaltung so geschaltet werden, dass ein unerwünschtes, externes Magnetfeld im Bereich der Spule 33, insbesondere im Bereich des Objektivs 48 durch das von der Spule 33 erzeugte Gegenfeld zumindest teilweise, insbesondere vollständig kompensiert wird.
Allgemein ist die Spule 33 im Bereich des optischen Bauelements 25 angeordnet, in welchem es zur Induktion von Strömen aufgrund des externen Magnetfeldes, beispielsweise aufgrund einer Verschiebung des Waferhalters 13, kommen kann.
Das optische Bauelement 25 bildet zusammen mit der Positionierungsvorrichtung 26 eine optische Baugruppe 38. Diese kann Bestandteil der Beleuchtungsoptik 4 oder der Projektionsoptik 9 der Projektionsbelichtungsanlage 1 sein. Es können auch mehrere der Spiegel der Beleuchtungsoptik 4 und/oder der Projektionsoptik 9 mit einer entsprechenden Vorrichtung 26 versehen werden. Prinzipiell ist es denkbar sämtliche Spiegel der Beleuchtungsoptik 4 und/oder der Projektionsoptik 9 mit der erfindungsgemäßen Positionierungsvorrichtung 26 zu versehen.
Beim Einsatz der Projektionsbelichtungsanlage 1 mit einer der vorstehend beschriebenen Kollektorvarianten werden das Retikel 7 und der Wafer 12, der eine für das Beleuchtungslicht 14 lichtempfindliche Beschichtung trägt, bereitgestellt. Anschließend wird zumindest ein Abschnitt des Retikels 7 mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 auf den Wafer 12 projiziert. Bei der Projektion des Retikels 7 auf den Wafer 12 kann der Retikelhalter 8 und/oder der Waferhalter 13 in Richtung parallel zur Objektebene 6 bzw. parallel zur Bildebene 11 verlagert werden. Die Verlagerung des Retikels 7 und des Wafers 12 kann vorzugsweise synchron zueinander erfolgen. Schließlich wird die mit dem Beleuchtungslicht 14 belichtete lichtempfindliche Schicht auf dem Wafer 12 entwickelt. Auf diese Weise wird ein mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauelement, insbesondere ein Halbleiterchip, hergestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1884831 A2 [0002]
US 6859515 B2 [0043]

Claims

Vorrichtung (26) zur magnetfeldkompensierten Positionierung eines Bauelements (25, 30) umfassend a. eine Halteeinrichtung (27) zur Halterung des Bauelements (25, 30) und b. Mittel (33; 44) zur zumindest teilweisen Kompensation eines externen Magnetfeldes im Bereich der Halteeinrichtung (27).
Vorrichtung (26) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (27) zumindest teilweise aus einem magnetostriktiven, einem elektrisch leitfähigen und/oder einem magnetisierbaren Material ist.
Vorrichtung (26) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (33; 44) zur Kompensation des externen Magnetfeldes Mittel zur Erzeugung eines Gegenfeldes umfassen.
Vorrichtung (26) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung eines Gegenfeldes mindestens eine Spule (33; 44) umfassen.
Vorrichtung (26) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Spule (33) mindestens eine Windung aufweist, welche um eine Haltestrebe (29) der Halteeinrichtung (27) herum angeordnet ist.
Vorrichtung (26) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (33; 44) zur Kompensation des externen Magnetfeldes Bestandteil einer Regeleinrichtung sind.
Vorrichtung (26) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung als geschlossene Regelschleife („Closed-Loop“) ausgebildet ist.
Vorrichtung (26) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (33) zur Kompensation des externen Magnetfeldes mindestens einen Permanentmagneten (40) umfassen.
Optische Baugruppe (38) mit a. einem optischen Bauelement (25, 30) und b. einer Vorrichtung (26) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur magnetfeldkompensierten Positionierung eines Bauelements (25, 30) umfassend die folgenden Schritte: a. Bereitstellen eines Bauelements (25, 30) mit einer Vorrichtung (26) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, b. Erzeugen eines Gegenfeldes einer vorgegebenen Richtungs- und Amplitudenverteilung im Bereich der Halteeinrichtung (27).
Optik (4, 9) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Mikrolitographie umfassend a. mindestens ein optisches Bauelement (25, 30) und b. eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, zur magnetfeldkompensierten Positionierung des optischen Bauelements (25, 30).
Beleuchtungssystem (2) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) umfassend a. eine Optik (4) gemäß Anspruch 11 und b. eine Strahlungsquelle (3).
Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Mikrolitographie umfassend eine Projektionsoptik (9) gemäß Anspruch 11.
Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Retikels (7), – Bereitstellen eines Wafers (12) mit einer lichtempfindlichen Beschichtung, – Projizieren zumindest eines Abschnitts des Retikels (7) auf den Wafer (12) mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 13, – Entwickeln der belichteten lichtempfindlichen Beschichtung auf dem Wafer (12).
Bauteil hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 14.