DE102015212656A1 - Projection exposure apparatus for semiconductor lithography with fluid storage - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Halbleiter-Lithographie mit mindestens einem optischen Element (8), wobei mindestens ein Mittel zur mechanischen Aktuierung des optischen Elementes (8) vorhanden ist und wobei das Mittel zur mechanischen Aktuierung als Fluidaktuator (100) ausgebildet ist, welcher geeignet ist, einen Fluidstrom auf einen Bereich des optischen Elementes (8) zu lenken.The invention relates to a projection exposure apparatus (1) for semiconductor lithography with at least one optical element (8), wherein at least one means for mechanical actuation of the optical element (8) is present and wherein the means for mechanical actuation as a fluid actuator (100) which is suitable for directing a fluid flow onto a region of the optical element (8).

Description

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiter-Lithographie mit einem Mittel zur mechanischen Aktuierung eines optischen Elements. Üblicherweise werden optische Elemente in Projektionsbelichtungsanlagen beispielsweise mittels Lorentzaktuatoren oder auch mittels Piezoaktuatoren mechanisch aktuiert, also beispielsweise bewegt, deformiert oder auch gelagert. Allerdings sind diese aus dem Stand der Technik bekannten Aktuatoren nicht für alle Einsatzbereiche optimal geeignet. So ist der Einsatz der genannten Aktuatoren in der Regel mit einer erheblichen Wärmeentwicklung verbunden, welche sich durch die damit verbundene thermische Deformation der verwendeten Komponenten nachteilig auf die optischen Eigenschaften des übergeordneten Systems auswirken kann. Daneben ist die maximale Aktuatorkraft in Bezug auf das für den Aktuator beanspruchte Volumen ebenfalls nicht immer für die jeweilige Anwendung ausreichend.The invention relates to a projection exposure apparatus for semiconductor lithography with a means for the mechanical actuation of an optical element. Usually, optical elements in projection exposure systems are mechanically actuated, for example by means of Lorentz actuators or else by means of piezoactuators, that is, for example, moved, deformed or also stored. However, these known from the prior art actuators are not optimally suited for all applications. Thus, the use of said actuators is usually associated with a significant heat development, which may adversely affect the optical properties of the parent system by the associated thermal deformation of the components used. In addition, the maximum actuator force with respect to the volume claimed for the actuator is also not always sufficient for the respective application.

Ausgehend von der hier geschilderten Problematik stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem mechanisch aktuierten optischen Element anzugeben, wobei in einem vergleichsweise kleinen Raumbereich eine erhebliche Aktuatorkraft bei gleichzeitig geringer Wärmeentwicklung erreicht wird.Based on the problem described here, the present invention has the object to provide a projection exposure system with a mechanically actuated optical element, wherein in a relatively small space area a considerable Aktuatorkraft is achieved with low heat generation.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.This object is achieved by the device having the features listed in claim 1. The subclaims relate to advantageous embodiments and variants of the invention.

Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiter-Lithographie weist mindestens ein optisches Element auf, wobei mindestens ein Mittel zur mechanischen Aktuierung des optischen Elementes vorhanden ist. Dabei ist das Mittel zur mechanischen Aktuierung als Fluidaktuator ausgebildet, welcher dazu geeignet ist, einen Fluidstrom auf das optische Element zu lenken. Unter "mechanischer Aktuierung" ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung wie bereits oben erwähnt insbesondere eine Lagerung an einer definierten Position, eine Bewegung des optischen Elementes oder auch eine lokale Deformation des optischen Elementes zu verstehen. Durch das Auftreffen des Fluidstromes auf bestimmte Bereiche des optischen Elementes können in vorteilhafter Weise Kräfte in dieses eingeleitet werden. Insbesondere gestattet es die Verwendung eines Fluidstromes, bei geringem Platzbedarf für die Aktuatorik lokal vergleichsweise große Kräfte in das optische Element einzuleiten. Der geringe Platzbedarf der erfindungsgemäßen Lösung rührt im Wesentlichen daher, dass für die Realisierung des Fluidaktuators lediglich eine druckbeaufschlagte Zuleitung mit einer entsprechend ausgerichteten Mündung geschaffen werden muss. Die zur Schaffung des gewünschten Fluidstromes erforderlichen Drücke können dann dort erzeugt werden, wo der erforderliche Bauraum zur Verfügung steht. Im Unterschied zu konventionellen Lösungen wie beispielsweise der Verwendung von Tauchspulen oder Piezoaktuatoren ist darüber hinaus der Wärmeeintrag in den aktuierten Bereich des optischen Elementes oder dessen Umgebung vergleichsweise gering bzw. kann dieser durch eine geeignete Temperierung des Aktuatorfluids aktiv beeinflusst werden.A projection exposure apparatus according to the invention for semiconductor lithography has at least one optical element, wherein at least one means for mechanical actuation of the optical element is present. In this case, the means for mechanical actuation is designed as a fluid actuator which is suitable for directing a fluid flow onto the optical element. As already mentioned above, "mechanical actuation" in the sense of the present application is to be understood as meaning, in particular, a bearing at a defined position, a movement of the optical element or else a local deformation of the optical element. By the impact of the fluid flow on certain areas of the optical element forces can be introduced into this in an advantageous manner. In particular, the use of a fluid flow makes it possible to introduce comparatively large forces locally into the optical element with a small space requirement for the actuators. The small footprint of the solution according to the invention is due to the fact that for the realization of the fluid actuator only a pressurized supply line with a correspondingly aligned mouth must be created. The pressures required to create the desired fluid flow can then be generated where the required space is available. In contrast to conventional solutions such as the use of plunger coils or piezo actuators, moreover, the heat input into the actuated region of the optical element or its surroundings is comparatively low or can be actively influenced by a suitable temperature control of the actuator fluid.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das optische Element mindestens bereichsweise plattenförmig und Mittel zur mechanischen Aktuierung in der Weise ausgebildet sein, dass ein Fluidstrom sowohl auf einer Plattenoberseite als auch auf einer Plattenunterseite auf das optische Element gelenkt werden kann. Auf diese Weise kann eine bereichsweise Auslenkung des optischen Elementes beziehungsweise des von dem Fluidstrom beaufschlagten Bereiches um einen Nulllage herum in beide Richtungen erreicht werden.In an advantageous embodiment of the invention, the optical element may be at least partially plate-shaped and means for mechanical actuation in such a way that a fluid flow can be directed both on a top plate and on a plate bottom to the optical element. In this way, a regional deflection of the optical element or of the area acted upon by the fluid flow can be achieved around a zero position in both directions.

Weiterhin von Vorteil ist es, wenn der Fluidaktuator einen rohrförmigen Abschnitt aufweist, durch welchen das Fluid in Richtung des optischen Elements geführt werden kann und wobei der rohrförmige Abschnitt eine Mündung aufweist, welche dem optischen Element zugewandt sein kann. Dadurch, dass der Fluidaktuator vergleichsweise simpel mit einem rohrförmigen Abschnitt mit einer auf das optische Element ausgerichteten Mündung ausgebildet ist, kann erreicht werden, dass zur Einstellung gewünschter Deformationen oder Bewegungen der Fluidaktuator vergleichsweise schnell angesteuert werden kann. Insbesondere ist es vorgesehen, die üblicherweise für Luftlager bestimmte Drossel wegzulassen, damit die im vorliegenden Fall zur Aktuierung erwünschten Druckschwankungen des Fluids schnell auf das optische Element weitergegeben werden können. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Fluidaktuator eine Mehrzahl von Einzelkanälen auf, von welchen mindestens eine Teilmenge mit ihrer Mündung in Richtung auf das optische Element ausgerichtet sein kann. Die Einzelkanäle können diskret ausgeführt sein oder in Form einer porösen Platte.It is also advantageous if the fluid actuator has a tubular portion through which the fluid can be guided in the direction of the optical element and wherein the tubular portion has an orifice, which may face the optical element. By virtue of the fact that the fluid actuator is comparatively simple in design with a tubular section with an opening aligned with the optical element, it can be achieved that the fluid actuator can be actuated comparatively quickly in order to set desired deformations or movements. In particular, it is envisaged to omit the throttle, which is customary for air bearings, so that the pressure fluctuations of the fluid desired for actuation in the present case can be passed on quickly to the optical element. In a further advantageous embodiment, the fluid actuator has a plurality of individual channels, of which at least one subset can be aligned with its mouth in the direction of the optical element. The individual channels can be made discrete or in the form of a porous plate.

Als Fluid kann beispielsweise ein Gas oder ein Gasgemisch, insbesondere Luft oder Stickstoff verwendet werden.As a fluid, for example, a gas or a gas mixture, in particular air or nitrogen can be used.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn Senkelemente zur Abführung des zur Aktuierung verwendeten Mediums aus der Umgebung des aktuierten Bereiches vorhanden sind. Unter Senkelementen können insbesondere Mündungen von Absaugrohren verstanden werden, welche ihrerseits mit einem unter Unterdruck stehenden Volumen verbunden sind, so dass das zur Aktuierung verwendete Medium unverzüglich aus dem Bereich des aktuierten Bereiches abgeführt wird und damit die optische Leistungsfähigkeit des optischen Elements (etwa durch Schlierenbildung oder ähnliches) nicht beeinträchtigen kann.It is also advantageous if lowering elements for discharging the medium used for the actuation from the environment of the actuated area are present. Under sinkers can be understood in particular mouths of suction tubes, which in turn are connected to a standing under negative pressure volume, such that the medium used for the actuation is removed immediately from the area of the actuated area and thus can not impair the optical performance of the optical element (for example by streaking or the like).

Der Fluidaktuator weist in einer vorteilhaften Variante der Erfindung mindestens einen Austrittskanal für das zur Aktuierung verwendete Fluid auf, wobei der Austrittskanal einen mit dem optischen Element verbundenen Fortsatz aufnimmt oder wobei der Austrittskanal von einem Fortsatz, welcher mit dem optischen Element verbunden ist, umgeben ist. Ebenfalls denkbar ist, dass das optische Element eine Ausnehmung aufweist, in welche der Austrittskanal münden kann.In an advantageous variant of the invention, the fluid actuator has at least one outlet channel for the fluid used for actuation, the outlet channel accommodating an extension connected to the optical element or the outlet channel being surrounded by an extension which is connected to the optical element. It is also conceivable that the optical element has a recess into which the outlet channel can open.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann zwischen dem Austrittskanal und dem Fortsatz ein Strömungsspalt, insbesondere ein zylindrischer Strömungsspalt ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann der genannte zylindrische Strömungsspalt dadurch ausgebildet werden, dass der Fortsatz als zylindrischer Stutzen ausgebildet ist, welcher über einen bestimmen Längenabschnitt in einen rohrförmig ausgebildeten Austrittskanal ragt. Alternativ kann auch der Fortsatz rohrfömig ausgebildet sein und den Austrittskanal über einen bestimmten Längenabschnitt umschließen. In beiden Fällen tritt im Strömungsspalt eine Drosselfunktion auf und Druckschwankungen im Fluid werden direkt umgesetzt. Allerdings kann in diesem Fall der Aktuator eine etwas größere Bauhöhe beanspruchen. Um die Reaktionsgeschwindigkeit des Aktuators zu erhöhen, ist es vorteilhaft, in der Fluidzuleitung eine Austrittsöffnung für das Fluid vorzusehen, so dass sich der in dem Aktuator und der Zuleitung vorhandene Druck im Falle eines Regelvorgangs insbesondere bei abfallendem Druck schnell einstellen bzw. schnell reduzieren kann.In an alternative embodiment of the invention, a flow gap, in particular a cylindrical flow gap, can be formed between the outlet channel and the extension. In other words, said cylindrical flow gap can be formed in that the extension is designed as a cylindrical neck, which protrudes over a certain length section in a tubular outlet channel formed. Alternatively, the extension can also be tubular and enclose the outlet channel over a certain length. In both cases, a throttling function occurs in the flow gap and pressure fluctuations in the fluid are directly converted. However, in this case, the actuator can claim a slightly larger height. In order to increase the reaction speed of the actuator, it is advantageous to provide an outlet opening for the fluid in the fluid supply line, so that the pressure present in the actuator and the supply line can rapidly adjust or reduce rapidly in the case of a control operation, in particular with decreasing pressure.

Ferner gewährleistet eine derartige Anordnung eine zusätzliche mechanische Grobfixierung des optischen Elementes, was für einige Anwendungssituationen von Vorteil sein kann. Diese Anordnung hat insbesondere die Wirkung, dass die Breite des Strömungsspaltes nicht von der Auslenkung des optischen Elementes im beaufschlagten Bereich abhängt. Furthermore, such an arrangement provides additional mechanical coarse fixation of the optical element, which may be advantageous for some application situations. In particular, this arrangement has the effect that the width of the flow gap does not depend on the deflection of the optical element in the area acted on.

Insbesondere kann das optische Element mit einer Dicke zwischen 1 mm und 5 mm, insbesondere mit einer Dicke zwischen 2,5 mm und 3 mm im von dem Fluidstrom beaufschlagten Bereich um einen maximalen Weg je nach Dicke zwischen +/–28 µm und +/–6 µm, insbesondere zwischen +/–11 µm und +/–9 µm ausgelenkt werden; ferner kann durch den Fluidaktuator eine maximale Kraft im Bereich von 1,3 N bis 95 N, insbesondere von 10 N bis 30 N aufgebracht werden.In particular, the optical element with a thickness between 1 mm and 5 mm, in particular with a thickness between 2.5 mm and 3 mm in the area acted upon by the fluid flow by a maximum distance depending on the thickness between +/- 28 microns and +/- 6 microns, in particular between +/- 11 microns and +/- 9 microns are deflected; Furthermore, a maximum force in the range of 1.3 N to 95 N, in particular from 10 N to 30 N can be applied by the fluid actuator.

Die Fläche des beaufschlagten Bereiches kann beispielsweise bis zu 25 mm2 betragen; daneben kann der Fluidaktuator geeignet sein, die Auslenkung des optischen Elements mit einer Frequenz von bis zu 100 Hz zu verändern.The area of the applied area can be, for example, up to 25 mm 2 ; In addition, the fluid actuator may be suitable for changing the deflection of the optical element at a frequency of up to 100 Hz.

Die vorliegende Erfindung macht sich insbesondere die vorteilhafte Eigenschaft von Fluidaktuatoren zunutze, einen einmal erreichten Gleichgewichtszustand praktisch selbsttätig wieder einzustellen. So ändert sich mit einer Änderung der Spaltbreite zwischen der Austrittsöffnung des Fluids und der aktuierten bzw. gelagerten Oberfläche des optischen Elements die von dem Aktuator auf das optische Element ausgeübte Kraft genau in der Weise, dass das System bestrebt ist, wieder in die Gleichgewichtslage zurückzukehren. The present invention makes use, in particular, of the advantageous property of fluid actuators to practically automatically reset an equilibrium state that has once been reached. Thus, with a change in the gap width between the exit opening of the fluid and the actuated surface of the optical element, the force exerted by the actuator on the optical element changes in such a manner that the system tends to return to the equilibrium position.

Es zeigt:It shows:

1 eine schematische Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage; 1 a schematic representation of a projection exposure system;

2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fluidaktuators; 2 a schematic representation of a fluid actuator according to the invention;

2a eine Detaildarstellung eines Mündungsbereiches eines Austrittskanals eines erfindungsgemäßen Fluidaktuators; 2a a detailed representation of an orifice region of an outlet channel of a fluid actuator according to the invention;

3 eine schematische Darstellung einer Variante der Erfindung; 3 a schematic representation of a variant of the invention;

4 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, 4 a schematic representation of an alternative embodiment of the invention,

5 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante der Erfindung; und 5 a schematic representation of another variant of the invention; and

6 einen Manipulator, in welchem das erfindungsgemäße Prinzip zur Anwendung kommen kann. 6 a manipulator in which the inventive principle can be used.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage 1 dargestellt. Diese dient zur Belichtung von Strukturen auf ein mit photosensitiven Materialien beschichtetes Substrat, welches im allgemeinen überwiegend aus Silizium besteht und als Wafer 2 bezeichnet wird, zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, wie z.B. Computerchips. In 1 is a projection exposure apparatus according to the invention 1 shown. This serves for the exposure of structures to a substrate coated with photosensitive materials, which generally consists predominantly of silicon and as wafers 2 is referred to, for the production of semiconductor devices, such as computer chips.

Die Projektionsbelichtungsanlage 1 besteht dabei im Wesentlichen aus einer Beleuchtungseinrichtung 3, einer Einrichtung 4 zur Aufnahme und exakten Positionierung einer mit einer Struktur versehenen Maske, einem sogenannten Reticle 5, durch welches die späteren Strukturen auf dem Wafer 2 bestimmt werden, einer Einrichtung 6 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 2 und einer Abbildungseinrichtung, nämlich einem Projektionsobjektiv 7, mit mehreren optischen Elementen 8, die über Fassungen 9 in einem Objektivgehäuse 40 des Projektionsobjektives 7 gehalten sind. The projection exposure machine 1 consists essentially of a lighting device 3 , a facility 4 for receiving and exact positioning of a structured mask, a so-called reticle 5 through which the later structures on the wafer 2 be determined, a facility 6 for holding, moving and exact positioning of just this wafer 2 and an imaging device, namely a projection lens 7 , with several optical elements 8th that about versions 9 in a lens housing 40 of the projection lens 7 are held.

Das grundsätzliche Funktionsprinzip sieht dabei vor, dass die in das Reticle 5 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 2 abgebildet werden; die Abbildung wird in der Regel verkleinernd ausgeführt.The basic principle of operation provides that in the reticle 5 introduced structures on the wafer 2 be imaged; the image is usually scaled down.

Die Beleuchtungseinrichtung 3 stellt einen für die Abbildung des Reticles 5 auf dem Wafer 2 benötigten Projektionsstrahl 11 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in der Beleuchtungseinrichtung 3 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 11 beim Auftreffen auf das Reticle 5 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist. The lighting device 3 Represents one for the picture of the reticle 5 on the wafer 2 required projection beam 11 in the form of electromagnetic radiation ready. The source of this radiation may be a laser, a plasma source or the like. The radiation is in the lighting device 3 via optical elements shaped so that the projection beam 11 when hitting the reticle 5 has the desired properties in terms of diameter, polarization, wavefront shape and the like.

Über die Strahlen 11 wird ein Bild des Reticles 5 erzeugt und von dem Projektionsobjektiv 7 entsprechend verkleinert auf den Wafer 2 übertragen, wie bereits vorstehend erläutert wurde. Dabei können das Reticle 5 und der Wafer 2 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Reticles 5 auf entsprechende Bereiche des Wafers 2 abgebildet werden. Das Projektionsobjektiv 7 weist eine Vielzahl von einzelnen refraktiven, diffraktiven und/oder reflexiven optischen Elementen 8, wie z.B. Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen auf, wobei diese optischen Elemente 8 beispielsweise mittels eines Fluidaktuators mechanisch aktuiert werden können. Der Fluidaktuator ist dabei nicht zwingend Teil des Projektionsobjektives. Er kann auch vor einem ersten Element des Projektionsobjektives, insbesondere an einer optischen Korrekturplatte, angeordnet sein.About the rays 11 becomes an image of the reticle 5 generated and from the projection lens 7 correspondingly reduced to the wafer 2 transferred, as already explained above. This can be the reticle 5 and the wafer 2 be moved synchronously, so that practically continuously during a so-called scanning areas of the reticles 5 on corresponding areas of the wafer 2 be imaged. The projection lens 7 has a plurality of individual refractive, diffractive and / or reflective optical elements 8th , such as lenses, mirrors, prisms, end plates and the like, these optical elements 8th For example, can be mechanically actuated by means of a fluid actuator. The fluid actuator is not necessarily part of the projection lens. It can also be arranged in front of a first element of the projection objective, in particular on an optical correction plate.

In 2 ist in einer schematischen Darstellung ein erfindungsgemäßer Fluidaktuator abgebildet. Der Fluidaktuator 100 weist vorliegend eine Zufuhrleitung 12 auf, durch welche ein Fluid geleitet wird. Diese Zufuhrleitung 12 wird in zwei Austrittskanäle 12.1 und 12.2 für das zur Aktuierung verwendete Fluid aufgeteilt, wobei die Austrittskanäle 12.1 und 12.2 derart angeordnet sind, dass der erste Austrittskanal 12.1 oberhalb und der zweite Austrittskanal 12.2 unterhalb eines zu aktuierenden Elements, hier ein optisches Element 8, mündet. Das optische Element 8 ist im gezeigten Beispiel vollständig von erfindungsgemäßen Fluidaktuatoren 100 gelagert, wozu eine ausreichende Anzahl an Aktuatoren so verteilt wird, dass eine definierte Lagerung möglich ist. Zur Verdeutlichung ist in der Figur ein weiterer, gegenüberliegender Fluidaktuator 100' angedeutet. Der Fluidaktuator 100 weist weiterhin in dem Bereich, wo sich die Zufuhrleitung 12 in zwei Austrittskanäle 12.1 und 12.2 aufteilt, ein Umschaltventil 14 auf. Durch eine geeignete Ansteuerung des Umschaltventils 14 ist es möglich, einen Fluidstrom zu erzeugen, der beliebig zu und abgeschaltet werden kann, zeitlich alternierend durch jeweils eine der beiden Mündungen der Austrittskanäle 12.1 oder 12.2 ausströmt oder durch lediglich eine der beiden Austrittskanäle 12.1 oder 12.2 gelenkt wird. Als Mündung 12.1' und 12.2' ist der Endbereich des Austrittskanals 12.1 und 12.2 zu verstehen. Durch den Austritt des Fluidstroms aus der Mündung oder den Mündungen der Austrittskanäle 12.1 und/oder 12.2 kann das optische Element 8 gezielt entsprechend lokal ausgelenkt und damit insgesamt deformiert werden, ohne das ein direkter Kontakt mit den Elementen des Fluidaktuators nötig ist. Der Bereich, in welchem das ausströmende Fluid auf das optische Element 8 trifft, wird im Folgenden als beaufschlagter Bereich 13.1 und 13.2 bezeichnet. Das aus den Mündungen 12.1' und 12.2' der Austrittskanäle 12.1 und 12.2 ausgetretene Fluid kann wiederum mittels Senkelementen 15.1 und 15.2, welche eine Mündung im Bereich des beaufschlagten Bereiches 13.1 und 13.2 aufweisen, abgesaugt werden. Weiterhin kann durch das Umschaltventil 14 auch ein unterschiedlich starker Fluidstrom auf die Austrittskanäle 12.1 und 12.2 verteilt werden, so dass der beaufschlagte Bereich 13.1 oberhalb des optischen Elementes 8 beispielsweise eine größere Kraft erfährt als der beaufschlagte Bereich 13.2 unterhalb des optischen Elementes 8 oder umgekehrt. In 2 is shown in a schematic representation of an inventive fluid actuator. The fluid actuator 100 in this case has a supply line 12 on, through which a fluid is passed. This supply line 12 gets into two exit channels 12.1 and 12.2 divided for the fluid used for actuation, wherein the outlet channels 12.1 and 12.2 are arranged such that the first outlet channel 12.1 above and the second outlet channel 12.2 below an element to be actuated, here an optical element 8th , flows. The optical element 8th is in the example shown completely by fluid actuators according to the invention 100 stored, for which a sufficient number of actuators is distributed so that a defined storage is possible. For clarity, in the figure is another, opposite fluid actuator 100 ' indicated. The fluid actuator 100 continues to point in the area where the supply line 12 in two outlet channels 12.1 and 12.2 splits, a switching valve 14 on. By a suitable control of the changeover valve 14 it is possible to generate a fluid flow, which can be arbitrarily switched on and off, alternately in time by one of the two orifices of the outlet channels 12.1 or 12.2 flows out or through only one of the two outlet channels 12.1 or 12.2 is steered. As a mouth 12.1 ' and 12.2 ' is the end area of the exit channel 12.1 and 12.2 to understand. By the exit of the fluid flow from the mouth or the mouths of the outlet channels 12.1 and or 12.2 can the optical element 8th can be targeted locally deflected and thus deformed in total, without a direct contact with the elements of the Fluidaktuators is necessary. The area in which the outflowing fluid on the optical element 8th will be considered in the following as acted upon area 13.1 and 13.2 designated. That from the mouths 12.1 ' and 12.2 ' the exit channels 12.1 and 12.2 leaked fluid can turn by means of countersinks 15.1 and 15.2 which has an orifice in the region of the applied area 13.1 and 13.2 have, be sucked off. Furthermore, by the switching valve 14 also a different strong fluid flow to the outlet channels 12.1 and 12.2 be distributed so that the area acted upon 13.1 above the optical element 8th For example, experiences a greater force than the applied area 13.2 below the optical element 8th or the other way around.

In der Teilfigur 2a ist der Bereich der Mündung 12.1' und 12.2' der Austrittskanäle 12.1 oder 12.2, aus welcher das Fluid strömt, noch einmal im Detail dargestellt. Diese Darstellung verdeutlicht, dass zwischen Austrittskanal 12.1 und 12.2 und optischen Element 8 kein Berührungskontakt besteht, sondern sich vielmehr ein Luftspalt ausbildet.In the subfigure 2a is the area of the estuary 12.1 ' and 12.2 ' the exit channels 12.1 or 12.2 from which the fluid flows, again shown in detail. This illustration illustrates that between exit channel 12.1 and 12.2 and optical element 8th no contact exists, but rather forms an air gap.

Im gezeigten Beispiel macht sich die vorliegende Erfindung insbesondere die vorteilhafte Eigenschaft von Fluidaktuatoren zunutze, einen einmal erreichten Gleichgewichtszustand praktisch selbsttätig wieder einzustellen. So ändert sich mit einer Änderung der Spaltbreite zwischen der Mündung 12.1' und 12.2' und der aktuierten bzw. gelagerten Oberfläche des optischen Elements 8 die von dem Aktuator auf das optische Element 8 ausgeübte Kraft genau in der Weise, dass das System bestrebt ist, wieder in die Gleichgewichtslage zurückzukehren. In the example shown, the present invention makes use in particular of the advantageous property of fluid actuators to restore a state of equilibrium once achieved practically automatically. So changes with a change in the gap width between the mouth 12.1 ' and 12.2 ' and the actuated surface of the optical element 8th that from the actuator to the optical element 8th applied force just in such a way that the system is anxious to return to the equilibrium position.

3 zeigt eine Variante der Erfindung, bei welcher die Mündung 12.1' oder 12.2' der Austrittskanäle 12.1 oder 12.2 über einen an dem optischen Element 8 befestigten Fortsatz 17 gestülpt wird, wobei der Fortsatz 17 derart ausgebildet ist, dass sich zwischen der Mündung 12.1' oder 12.2' der Austrittskanäle 12.1 oder 12.2 und Fortsatz 17 stets ein im Wesentlichen hohlzylindrischer Strömungsspalt 18 bildet, durch welchen das Fluid nach außen dringen kann. Durch die Bildung eines derartigen Strömungsspaltes 18 können Druckschwankungen effizient umgesetzt werden. Ferner gewährleistet die gezeigte Anordnung eine zusätzliche mechanische Grobfixierung des optischen Elementes 8, was für einige Anwendungssituationen von Vorteil sein kann. Die gezeigte Anordnung hat insbesondere die Wirkung, dass die Breite des Luftspaltes nicht von der Auslenkung des optischen Elementes 8 im beaufschlagten Bereich abhängt. Im Vergleich zu der in 2 gezeigten Lösung hängt die durch den Fluidaktuator aufgebrachte Kraftdifferenz ΔF bei einer gegebenen Druckdifferenz ΔP damit in geringerem Maße von der Auslenkung des optischen Elementes 8 im beaufschlagten Bereich 13.1 und 13.2 ab. 3 shows a variant of the invention, in which the mouth 12.1 ' or 12.2 ' the exit channels 12.1 or 12.2 via one on the optical element 8th attached extension 17 is slipped, with the extension 17 is formed so that between the mouth 12.1 ' or 12.2 ' the exit channels 12.1 or 12.2 and extension 17 always a substantially hollow cylindrical flow gap 18 forms, through which the fluid can escape to the outside. By the formation of such a flow gap 18 Pressure fluctuations can be implemented efficiently. Furthermore, the arrangement shown ensures an additional mechanical coarse fixation of the optical element 8th , which can be beneficial for some application situations. In particular, the arrangement shown has the effect that the width of the air gap does not depend on the deflection of the optical element 8th in the acted upon area. Compared to the in 2 The solution shown by the fluid actuator .DELTA.F at a given pressure difference .DELTA.P thus depends to a lesser extent on the deflection of the optical element 8th in the affected area 13.1 and 13.2 from.

Die Bildung des Strömungsspaltes 18 kann auch realisiert werden, indem das optische Element 8.1 eine Ausnehmung 19 aufweist, in welche der Austrittskanal 12.1 oder 12.2 mündet, wie in 4 dargestellt ist.The formation of the flow gap 18 can also be realized by the optical element 8.1 a recess 19 has, in which the outlet channel 12.1 or 12.2 flows as in 4 is shown.

5 zeigt eine weitere Variante der Erfindung, in welcher der Fortsatz 17.1 als Hohlkörper ausgebildet ist und dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Austrittskanals 12.1 und 12.2, so dass der Austrittskanal 12.1 oder 12.2 innerhalb des Fortsatzes 17.1 mündet. 5 shows a further variant of the invention, in which the extension 17.1 is formed as a hollow body and whose inner diameter is greater than the outer diameter of the outlet channel 12.1 and 12.2 so that the exit channel 12.1 or 12.2 within the extension 17.1 empties.

In 6 ist in einer perspektivischen Darstellung schematisch ein Manipulator 200 dargestellt, in welchem das erfindungsgemäße Prinzip zur Anwendung kommen kann. Der gezeigte Manipulator 200 kann dabei insbesondere vor dem ersten optischen Element eines Projektionsobjektives zur Korrektur von Wellenfronten zum Einsatz kommen. Der Manipulator 200 ist dabei über einen Grundrahmen 104 mit der Fassung 103 eines ersten optischen Elementes 8 des Projektionsobjektives verbunden, insbesondere verschraubt. Der Grundrahmen 104 ist im vorliegenden Beispiel durch eine 3-Punkt-Verbindung mit dem Projektionsobjektiv verbunden, was eine leichte reproduzierbare Tauschbarkeit ermöglicht. Eine Funktion des Grundrahmens 104 besteht im gezeigten Beispiel darin, sowohl einen Sensorrahmen 105 als auch einen Tragrahmen 106 aufzunehmen, auf welche nachfolgend detaillierter eingegangen werden wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Grundrahmen 104 eine mechanische Entkopplung zwischen dem Trag- und dem Sensorrahmen 105, 106 leistet, d. h. es soll gewährleistet sein, dass Deformationen des Tragrahmens 106 keine mechanischen Auswirkungen auf den Sensorrahmen 105 haben. Ferner muss der Grundrahmen 104 die beiden vorgenannten Rahmen 105 und 106 relativ zum Projektionsobjektiv halten und Deformationen aus dem Tragrahmen 106 gegenüber der Umgebung entkoppeln. Daneben nimmt der Grundrahmen 104 auch die erforderlichen Schnittstellen nach außen, wie z.B. Stecker, Abdeckungen o.ä. auf. Der Grundrahmen 104 ist vorteilhafterweise aus einem nichtmagnetischen Material wie bspw. Titan, einem nichtmagnetischen Stahl oder einer Keramik hergestellt, um Einflüsse, welche von den magnetischen Lorentzantrieben der Reticlestage herrühren könnten, so weit wie möglich zu minimieren. Ebenfalls erkennbar in der 2 sind Nuten 107 zum Führen von Kabeln, Fasern oder ähnlichem.In 6 is a perspective view schematically a manipulator 200 represented, in which the principle according to the invention can be used. The manipulator shown 200 can be used in particular in front of the first optical element of a projection lens for the correction of wavefronts. The manipulator 200 is over a basic frame 104 with the version 103 a first optical element 8th connected to the projection lens, in particular screwed. The basic frame 104 In the present example, it is connected to the projection lens by a 3-point connection, which allows easy reproducible interchangeability. A function of the basic frame 104 consists in the example shown, both a sensor frame 105 as well as a supporting frame 106 which will be discussed in more detail below. It is advantageous if the base frame 104 a mechanical decoupling between the support and the sensor frame 105 . 106 that is, it should be ensured that deformations of the support frame 106 no mechanical effects on the sensor frame 105 to have. Furthermore, the base frame needs 104 the two aforementioned frames 105 and 106 relative to the projection lens and keep deformations from the support frame 106 decouple from the environment. Next to it is the base frame 104 also the necessary interfaces to the outside, such as plugs, covers or similar. on. The basic frame 104 is advantageously made of a non-magnetic material such as titanium, a non-magnetic steel or a ceramic to minimize influences that might result from the magnetic Lorentzantrieben the Reticlestage as far as possible. Also recognizable in the 2 are grooves 107 for guiding cables, fibers or the like.

Der Tragrahmen 6 trägt über die Aktuiereinheiten 100, wie beispielsweise Fluidaktuatoren 100, das optische Element 8 des Manipulators 200 und nimmt – neben der Gewichtskraft des optischen Elementes 8 – diejenigen Kräfte auf, die von den Aktuiereinheiten 100 insbesondere im Falle einer (gewollten) Deformation des optischen Elementes 8 ausgehen.The supporting frame 6 carries over the Aktuiereinheiten 100 , such as fluid actuators 100 , the optical element 8th of the manipulator 200 and takes - in addition to the weight of the optical element 8th - those forces coming from the actuator units 100 in particular in the case of a (desired) deformation of the optical element 8th out.

Claims (18)

Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Halbleiter-Lithographie mit mindestens einem optischen Element (8), wobei mindestens ein Mittel zur mechanischen Aktuierung des optischen Elementes (8) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur mechanischen Aktuierung als Fluidaktuator (100) ausgebildet ist, welcher geeignet ist, einen Fluidstrom auf einen Bereich des optischen Elementes (8) zu lenken.Projection exposure apparatus ( 1 ) for semiconductor lithography with at least one optical element ( 8th ), wherein at least one means for mechanical actuation of the optical element ( 8th ), characterized in that the means for mechanical actuation as fluid actuator ( 100 ), which is suitable, a fluid flow to a portion of the optical element ( 8th ) to steer. Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (8) mindestens bereichsweise plattenförmig ausgebildet ist und Mittel zur mechanischen Aktuierung in der Weise ausgebildet sind, dass ein Fluidstrom sowohl auf einer Plattenoberseite als auch auf einer Plattenunterseite auf das optische Element (8) gelenkt werden kann.Projection exposure apparatus ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the optical element ( 8th ) is formed at least partially plate-shaped and means for mechanical actuation are formed in such a way that a fluid flow both on a top plate and on a plate underside on the optical element ( 8th ) can be directed. Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidaktuator (100) einen rohrförmigen Abschnitt aufweist, durch welchen das Fluid in Richtung des optischen Elements (8) geführt werden kann, wobei der rohrförmige Abschnitt eine Mündung (12.1', 12.2') aufweist, welche dem optischen Element (8) zugewandt ist.Projection exposure apparatus ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the fluid actuator ( 100 ) has a tubular portion through which the fluid in the direction of the optical element ( 8th ), wherein the tubular portion has an orifice ( 12.1 ' . 12.2 ' ), which the optical element ( 8th ) is facing. Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidaktuator (100) eine Mehrzahl von Einzelkanälen aufweist, von welchen mindestens eine Teilmenge mit ihrer Mündung in Richtung auf das optische Element (8) ausgerichtet ist. Projection exposure apparatus ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the fluid actuator ( 100 ) has a plurality of individual channels, of which at least a subset with their mouth toward the optical element ( 8th ) is aligned. Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid ein Gas oder ein Gasgemisch, insbesondere Luft verwendet wird. Projection exposure apparatus ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a gas or a gas mixture, in particular air is used as the fluid. Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Senkelemente (15.1, 15.2) zur Abführung des zur Aktuierung verwendeten Fluides aus der Umgebung des aktuierten Bereiches vorhanden sind.Projection exposure apparatus ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that lowering elements ( 15.1 . 15.2 ) are present for discharging the fluid used for actuation from the environment of the actuated area. Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidaktuator (100) mindestens einen Austrittskanal (12.1, 12.2) für das zur Aktuierung verwendete Fluid aufweist, wobei der Austrittskanal (12.1, 12.2) einen mit dem optischen Element (8) verbundenen Fortsatz (17) aufnimmt.Projection exposure apparatus ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid actuator ( 100 ) at least one exit channel ( 12.1 . 12.2 ) for the fluid used for the actuation, wherein the outlet channel ( 12.1 . 12.2 ) one with the optical element ( 8th ) associated extension ( 17 ). Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittskanal (12.1, 12.2) von einem Fortsatz (17.1), welcher mit dem optischen Element (8) verbunden ist, mindestens teilweise umgeben ist.Projection exposure apparatus ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the outlet channel ( 12.1 . 12.2 ) of an extension ( 17.1 ), which with the optical element ( 8th ) is at least partially surrounded. Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (8) mindestens eine Ausnehmung (19) aufweist, in welche der Austrittskanal (12.1, 12.2) mündet.Projection exposure apparatus ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element ( 8th ) at least one recess ( 19 ), in which the outlet channel ( 12.1 . 12.2 ) opens. Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (8) im dem von dem Fluidstrom beaufschlagten Bereich (13.1, 13.2) um einen maximalen Weg zwischen +/–28 µm und +/–6 µm ausgelenkt werden kann.Projection exposure apparatus ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element ( 8th ) in the area acted on by the fluid flow ( 13.1 . 13.2 ) can be deflected by a maximum distance between +/- 28 μm and +/- 6 μm. Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (8) im dem von dem Fluidstrom beaufschlagten Bereich (13.1, 13.2) um einen maximalen Weg zwischen +/–11 µm und +/–9 µm ausgelenkt werden kann. Projection exposure apparatus ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the optical element ( 8th ) in the area acted on by the fluid flow ( 13.1 . 13.2 ) can be deflected by a maximum distance between +/- 11 microns and +/- 9 microns. Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (8) eine Dicke zwischen 1 mm und 5 mm aufweist.Projection exposure apparatus ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element ( 8th ) has a thickness between 1 mm and 5 mm. Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (8) eine Dicke zwischen 2,5 mm und 3 mm aufweist.Projection exposure apparatus ( 1 ) according to claim 12, characterized in that the optical element ( 8th ) has a thickness between 2.5 mm and 3 mm. Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Fluidaktuator (100) eine maximale Kraft im Bereich von 1,3 N bis 95 N aufgebracht werden kannProjection exposure apparatus ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that by the fluid actuator ( 100 ) a maximum force in the range of 1.3 N to 95 N can be applied Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Fluidaktuator (100) eine maximale Kraft im Bereich von 10 N bis 30 N aufgebracht werden kann.Projection exposure apparatus ( 1 ) according to claim 14, characterized in that by the fluid actuator ( 100 ) a maximum force in the range of 10 N to 30 N can be applied. Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des von dem Fluidstrom beaufschlagten Bereiches (13.1, 13.2) bis zu 225 mm beträgt.Projection exposure apparatus ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the area of the area acted upon by the fluid flow ( 13.1 . 13.2 ) up to 225 mm. Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidaktuator (100) geeignet ist, die Auslenkung des optischen Elements (8) mit einer Frequenz von bis zu 100 Hz zu verändern.Projection exposure apparatus ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid actuator ( 100 ), the deflection of the optical element ( 8th ) with a frequency of up to 100 Hz. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (8) in einem Manipulator (200) aufgenommen ist, wobei der Manipulator (200) im Lichtweg vor dem ersten optischen Element eines Projektionsobjektives angeordnet ist.Projection exposure apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element ( 8th ) in a manipulator ( 200 ), the manipulator ( 200 ) is arranged in the light path in front of the first optical element of a projection objective.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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