DE102013200368A1

DE102013200368A1 - Kollektorspiegeleinheit für die Halbleiterlithographie

Info

Publication number: DE102013200368A1
Application number: DE201310200368
Authority: DE
Inventors: Thomas Petasch; Holger Kierey; Willi Anderl
Original assignee: Carl Zeiss Laser Optics GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Laser Optics GmbH
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2014-07-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kollektorspiegeleinheit (1) für die EUV-Lithographie, mit einem Kollektorspiegel (11) zur Reflexion von durch eine Plasmaquelle emittierte elektromagnetische Strahlung, wobei die Kollektorspiegeleinheit (1) mit Referenzflächen (141) zur Ausrichtung gegenüber einem bestimmten Punkt im Raum versehen ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Gehäuse (2) zur Aufnahme der Kollektorspiegeleinheit sowie ein Verfahren zum Wechsel der Kollektorspiegeleinheit (1) und einen zum Wechsel der Kollektorspiegeleinheit verwendbaren Transportwagen (50).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kollektorspiegeleinheit für die Halbleiterlithographie, insbesondere für die EUV-Halbleiterlithographie, ein Gehäuse zur Aufnahme einer derartigen Kollektorspiegeleinheit sowie einen Transportwagen zum Wechsel der Kollektorspiegeleinheit.
Kollektorspiegel für die Halbleiterlithographie haben die Funktion, das von einer Plasmaquelle im Beleuchtungssystem beispielsweise einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage emittierte, extrem kurzwellige Licht möglichst effizient zu bündeln und in die zur späteren Verwendung als Belichtungsstrahlung der Lithographieanlage optimale Richtung abzulenken. Die Qualität der gewonnenen elektromagnetischen Strahlungen hängt dabei einerseits von einer möglichst exakten Ausrichtung des Kollektorspiegels zur Plasmaquelle und andererseits vom Zustand der Oberfläche des Kollektorspiegels ab. Der Kollektorspiegel ist im Einsatz einerseits hohen thermischen Belastungen ausgesetzt und andererseits besteht die Möglichkeit der Verschmutzung der Oberfläche des Spiegels, wodurch die Reflektivität vermindert und die Ausbeute an nutzbarer optischer Strahlung verringert wird. Somit wird in regelmäßigen Abständen ein Austausch zur Wartung bzw. Reinigung des Kollektorspiegels erforderlich, was insbesondere beim Einbau des neuen bzw. des Ersatzkollektorspiegels nach dem Stand der Technik mit einem erheblichen Justageaufwand verbunden war.
Hier setzt die Erfindung an und stellt sich die Aufgabe, Vorrichtungen anzugeben, mittels welcher der Wechsel eines Kollektorspiegels im Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, insbesondere einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere dahingehend erleichtert wird, dass die erforderliche Zeit für eine Neujustage möglichst minimiert wird. Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtungen mit den in den unabhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Kollektorspiegeleinheit für die EUV-Lithographie zeigt einen Kollektorspiegel zur Reflexion von durch eine Plasmaquelle emittierte elektromagnetische Strahlung und ist erfindungsgemäß mit Referenzflächen zur Ausrichtung gegenüber einem bestimmten Punkt im Raum versehen.
Dabei können die Referenzflächen als ebene, zylindermantelförmige oder kugelförmige Flächen ausgebildet sein; insbesondere können drei ebene Referenzflächen auf scheibenförmigen Elementen, sogenannten Planspacern angeordnet sein, während zwei zylinderförmige Referenzflächen auf stiftförmigen Elementen angeordnet sein können.
Dadurch, dass drei kugelschalensegementförmige Referenzflächen auf kugelförmigen Elementen angeordnet sind, kann eine besonders stabile Lagerung der Kollektorspiegeleinheit erreicht werden.
In einer Variante der Erfindung kann die Kollektorspiegeleinheit einen Spiegelträger aufweisen, auf welchem mindestens eine der Referenzflächen angeordnet ist.
Das Gehäuse, welches für die Aufnahme der Kollektorspiegeleinheit für die EUV-Lithographie vorgesehen ist, ist zumindest mittelbar mit Referenzflächen zur Ausrichtung der Kollektorspiegeleinheit gegenüber einem bestimmten Punkt im Raum versehen. Dabei korrespondieren die Referenzflächen des Gehäuses denjenigen der Kollektorspiegeleinheit.
Zur Fixierung der Kollektorspiegeleinheit kann das Gehäuse mit Haltevorrichtungen versehen sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Haltevorrichtungen als federvorgespannte pneumatisch lösbare Klammern oder Klemmen ausgebildet.
Insbesondere kann das Gehäuse mit mindestens einem Aktuator zur Positionierung mindestens einer gehäuseseitigen Referenzfläche ausgestattet sein.
Dadurch, das Gehäuse mit Führungselementen für eine Wechseleinrichtung der Kollektorspiegeleinheit ausgestattet ist, kann ein Wechsel der Kollektorspiegeleinheit erheblich erleichtert werden.
Ein Verfahren zum Wechsel einer Kollektorspiegeleinheit einer EUV-Lithographieanlage zeigt die folgenden Schritte:

– Entfernen einer Alt-Kollektorspiegeleinheit aus einem Gehäuse
– Ausrichtung mindestens einer Referenzfläche an einer Neu-Kollektorspiegeleinheit gegenüber einem bestimmten Punkt im Raum
– Einbringen der Neu-Kollektorspiegeleinheit in das Gehäuse

Dabei kann die Ausrichtung der Neu-Kollektorspiegeleinheit in vorteilhafter Weise bereits außerhalb des Gehäuses in einer Umgebung erfolgen, die im Hinblick auf die geometrischen Gegebenheiten und insbesondere der Anordnung der Referenzflächen dem Gehäuse entspricht. Auf diese Weise wird es möglich, den Justageaufwand in demjenigen Gehäuse, in welchem der Kollektorspiegel für den späteren Einsatz angeordnet wird, zu minimieren und insbesondere nach einem Wechsel eines Kollektorspiegels wieder eine schnelle Betriebsbereitschaft der zugehörigen Projektionsbelichtungsanlage herzustellen.
Der Wechsel kann insbesondere dadurch erleichtert werden, dass zum Einbringen der Neu-Kollektorspiegeleinheit in das Gehäuse ein Transportwagen verwendet wird.
Insbesondere kann der Transportwagen mit einer ausfahrbaren Vorrichtung zum Wechsel der Kollektorspiegeleinheiten ausgestattet sein, bei welcher es sich um einen Wagen mit einer absenkbaren bzw. anhebbaren Aufnahme für eine Kollektorspiegeleinheit handelt.
Ferner kann der der Transportwagen mit einem nach außen abgeschlossenen Raum zur Aufnahme einer Kollektorspiegeleinheit ausgestattet sein.
Nachfolgend werden Varianten und Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine erste exemplarische Ausführungsform der Erfindung;
2 ein Konzept zur Fixierung der Kollektorspiegeleinheit auf einer Basisplatte;
3 eine Alternative zu der in 2 gezeigten Lösung; und
4 einen Transportwagen zum Wechsel der Kollektorspiegeleinheit.
1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine erste exemplarische Ausführungsform der Erfindung. Die Kollektorspiegeleinheit 1 ist dabei in dem Gehäuse 2 angeordnet, wie es für den Betrieb in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, beispielsweise einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage vorgesehen ist. Die Kollektorspiegeleinheit 1 umfasst dabei den Kollektorspiegel 11, welcher über Spiegelhalter 12 auf einem Spiegelträger 13 angeordnet ist. Bei dem Kollektorspiegel 11 kann es sich insbesondere um einen bedampften Körper in Form eines Rotationsellipsoides handeln, wobei der genannte Rotationskörper um die große Halbachse einer Ellipse rotiert ist. Dabei ist der Kollektorspiegel 11 derart angeordnet, dass sein erster Fokus mit dem Ort einer Plasmaquelle 3 zusammenfällt. Die Plasmaquelle 3 wird üblicherweise im Kreuzungspunkt eines Laserstrahls und eines Tröpfchenstrahls von Zinntröpfchen gebildet. Durch die Lasereinwirkung bildet sich dort, wo der Laser auf den nicht dargestellten Zinntröpfchenstrahl trifft, lokal ein Plasma, welches elektromagnetische Strahlung üblicherweise insbesondere auch im Röntgenbereich als Nutzstrahlung für eine übergeordnete Projektionsbelichtungsanlage emittiert. Ein wesentlicher Punkt bei der Anordnung der Kollektorspiegeleinheit 1 im Gehäuse 2 besteht nun darin, dass einerseits der erste Fokus des Kollektorspiegels 11 mit dem Ort des Plasmas bzw. der Plasmaquelle 3 zusammenfällt. Hierzu muss die korrekte Ausrichtung des Kollektorspiegels 11 gegenüber dem Gehäuse 2 gewährleistet sein. Im vorliegenden Fall wird diese Ausrichtung dadurch sichergestellt, dass die Kollektorspiegeleinheit 1 über Referenzflächen 141 bzw. 241 in mechanischen Kontakt mit dem Gehäuse 2 steht. Dabei sind mit dem Bezugszeichen 141 die spiegelseitigen Referenzflächen bezeichnet, wohingegen mit dem Bezugszeichen 241 die gehäuseseitigen Referenzflächen bezeichnet sind. Die spiegelseitigen Referenzflächen 141 sind im vorliegenden Beispiel auf scheibenförmigen Elementen, sogenannten Planspacern 14, angeordnet, welche ihrerseits mit dem Spiegelträger 13 verbunden sind. Die gehäuseseitigen Referenzflächen 241 sind auf einer Basisplatte 24 angeordnet, welche im vorliegenden Beispiel über Aktuatoren 25 mit dem Gehäuse 2 bzw. der Gehäusewandung 21 verbunden sind; es versteht sich von selbst, dass die Aktuatoren 25 auch als passive Halter ausgebildet sein können und somit keine Justagefunktion ermöglichen können. Für eine Einstellung der Verkippung der Kollektorspiegeleinheit 1 gegenüber dem Gehäuse 2 sind drei Planspacer 14 erforderlich, wobei aufgrund des Schnittes im vorliegenden Beispiel lediglich zwei gezeigt sind; der dritte Planspacer 14 liegt außerhalb der Schnittebene. Zur Fixierung der Kollektorspiegeleinheit 1 in lateraler Richtung, also in einer zur Ebene des Spiegelträgers 13 bzw. der Basisplatte 24 parallelen Richtung sind stiftförmige Elemente 142 vorgesehen, welche zylindrisch ausgebildet sein können und mit ihrer Zylindermantelfläche mit entsprechenden, gehäuseseitigen Nuten (in 1 nicht dargestellt) in Verbindung stehen können. Damit ist die Ausrichtung der Kollektorspiegeleinheit 1 gegenüber dem Gehäuse 2 und damit auch gegenüber der Plasmaquelle 3 gewährleistet. Eine mechanische Fixierung der Kollektorspiegeleinheit 1 kann im gezeigten Beispiel mittels der Haltevorrichtungen 26 erreicht werden; dabei sind die Haltevorrichtungen 26 als federvorbelastete pneumatisch bedienbare Elemente ausgebildet, welche in drucklosem Zustand eine Klemmung des Spiegelträgers 13 gegenüber der Basisplatte 24 gewährleisten. Ein Lösen des Spiegelträgers 13 von der Basisplatte 24 kann dadurch erfolgen, dass die Haltevorrichtungen 26 mit Pressluft beaufschlagt werden, wobei sie sich gegen die Federkraft lösen; dieses Konzept hat den Vorteil, dass es selbsthemmend, also bei Abwesenheit von pneumatischem Druck klemmend ausgeführt ist.
Ebenfalls gut erkennbar in 1 ist die Klappe 22 in der Gehäusewandung 21, welche über das Scharnier 23 geöffnet werden kann, wodurch ein Aus- bzw. Einfahren der Kollektorspiegeleinheit 1 in das bzw. aus dem Gehäuse 2 ermöglicht wird. Die Positionierung bzw. Bewegung der Kollektorspiegeleinheit 1 in das Gehäuse 2 oder aus diesem heraus kann dabei durch die Führungselemente 27, die im vorliegenden Beispiel als Schienen ausgebildet sind, erleichtert werden. Auf den konkreten Mechanismus zum Wechsel der Kollektorspiegeleinheit 1 wird in den nachfolgenden Figuren noch detaillierter eingegangen werden.
2 zeigt als Detailansicht in einer Schnittdarstellung mit horizontalem Schnittverlauf ein erstes Konzept zur Fixierung der Kollektorspiegeleinheit 1 auf einer Basisplatte 24. Gut erkennbar sind dabei die Planspacer 14, mittels welcher die Einjustage der Ausrichtung der optischen Achse der Kollektorspiegeleinheit 1 erreicht wird. Die laterale Fixierung der Kollektorspiegeleinheit 1 erfolgt über die beiden stiftförmigen Elemente 142, von welchen ein erstes zwischen zwei Klemmbacken einer Klemme 145 gehalten ist. Dabei sind die beiden Klemmflächen als ebene Flächen ausgebildet.
Im Unterschied hierzu ist eine weitere Klemme 144 derart ausgebildet, dass eine ihrer Klemmflächen als vertikal verlaufende V-Nut ausgebildet ist, in welcher das zugehörige stiftförmige Element 142 fixiert wird. Auf diese Weise wird eine verbesserte laterale Positionierung der Kollektorspiegeleinheit 1 ermöglicht.
Ein alternatives Konzept hierzu ist in 3 dargestellt. 3 zeigt dabei einen Vertikalschnitt durch eine alternativ ausgebildete Lagereinrichtung, mittels derer der Spiegelträger 13 auf der Basisplatte 24 gelagert ist. Dabei ist die Lagereinheit als eine in horizontaler Richtung verlaufende V-Nut 231 ausgebildet, in welcher ein mit dem Spiegelträger 13 verbundener Halbkugelabschnitt 131 ruht. Die Referenzflächen sind dabei als Oberflächen 231 der V-Nut bzw. als Kugelabschnittsoberfläche ausgebildet. Für eine definierte Ausrichtung des Spiegelträgers 13 und damit der Kollektorspiegeleinheit 1 gegenüber der Basisplatte 24 sind drei der in 3 gezeigten Lagereinheiten erforderlich. Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist insbesondere, dass aufgrund der Gravitation die Kollektorspiegeleinheit 1 praktisch automatisch ihre korrekte Ausrichtung gegenüber der Basisplatte 24 einnimmt. Um lokale Druckdeformation zu vermeiden, sind die für die V-Nuten und die Kugelabschnitte verwendete Materialien vergleichsweise hart und die Radien der Kugelabschnitte groß zu wählen. Zur mechanischen Sicherung dient im vorliegenden Beispiel die Schraube 134.
4 zeigt eine als Transportwagen 50 ausgebildete Hilfsvorrichtung zum Wechsel einer Kollektorspiegeleinheit 1. Die Kollektorspiegeleinheit 1 ist dabei auf dem Transportwagen 50 auf einer als absenkbarer Auszug 51 ausgebildeten ausziehbaren Vorrichtung, welche mit nicht bezeichneten Rollen versehen ist, gelagert. Beim Wechsel wird der Transportwagen 50 über entsprechende Ausrichtelemente an dem Gehäuse 2 angedockt und die Kollektorspiegeleinheit 1 wird in angehobenem Zustand über den Auszug 51 derart in das Innere des Gehäuses 2 eingeführt, dass der Auszug 51 im Gehäuse 2 auf den Führungselementen 27 geführt wird. Sobald der Auszug 51 grob die passende Position innerhalb des Gehäuses 2 erreicht, wird die Kollektorspiegeleinheit 1 abgesenkt und mittels der insbesondere in den 1 bis 3 geschilderten Komponenten zum Gehäuse 2 ausgerichtet und fixiert. Der Auszug 51 wird dann aus dem Inneren des Gehäuses 2 beispielsweise mittels eines Seilzugs wieder entfernt. Das Gehäuse 2 wird verschlossen und der Betrieb der Lichtquelle kann wieder aufgenommen werden. Selbstverständlich ist auch analog ein Entfernen einer wartungsbedürftigen Kollektorspiegeleinheit aus dem Inneren des Gehäuses 2 denkbar. Nicht dargestellt in 4 ist eine Abdeckhaube für den Transportwagen 50, mittels derer eine definierte und staubarme Umgebung für neue, aber auch wartungsbedürftige Kollektorspiegeleinheiten 1 geschaffen werden kann.

Claims

Kollektorspiegeleinheit (1) für die EUV-Lithographie, mit einem Kollektorspiegel (11) zur Reflexion von durch eine Plasmaquelle emittierte elektromagnetische Strahlung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorspiegeleinheit (1) mit Referenzflächen (141) zur Ausrichtung gegenüber einem bestimmten Punkt im Raum versehen ist.
Kollektorspiegeleinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzflächen (141) als ebene, zylindermantelförmige oder kugelförmige Flächen ausgebildet sind.
Kollektorspiegeleinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass drei ebene Referenzflächen (141) auf scheibenförmigen Elementen (14) und zwei zylinderförmige Referenzflächen auf stiftförmigen Elementen (142) angeordnet sind.
Kollektorspiegeleinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass drei kugelschalensegmentförmige Referenzflächen auf kugelförmigen Elementen (131) angeordnet sind.
Kollektorspiegeleinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorspiegeleinheit (1) einen Spiegelträger (13) aufweist, auf welchem mindestens eine der Referenzflächen (141) angeordnet ist.
Gehäuse (2) für eine Kollektorspiegeleinheit (1) für die EUV-Lithographie, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) zumindest mittelbar mit Referenzflächen (241) zur Ausrichtung der Kollektorspiegeleinheit (1) gegenüber einem bestimmten Punkt im Raum versehen ist.
Gehäuse (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) mit Haltevorrichtungen (26) zur Fixierung der Kollektorspiegeleinheit (1) versehen ist.
Gehäuse (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtungen (26) als federvorgespannte pneumatisch lösbare Klammern oder Klemmen ausgebildet sind.
Gehäuse (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche 6–8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) mit mindestens einem Aktuator (25) zur Positionierung mindestens einer gehäuseseitigen Referenzfläche (241) ausgestattet ist.
Gehäuse (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche 6–9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) mit Führungselementen (27) für eine Wechseleinrichtung der Kollektorspiegeleinheit (1) ausgestattet ist.
Verfahren zum Wechsel einer Kollektorspiegeleinheit (1) einer EUV-Lithographieanlage, mit den folgenden Schritten: – Entfernen einer Alt-Kollektorspiegeleinheit (1) aus einem Gehäuse (2) – Ausrichtung mindestens einer Referenzfläche (241) an einer Neu-Kollektorspiegeleinheit (1) gegenüber einem bestimmten Punkt im Raum – Einbringen der Neu-Kollektorspiegeleinheit (1) in das Gehäuse (2)
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen der Neu-Kollektorspiegeleinheit (1) in das Gehäuse (2) ein Transportwagen (50) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportwagen (50) mit einer ausfahrbaren Vorrichtung zum Wechsel der Kollektorspiegeleinheiten (1) ausgestattet ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der ausfahrbaren Vorrichtung um einen Wagen mit einer absenkbaren bzw. anhebbaren Aufnahme für eine Kollektorspiegeleinheit (1) handelt.
Transportwagen (50) zum Wechsel einer Kollektorspiegeleinheit (1) einer EUV-Lithographieanlage, wobei der Transportwagen (50) mit einer ausfahrbaren Vorrichtung (51) zum Wechsel der Kollektorspiegeleinheiten (1) ausgestattet ist.
Transportwagen (50) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der ausfahrbaren Vorrichtung (51) um einen Wagen mit einer absenkbaren bzw. anhebbaren Aufnahme für eine Kollektorspiegeleinheit (1) handelt.
Transportwagen (50) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportwagen (50) mit einem nach außen abgeschlossenen Raum zur Aufnahme einer Kollektorspiegeleinheit (1) ausgestattet ist.