DE102022213143A1

DE102022213143A1 - Spiegelanordnung zur Absorption von Strahlung und Lithographiesystem

Info

Publication number: DE102022213143A1
Application number: DE102022213143.6A
Authority: DE
Inventors: Hermann Bieg
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-12-06
Filing date: 2022-12-06
Publication date: 2024-06-06
Also published as: WO2024121018A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spiegelanordnung, insbesondere für ein Lithographiesystem (1), umfassend: eine Mehrzahl von Spiegelelementen (23) zur Reflexion von Strahlung (16), eine Mehrzahl von Trägerelementen (24), die jeweils eines der Spiegelelemente (23) tragen, sowie eine Fassungsanordnung (25), die Einsatzöffnungen (26) aufweist, die zur Aufnahme jeweils eines der Trägerelemente (24) ausgebildet sind, wobei die Mehrzahl von Trägerelementen (24), die jeweils eines der Spiegelelemente (23) tragen, in den Einsatzöffnungen (26) der Fassungsanordnung (25) aufgenommen ist. Zur Absorption von Strahlung (16) ist in mindestens einer der Einsatzöffnungen (26) kein Trägerelement (24) aufgenommen und/oder zur Absorption von Strahlung (16) ist in mindestens einer der Einsatzöffnungen (26) ein Dummy-Trägerelement (24') aufgenommen, das kein Spiegelelement (23) trägt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Spiegelanordnung, insbesondere für ein Lithographiesystem, umfassend: eine Mehrzahl von Spiegelelementen zur Reflexion von Strahlung, eine Mehrzahl von Trägerelementen, die jeweils eines der Spiegelelemente tragen, sowie eine Fassungsanordnung, die Einsatzöffnungen aufweist, die zur Aufnahme jeweils eines der Trägerelemente ausgebildet sind, wobei die Mehrzahl von Trägerelementen, die jeweils eines der Spiegelelemente tragen, in den Einsatzöffnungen der Fassungsanordnung aufgenommen ist. Die Erfindung betrifft auch ein Lithographiesystem, welches mindestens eine solche Spiegelanordnung aufweist.
Bei dem Lithographiesystem kann es sich um eine Lithographieanlage zur Belichtung eines Wafers oder um eine andere optische Anordnung handeln, die für die Lithographie verwendet wird, beispielsweise um ein Inspektionssystem, z.B. zur Inspektion von in der Lithographie verwendeten Masken, Wafern, (Spiegel-)Elementen oder dergleichen. Das Lithographiesystem kann zur Verwendung für die EUV-Lithographie ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer EUV-Lithographieanlage, die zur Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet wird und mit kurzwelliger Strahlung, so genannter EUV-Strahlung, bei einer Betriebswellenlänge zwischen ca. 5 nm und ca. 30 nm betrieben wird.
In Lithographiesystemen, speziell in EUV-Lithographieanlagen, entsteht Wärme u.a. durch die Absorption von EUV-Strahlung, die Beheizung von optischen Elementen z.B. in Form von Spiegeln, durch Reibungsverluste bei der Bewegung von Aktuatoren, etc. Die beim Betrieb eines Lithographiesystems entstehende Wärme kann abgeführt werden, indem die Komponenten des Lithographiesystems gekühlt werden.
Bei den zu kühlenden Komponenten kann es sich beispielsweise um Spiegelelemente in Form von Mikrospiegelarrays, insbesondere in Form von mikroelektromechanischen Spiegelmodulen („MEMS-Spiegelmodulen“) handeln. Ein MEMS-Spiegelmodul weist eine Mehrzahl von Mikrospiegeln in einer Rasteranordnung auf, die typischerweise um mindestens eine, bevorzugt um zwei Achsen aktuierbar bzw. kippbar sind. Bei den Mikrospiegeln handelt es sich um sehr kleine Bauelemente (Größe der jeweiligen Spiegelfläche z.B. ca. 1 mm²), die mit Hilfe von Logikelementen und mikromechanischen Strukturen im Chipformat angesteuert bzw. aktuiert werden. Bei der Aktuierung der Mikrospiegel eines jeweiligen Spiegelmoduls wird Wärme frei, die aufgrund der kleinen Dimensionen der Mikrospiegel bzw. von deren Lagerung nur schwierig abgeführt werden kann.
Die DE 10 2013 205 214 B4 beschreibt eine mikromechanische oder mikroelektromechanische Vorrichtung für eine Projektionsbelichtungsanlage, die mindestens ein mikromechanisches oder mikroelektromechanisches Element sowie eine Temperiereinrichtung aufweist, die eine Gaszufuhr und eine Gasabsaugung umfasst. Das mindestens eine mikromechanische oder mikroelektromechanische Element ist in einem Gehäuse gekapselt, welches eine Gaszuleitung und eine Gasableitung sowie mindestens ein Fenster für das Arbeitslicht der Projektionsbelichtungsanlage aufweist. Bei der Vorrichtung kann es sich insbesondere um eine Mehrfachspiegelanordnung mit einer Vielzahl von elektromechanischen Mikrospiegeln handeln.
In der DE 10 2014 219 770 A1 ist eine Spiegelanordnung beschrieben, umfassend: wenigstens ein Spiegelelement, das eine zur Reflexion elektromagnetischer Strahlung vorgesehene Spiegelfläche trägt, wenigstens ein Trägerelement, das einen zur Aufnahme wenigstens eines Spiegelelementes vorgesehenen Kopfabschnitt sowie einen Sitzabschnitt umfasst, sowie eine Fassungsanordnung zur Aufnahme des wenigstens einen Trägerelementes. In der Fassungsanordnung ist wenigstens eine Einsatzöffnung ausgebildet und der Sitzabschnitt des Trägerelements taucht in die Einsatzöffnung ein. In der Fassungsanordnung ist im Bereich des Sitzabschnittes eine Kanaleinrichtung zur Führung eines Wärmeträgermediums ausgebildet. In dem Trägerelement kann ein lokales Kanalsystem (Heatpipe) ausgebildet sein, das zur Unterstützung des Wärmetransfers aus dem Bereich des Kopfabschnitts in den Bereich des Sitzabschnitts, in Verbindung mit einem Wechsel des Aggregatszustands eines in dieses lokale Kanalsystem des Trägerelements eingebrachten Wärmeträgermediums, ausgebildet ist. Die Spiegelelemente können beispielsweise jeweils ein Spiegelarray bilden.
Die weiter oben beschriebene Spiegelanordnung kann beispielsweise in einem Beleuchtungssystem einer Lithographieanlage verwendet werden, die zur Beleuchtung eines Objektfeldes dient, in dem ein Retikel angeordnet ist. Ein solches Beleuchtungssystem kann so ausgelegt werden, dass nur zwei Spiegelanordnungen benötigt werden, die eine Mehrzahl von Mikrospiegelelementen aufweisen. Eine im Strahlweg erste Spiegelanordnung kann hierbei als feldformendes Element in Form eines spekularen Reflektors ausgelegt sein und eine im Strahlweg zweite Spiegelanordnung kann zur Abbildung des spekularen Reflektors in die Austrittspupille des Beleuchtungssystems dienen, wie dies beispielsweise in der DE 10317667 A1 beschrieben ist. Die erste und die zweite Spiegelanordnung können insbesondere als Facettenspiegel ausgebildet sein.
Gegenüber Beleuchtungssystemen mit mindestens drei Spiegelanordnungen hat das in der DE 10317667 A1 beschriebene Beleuchtungssystem den Vorteil einer besseren Transmission und damit einer höheren Produktivität der Lithographieanlage. Für die Erzeugung von bestimmten Beleuchtungseinstellungen ist es u.a. bei einem derartigen Beleuchtungssystem für die Systemperformance nicht hilfreich, wenn Licht, das von den Spiegelelementen der ersten Spiegelanordnung reflektiert wird, in das Objektfeld des Beleuchtungssystems gelangt.
Für das Abfangen von Licht bzw. Strahlung kann grundsätzlich eine Strahlfalle verwendet werden, der die unerwünschte Strahlung zugeführt wird. In der DE 10 2015 210 041 A1 wird vorgeschlagen, zu diesem Zweck wenigstens eine Lamellenanordnung zu verwenden, die wenigstens eine reflektierende Lamelle aufweist. Die Lamellenanordnung ist derart angeordnet, dass sie im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage wenigstens zeitweise auf die Lamellenanordnung auftreffendes, nicht zum Nutzlichtschlauch gehörendes Licht zu wenigstens einer Strahlfalle hin reflektiert.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spiegelanordnung bereitzustellen, die unerwünschte Strahlung absorbiert und hierbei die optische Leistungsfähigkeit der Spiegelanordnung möglichst wenig beeinflusst. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein Lithographiesystem, insbesondere eine Lithographieanlage, mit mindestens einer solchen Spiegelanordnung bereitzustellen.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch eine Spiegelanordnung der eingangs genannten Art, bei der zur Absorption von auftreffender Strahlung in mindestens einer der Einsatzöffnungen kein Trägerelement (und auch kein Dummy-Trägerelemnt) aufgenommen ist und/oder bei der zur Absorption von auftreffender Strahlung in mindestens einer der Einsatzöffnungen ein Dummy-Trägerelement aufgenommen ist, das kein Spiegelelement trägt.
Die erfindungsgemäße Spiegelanordnung weist somit eine Anzahl von Einsatzöffnungen auf, die größer ist als die Anzahl von Trägerelementen mit daran angebrachten Spiegelelementen, die in die Einsatzöffnungen eingesetzt sind. Die mindestens eine Einsatzöffnung, in der kein Trägerelement aufgenommen ist, kann als Strahlfalle dienen und/oder das mindestens eine Dummy-Trägerelement, das kein Spiegelelement trägt, kann als Strahlfalle dienen. Das Dummy-Trägerelement, das kein Spiegelelement trägt, weist typischerweise einen Sitzabschnitt auf, der in die Einsatzöffnung eintaucht und identisch oder ähnlich zu einem Sitzabschnitt eines Trägerelements ausgebildet ist, das ein Spiegelelement trägt. Die Anzahl der Strahlfallen, d.h. der Einsatzöffnungen ohne Trägerelement bzw. der Dummy-Trägerelemente, die kein Spiegelelement tragen, kann in Abhängigkeit davon, wieviel Leistung abgeführt werden soll, bei der Herstellung der Spiegelanordnung praktisch beliebig vorgegeben werden. Auch kann die Anzahl an Strahlfallen ggf. nach der Herstellung der Spiegelanordnung variiert werden, da die Trägerelemente typischerweise lösbar mit der Fassungsanordnung verbunden sind und daher einzelne Trägerelemente entfernt werden können bzw. Trägerelemente, die ein Spiegelelement tragen, gegen Dummy-Trägerelemente, die keine Spiegelelemente tragen, ausgetauscht werden können.
Wie weiter oben beschrieben wurde, kann für die Absorption von Strahlung grundsätzlich ein eigenes Bauteil in Form einer Strahlfalle dienen, das von der Spiegelanordnung thermisch entkoppelt ist. Die Absorption von Strahlung mittels eines separaten, als Strahlfalle dienenden Bauteils ist aber nicht in jedem Fall möglich, da die zu absorbierende Strahlung zu der Strahlfalle gelenkt werden muss. Für den Fall, dass es sich bei der erfindungsgemäßen Spiegelanordnung um die zweite Spiegelanordnung eines Beleuchtungssystems handelt, das einen Teil der von einer ersten Spiegelanordnung des Beleuchtungssystems ausgehenden Strahlung absorbieren soll, damit diese nicht zum Retikel bzw. in das Objektfeld gelangt, besteht das Problem, dass die Spiegelelemente der ersten Spiegelanordnung, die typischerweise als Mikrospiegel ausgebildet sind, bei ihrer Aktuierung nur um einen vergleichsweise geringen Winkel verkippt werden können. Dies führt dazu, dass die von der ersten Spiegelanordnung ausgehende unerwünschte Strahlung in der Regel nicht auf eine separate Strahlfalle gelenkt werden kann, die thermisch von der zweiten Spiegelanordnung entkoppelt ist, da eine solche Strahlfalle durch den begrenzten Schaltbereich der Spiegelelemente der ersten Spiegelanordnung nicht erreicht werden kann. Um die unerwünschte Strahlung zur Strahlfalle zu lenken, müsste der Schaltbereich bzw. der Winkel, unter dem die Spiegelelemente der ersten Spiegelanordnung verkippt werden können, erhöht werden, was fertigungstechnisch problematisch ist.
Um trotz des begrenzten Schaltbereichs der Spiegelelemente der ersten Spiegelanordnung unerwünschte Strahlung aufnehmen zu können, ist es günstig, eine Strahlfalle an der Fassungsanordnung der zweiten Spiegelanordnung in der Nähe der Spiegelelemente der zweiten Spiegelanordnung zu platzieren. Eine solche Anordnung birgt jedoch die Gefahr, dass sich die Fassungsanordnung an der Stelle der Strahlfalle erwärmt und damit thermoelastisch verformt. Auf diese Weise wird die Positionsgenauigkeit der Spiegelelemente der zweiten Spiegelanordnung beeinträchtigt, an denen die auftreffende Strahlung reflektiert werden soll, was zur Folge hat, dass die Spiegelelemente die vorgesehene Position auf dem Retikel nicht mehr genau treffen bzw. thermal wegdriften.
Die erfindungsgemäße Spiegelanordnung ermöglicht es, auftreffende Strahlung aufzunehmen bzw. zu absorbieren, ohne hierbei die optische Performance der Spiegelanordnung signifikant zu beeinflussen: Die absorbierte Strahlung kann an der Einsatzöffnung bzw. an dem in die Einsatzöffnung aufgenommenen Dummy-Trägerelement effektiv aufgenommen bzw. absorbiert und abgeführt werden, sodass eine signifikante Erwärmung der Fassungsanordnung und somit ein thermales Driftverhalten der Spiegelelemente verhindert werden kann.
Für die Kühlung der als Strahlfalle dienenden Einsatzöffnung bzw. des als Strahlfalle dienenden Dummy-Trägerelements können bekannte Konzepte zur Kühlung von Spiegelelementen verwendet werden, wie sie beispielsweise in der eingangs zitierten DE 10 2014 219 770 A1 beschrieben sind, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Bei der Realisierung der Strahlfalle kann bei der weiter oben beschriebenen Spiegelanordnung auf bereits vorhandene Komponenten der Spiegelanordnung zurückgegriffen werden. Es ist somit nicht erforderlich, eine Strahlfalle und ein zugehöriges Kühlkonzept für die Strahlfalle neu zu entwickeln bzw. zu fertigen. Für die Kühlung der Spiegelelemente und der als Strahlfalle dienenden Einsatzöffnung bzw. des als Strahlfalle dienenden Dummy-Trägerelements kann insbesondere ein- und dieselbe Kühleinrichtung bzw. ein- und dasselbe Kühlsystem verwendet werden. Auf diese Weise kann die Erwärmung der Fassungsanordnung im Bereich der Strahlfalle sehr gering gehalten werden (in derselben Größenordnung wie wenn dort ein Spiegelelement integriert wäre). Zudem können ein effizientes Kühlsystem und dadurch eine geringe Thermaldeformation der Fassungsanordnung realisiert werden, wodurch ein thermales Driftverhalten der Spiegelelemente verhindert wird.
Bei einer Ausführungsform weist die Spiegelanordnung mindestens eine Kanaleinrichtung zur Führung eines Kühlmediums auf, die in der Fassungsanordnung im Bereich mindestens einer Einsatzöffnung, in der kein Trägerelement aufgenommen ist und/oder im Bereich eines Sitzabschnitts mindestens eines Dummy-Trägerelements ausgebildet ist. Mit Hilfe der Kanaleinrichtung kann effizient Wärme von der als Strahlfalle dienenden Einsatzöffnung bzw. von dem Dummy-Trägerelement abgeführt werden. Die Temperatur des durch die Kanaleinrichtung geführten Kühlmediums kann so abgestimmt werden, dass diese im Wesentlichen der Soll-Temperatur der Spiegelanordnung entspricht. Die Kanaleinrichtung kann beispielsweise auf die in der DE 10 2014 219 770 A1 für die Kühlung eines jeweiligen Spiegelelements beschriebene Weise ausgebildet sein. Wie dort beschrieben wurde, weist ein jeweiliges Trägerelement typischerweise einen Sitzabschnitt auf, der in die Einsatzöffnung eintaucht. Im Gegensatz zu dem dort beschriebenen Trägerelement ist an einem Kopfabschnitt des als Strahlfalle dienenden Dummy-Trägerelements jedoch kein Spiegelelement angebracht, vielmehr dient der Kopfabschnitt als Strahlfalle zur Absorption von Strahlung.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist eine Innenwandung mindestens einer Einsatzöffnung durch ein Buchsenelement gebildet, das in die Fassungsanordnung eingebunden ist. wobei bevorzugt die Kanaleinrichtung zur Führung des Kühlmediums zumindest abschnittsweise durch eine Ausnehmung gebildet ist, die sich im Bereich der Außenseite des Buchsenelements erstreckt.
Wie dies in der DE 10 2014 219 770 A1 beschrieben ist, kann die Kanaleinrichtung zur Führung des Kühlmediums bereitgestellt werden, indem diese zumindest abschnittsweise durch eine Ausnehmung gebildet ist, die sich im Bereich der Außenseite des Buchsenelements erstreckt, das beispielsweise in der Art eines Hohlkegels ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, zur Führung des Kühlmediums vorgesehene Rinnen- bzw. Kanalstrukturen auch in dem die Fassungsanordnung bildenden Grundkörper auszubilden. Auch ist es möglich, dass die Führung des Kühlmediums über ein unmittelbar in der Fassungsanordnung ausgebildete Kanaleinrichtung bzw. über ein Kanalsystem erfolgt, das mit der seitens des Buchsenelements bereitgestellten Kanaleinrichtung kommuniziert. Das in der Fassungsanordnung ausgebildete Kanalsystem kann derart gestaltet sein, dass über dieses eine parallele Kühlung der Umgebungsbereiche mehrerer Einsatzöffnungen bewerkstelligt wird. Insbesondere können mit dem Kanalsystem die Umgebungen aller Einsatzöffnungen, d.h. sowohl der Einsatzöffnungen, in die Spiegelelemente eingesetzt sind, als auch Einsatzöffnungen, in die kein Trägerelement eingebracht ist bzw. in denen ein Dummy-Trägerelement aufgenommen ist gekühlt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist mindestens eine Einsatzöffnung, in der kein Trägerelement aufgenommen ist, an ihrer Innenwandung eine Strahlung absorbierende Beschichtung und/oder eine Strahlung absorbierende Oberflächenstruktur auf. Für den Fall, dass in der Einsatzöffnung kein Trägerelement aufgenommen ist, trifft die Strahlung, die von der Spiegelanordnung nicht reflektiert werden soll, im Wesentlichen auf die Innenwandung der Einsatzöffnung, an der diese möglichst effizient absorbiert werden soll. Grundsätzlich absorbiert praktisch jedes Material EUV-Strahlung, d.h. es wird für die Absorption von EUV-Strahlung nicht zwingend eine absorbierende Beschichtung bzw. eine absorbierende Oberflächenstruktur an der Innenseite der Einsatzöffnung benötigt. Bei der auf die Spiegelanordnung bzw. auf die Strahlfalle auftreffenden Strahlung kann es sich aber auch Strahlung handeln, die größere Wellenlängen als im EUV-Wellenlängenbereich aufweist, die beispielsweise im VUV-, im UV-, im VIS- oder im IR-Wellenlängenbereich liegen. Insbesondere kann die von einer EUV-Lichtquelle erzeugte Strahlung Strahlungsanteile bei Wellenlängen aufweisen, die außerhalb des EUV-Wellenlängenbereichs liegen und die nicht innerhalb des Lithographiesystems propagieren sollten.
Insbesondere Strahlung in diesen Wellenlängenbereichen kann durch das Vorsehen einer Strahlung absorbierenden Beschichtung und/oder einer Strahlung absorbierenden Oberflächenstruktur, beispielsweise in Form von geeignet ausgebildeten Mikrostrukturen, wirksam absorbiert werden. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann die Innenwandung der Einsatzöffnung durch ein Buchsenelement gebildet sein, das an seiner Innenseite mit der absorbierenden Beschichtung bzw. mit der absorbierenden Oberflächenstruktur versehen ist, dies ist aber nicht zwingend erforderlich, d.h. die Innenwandung der Einsatzöffnung kann auch unmittelbar an der Fassungsanordnung ausgebildet sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eine Einsatzöffnung, in der kein Trägerelement aufgenommen ist, bevorzugt an einem den Spiegelelementen abgewandten Ende, gasdicht verschlossen. Wie dies in der DE 10 2014 219 770 A1 beschrieben ist, wird ein jeweiliges Trägerelement typischerweise in abdichtender (gasdichter) Weise in das Buchsenelement eingesetzt, um die Einsatzöffnung gasdicht zu verschließen. Auf diese Weise kann an der Seite der Spiegelanordnung, an der die Spiegelelemente angeordnet sind, ein Vakuum angelegt werden, ohne dass hierbei über den Fügebereich der Trägerelemente ein Gaszustrom aus dem rückwärtigen Bereich der Fassungsanordnung erfolgt, in dem typischerweise kein Vakuum angelegt wird. Für den Fall, dass kein Trägerelement in der Einsatzöffnung aufgenommen ist, ist es aus demselben Grund günstig, die Einsatzöffnung gasdicht zu verschließen. Dies kann beispielsweise durch das Einsetzen einer Dichtung, z.B. in Form eines Stopfens, in das weiter oben beschriebene Buchsenelement erreicht werden, oder dadurch, dass das Buchsenelement topfförmig ausgebildet ist und einen Boden aufweist, der die Einsatzöffnung gasdicht verschließt.
Es ist in der Regel günstig, wenn die Einsatzöffnung an ihrer den Spiegelelementen abgewandten und nicht an ihrer den Spiegelelementen zugewandten Seite gasdicht verschlossen wird, um einen möglichst großen Flächenbereich der Innenwandung der Einsatzöffnung als Strahlfalle nutzen zu können. Insbesondere können auch Strahlungsanteile, die beim ersten Auftreffen auf die Innenwandung nicht absorbiert, sondern unerwünschter Weise reflektiert wurden, mehrfach in der Einsatzöffnung reflektiert werden und erneut auf die Innenwandung treffen, um vollständig absorbiert zu werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist mindestens ein Dummy-Trägerelement einen Kopfbereich auf, der über die Einsatzöffnung übersteht, wobei der Kopfbereich bevorzugt weiter über die Einsatzöffnung übersteht als die Kopfbereiche der Trägerelemente, die ein Spiegelelement tragen. Die Spiegelelemente sind in der Regel block- oder quaderartig ausgebildet. Insbesondere wenn es sich bei den Spiegelelementen um MEMS-Spiegelmodule handelt (s.u.) weisen diese eine nicht zu vernachlässigende Dicke auf, da neben den verkippbaren Mikrospiegeln auch die Steuerlogik in den Spiegelelementen aufgenommen werden muss. Um die Strahlung mittels des Dummy-Trägerelements effizient zu absorbieren, ist es daher vorteilhaft, wenn der Kopfbereich des Dummy-Trägerelements weiter über die Einsatzöffnung übersteht als bei denjenigen Trägerelementen, die ein Spiegelelement tragen. Insbesondere kann der Kopfbereich bzw. dessen Stirnseite so weit über die Einsatzöffnung überstehen, dass er ungefähr bündig mit der Oberseite der Spiegelelemente (in unverkippter Stellung) abschließt.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Dummy-Trägerelement an einem über die Einsatzöffnung überstehenden Kopfbereich, insbesondere an einer Stirnseite des Kopfbereichs, eine absorbierende Beschichtung und/oder eine absorbierende Oberflächenstruktur auf. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist dies insbesondere günstig, um auftreffende Strahlung bei größeren Wellenlängen als im EUV-Wellenlängenbereich zu absorbieren. Für den Fall, dass ein Dummy-Trägerelement in der Einsatzöffnung aufgenommen ist, weist das Dummy-Trägerelement typischerweise einen Kopfbereich auf, der über die Einsatzöffnung vorsteht und auf den ein Großteil der Strahlung trifft, die von dem Dummy-Trägerelement absorbiert werden soll. An dem überstehenden Kopfbereich, insbesondere an dessen Stirnseite, kann eine absorbierende Beschichtung und/oder eine absorbierende Oberflächenstruktur vorgesehen sein, dies ist aber nicht zwingend erforderlich.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das mindestens eine Dummy-Trägerelement zumindest in dem Kopfbereich, insbesondere vollständig, massiv ausgebildet. Durch die massive Ausbildung des Dummy-Trägerelements kann eine effektive Wärmeableitung sichergestellt werden. Die Trägerelemente, die ein Spiegelelement tragen, weisen hingegen in der Regel einen Durchgangskanal zur Durchführung von Anschluss- und Steuerleitungen durch das Trägerelement auf, um auf diese Weise die in die Spiegelelemente eingebundenen Aktuatoren mit einem elektronischen Ansteuerungssystem zu verbinden.
Bei einer Weiterbildung ist in dem Dummy-Trägerelement ein abgeschlossenes Kanalsystem gebildet, in das ein Kühlmedium eingebracht ist, das in Verbindung mit einem Wechsel des Aggregatszustands einen Wärmetransfer von dem Kopfbereich in den Sitzabschnitt des Dummy-Trägerelements bewirkt. Ein solches abgeschlossenes Kanalsystem, in das ein Kühlmedium eingebracht ist, kann beispielsweise auf dem Prinzip einer Heatpipe beruhen.
Bei einer alternativen Weiterbildung weist das Dummy-Trägerelement ein Kanalsystem zur Führung des Kühlmediums auf, das einen Einlass für das Kühlmedium und einen Auslass für das Kühlmedium umfasst. Im Gegensatz zur weiter oben beschriebenen Ausführungsform ist das Kanalsystem in diesem Fall nicht geschlossen, d.h. das Dummy-Trägerelement wird direkt gekühlt. Auf diese Weise kann der Wärmepfad von der Wärmequelle (der Oberfläche, auf welche die Strahlung auftrifft) bis zum Kühlmedium reduziert bzw. möglichst kurz gehalten werden. Typischerweise ist das Kanalsystem des Dummy-Trägerelements zur Zuführung des Kühlmediums in den Kopfbereich des Dummy-Trägerelements und zur Abführung des Kühlmediums aus dem Kopfbereich des Dummy-Trägerelements ausgebildet.
Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist die Spiegelanordnung ausgebildet, den Einlass und den Auslass des Kanalsystems fluiddicht mit der Kanaleinrichtung der Fassungsanordnung oder mit einer Kanaleinrichtung eines benachbart zur Fassungsanordnung angeordneten Kühlkörpers zu verbinden.
Im ersten weiter oben beschriebenen Fall weist die Fassungsanordnung eine Kanaleinrichtung auf, die eine Zuführungsöffnung zur Zuführung des Kühlmediums zu dem Einlass und eine Abführungsöffnung zur Abführung des Kühlmediums von dem Auslass des Kanalsystems des Dummy-Trägerelements umfasst. Die Abdichtung zwischen dem Dummy-Trägerelement und der Kanaleinrichtung der Fassungsanordnung kann beispielsweise mit Hilfe von radialen Dichtungen erfolgen, wenn der Einlass und der Auslass des Kanalsystems an dem Sitzabschnitt des Trägerelements gebildet sind, oder mit Hilfe einer axialen Dichtungsanordnung, wenn der Einlass und der Auslass an dem Kopfbereich des Trägerelements seitlich versetzt zur Einsatzöffnung angeordnet sind.
Im zweiten weiter oben beschriebenen Fall werden der Einlass und der Auslass direkt mit einer Kanaleinrichtung eines benachbart zur Fassungsanordnung angeordneten Kühlkörpers verbunden und stehen typischerweise nicht mit der Kanaleinrichtung der Fassungsanordnung in fluiddichter Verbindung. Die fluiddichte Verbindung des Einlasses und des Auslasses des Dummy-Trägerelements mit der Kanaleinrichtung des Kühlkörpers kann mit Hilfe einer Dichtungsanordnung erfolgen. Die Dichtungsanordnung kann beispielsweise als axiale oder als radiale Dichtung ausgebildet sein.
Alternativ können der Einlass und der Auslass des Dummy-Trägerelements über Leitungen, beispielsweise über Schlauchverbindungen, mit einer externen Kühlvorrichtung bzw. mit einem externen Kühlkreislauf verbunden werden, um eine direkte Kühlung zu ermöglichen.
Wie in der DE 10 2014 219 770 A1 beschrieben ist, ist das (Dummy)Trägerelement vorzugsweise geometrisch so abgestimmt, dass dieses zumindest in dem in die Fassungsanordnung eintauchenden Sitzabschnitt einen für den Wärmetransfer hinreichenden, möglichst großen Querschnitt bereitstellt. Für das Trägerelement wird bevorzugt ein Werkstoff ausgewählt, der ein gutes Wärmeleitvermögen und eine moderate, vorzugsweise möglichst geringe Wärmeausdehnung aufweist, Als Werkstoff kommen beispielsweise Kupfer, Silizium, SiC, Molybdänlegierungen, Wolframlegierungen oder auch Edelstahl in Betracht. Der Sitzabschnitt des Trägerelements und die Innenwand der Einsatzöffnung sind bevorzugt konisch oder kegelartig ausgebildet, dies ist aber nicht zwingend erforderlich, beispielsweise können der Sitzabschnitt des Trägerelements und die Innenwand der Einsatzöffnung auch zylindrisch ausgebildet sein.
Bei dem Kühlmedium kann es sich beispielsweise um Wasser, ein wasserhaltiges Gemisch, Glykol, ein Gas oder ein Gasgemisch oder flüssiges CO₂ handeln, wobei bei letzterem der Phasenübergang von der flüssigen in die Gasphase z.B. in der weiter oben beschriebenen Heatpipe vorteilhaft genutzt werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Spiegelelemente als MEMS-Spiegelmodule ausgebildet. Ein MEMS-Spiegelmodul weist eine Mehrzahl von mikroelektromechanisch aktuierbaren Mikrospiegeln auf, die in der Regel in einer Rasteranordnung (Array) angeordnet sind. Wie weiter oben beschrieben wurde, sind die jeweiligen Mikrospiegel einzeln aktuierbar und können typischerweise um mindestens eine Achse, in der Regel um zwei Achsen verkippt werden. Die Anzahl der Mikrospiegel eines MEMS-Spiegelmoduls kann variieren, beispielsweise können z.B. 24x 24 oder 25 x 25 Mikrospiegel in einer Rasteranordnung angeordnet sein. Ein jeweiliges MEMS-Spiegelmodul umfasst typischerweise auch Logikelemente und mikromechanische Strukturen im Chipformat, um die Mikrospiegel anzusteuern bzw. zu aktuieren.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Mehrzahl von Spiegelelementen in einer Rasteranordnung angeordnet, wobei mindestens eine Einsatzöffnung, in der kein Trägerelement aufgenommen ist und/oder mindestens eine Einsatzöffnung, in der ein Dummy-Trägerelement aufgenommen ist, an einem seitlichen Rand der Rasteranordnung angeordnet ist. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es günstig, wenn die als Strahlfalle dienende Einsatzöffnung bzw. das als Strahlfalle dienende Trägerelement möglichst nahe an den Spiegelelementen der Spiegelanordnung angeordnet ist, da auf diese Weise der Schaltbereich der Spiegelelemente einer weiteren, im Strahlweg vorgelagerten Spiegelanordnung nicht vergrößert werden muss, um die an diesen reflektierte Strahlung in die jeweilige Strahlfalle der erfindungsgemäßen Spiegelanordnung zu lenken. Alternativ oder zusätzlich zur Anordnung der Strahlfalle(n) am seitlichen Rand der Rasteranordnung ist es auch möglich, die Strahlfalle(n) zwischen den Spiegelelementen der Rasteranordnung verteilt oder im Zentrum des Rasteranordnung zu platzieren.
Bei den weiter oben beschriebenen Kühlkonzepten ist es möglich, ein jeweiliges Trägerelement, das ein Spiegelelement trägt oder das als Strahlfalle dient, auszutauschen, ohne dass hierbei der Kühlkreislauf geöffnet bzw. unterbrochen werden muss.
Zur Fixierung der (Dummy-)Trägerelemente an der Fassungsanordnung kann ein Fixierabschnitt eines jeweiligen Trägerelements dienen, über den eine das Trägerelement in der Fassungsanordnung sichernde Haltekraft in das Trägerelement eingeleitet wird. Der Fixierabschnitt kann beispielsweise als Gewindeabschnitt ausgebildet sein, an dem eine Mutter sitzt, die im angezogenen Zustand die Haltekraft erzeugt. Die Ableitung der durch die Mutter erzeugten Haltekraft in die Fassungsanordnung kann z.B. unter Einbindung einer Feder erfolgen. Im Bereich des Fixierabschnitts kann auch eine Ausdrückmechanik ansetzen, die ein Herauspressen des Trägerelements aus der Fassungsanordnung „von unten“ ermöglicht.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Lithographiesystem, insbesondere eine Lithographieanlage, umfassend: mindestens eine Spiegelanordnung, wie sie weiter oben beschrieben ist, wobei die Spiegelanordnung bevorzugt in einem Beleuchtungssystem der Lithographieanlage angeordnet ist. Bei dem Lithographiesystem kann es sich um eine Lithographieanlage zur Belichtung eines Wafers oder um eine andere optische Anordnung für die Lithographie handeln, beispielsweise um ein Inspektionssystem, z.B. zur Inspektion von in der Lithographie verwendeten Masken, Wafern oder dergleichen. Bei dem Lithographiesystem kann es sich insbesondere um ein EUV-Lithographiesystem handeln, das für Nutzstrahlung für Wellenlängen im EUV-Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 30 nm ausgelegt ist.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Lithographiesystem eine weitere Spiegelanordnung, die eine Mehrzahl von weiteren Spiegelelementen aufweist, wobei die weitere Spiegelanordnung in dem Beleuchtungssystem im Strahlweg vor der Spiegelanordnung angeordnet ist und die Mehrzahl von weiteren Spiegelelementen ausgebildet sind, zu absorbierende Strahlung auf die mindestens eine Einsatzöffnung, in der kein Trägerelement aufgenommen ist und/oder auf die mindestens eine Einsatzöffnung, in der ein Dummy-Trägerelement aufgenommen ist, einzustrahlen. Die weitere Spiegelanordnung ist zudem ausgebildet, zu reflektierende Strahlung auf die Spiegelelemente der Spiegelanordnung einzustrahlen, um diese auf das Objektfeld bzw. das Retikel einzustrahlen. Bei den weiteren Spiegelelementen der weiteren Spiegelanordnung kann es sich beispielsweise um MEMS-Spiegelmodule handeln.
Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es in diesem Fall günstig, wenn die Spiegelelemente und die Einsatzöffnungen bzw. die Dummy-Trägerelemente, die als Strahlfalle dienen, möglichst benachbart zueinander angeordnet sind, damit die weiteren Spiegelelemente der weiteren Spiegelanordnung nicht zu weit verkippt werden müssen, um die zu absorbierende Strahlung zu den als Strahlfalle dienenden Einsatzöffnungen bzw. Dummy-Trägerelementen der erfindungsgemäßen Spiegelanordnung zu führen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie mit einem Beleuchtungssystem, die zwei Facettenspiegel aufweist,
2 eine perspektivische Darstellung einer Spiegelanordnung in Form des zweiten Facettenspiegels des Beleuchtungssystems von 1,
3 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf die in einer Rasteranordnung angeordneten Spiegelelemente des Facettenspiegels von 2, wobei am seitlichem Rand der Rasteranordnung mehrere Strahlfallen zur Absorption von Strahlung angeordnet sind,
4a eine schematische Darstellung der Spiegelanordnung von 3 mit einer Strahlfalle in Form einer Einsatzöffnung, in der kein Trägerelement aufgenommen ist,
4b eine schematische Schnittdarstellung der Spiegelanordnung von 3 mit einer Strahlfalle in Form eines Dummy-Trägerelements, das kein Spiegelelement trägt, sowie
5a,b schematische Darstellungen eines Dummy-Trägerelements mit einem darin eingebrachten Kanalsystem, das einen Einlass und einen Auslass für ein Kühlmedium aufweist.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer optischen Anordnung für die EUV-Lithographie in Form einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie (EUV-Lithographieanlage) beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie von deren Bestandteilen ist hierbei nicht einschränkend zu verstehen.
Eine Ausführung eines Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- bzw. Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.
Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst ein Projektionssystem 10. Das Projektionssystem 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektorspiegel 17 gebündelt. Bei dem Kollektorspiegel 17 kann es sich um einen Kollektorspiegel mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektorspiegels 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektorspiegel 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektorspiegel 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektorspiegel 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt. Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly`s Eye Integrator) bezeichnet. Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Das Projektionssystem 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst das Projektionssystem 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei dem Projektionssystem 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,4 oder 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, eine hoch reflektierende Beschichtung für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen.
2 zeigt die Spiegelanordnung in Form des zweiten Facettenspiegels 22 des Beleuchtungssystems 2 von 1 in einem Teilschnitt. Die Spiegelanordnung 22 weist eine Mehrzahl von in enger Nachbarschaft angeordneten, eine Konkavfläche bildenden und auf ein optisches Zentrum hin ausgerichteten Spiegelelementen 23 auf. Jedes der Spiegelelemente 23 dient zur Reflexion von elektromagnetischer Strahlung, genauer gesagt von EUV-Strahlung 16, die von den Facetten 21 des ersten Facettenspiegels 20 des Beleuchtungssystems 2 zu der Spiegelanordnung 22 in Form des zweiten Facettenspiegels reflektiert wird. Die Spiegelelemente 23 sind im gezeigten Beispiel als MEMS-Spiegelmodule ausgebildet. Ein jeweiliges MEMS-Spiegelmodul weist eine Anzahl von Mikrospiegeln auf, die in einem Raster (z.B. mit 25 x 25 Mikrospiegeln) angeordnet sind und die einzeln aktuiert, genauer gesagt verkippt, werden können. Ein jeweiliges Spiegelelement 23 in Form eines MEMS-Spiegelmoduls weist zu diesem Zweck Logikelemente und mikromechanischen Strukturen im Chipformat auf.
Die in 2 gezeigte Spiegelanordnung 22 umfasst auch eine Mehrzahl von Trägerelementen 24, die jeweils eines der Spiegelelemente 23 tragen. Die Spiegelanordnung 22 weist zudem eine Fassungsanordnung 25 auf, die konisch ausgebildete Einsatzöffnungen 26 umfasst, die zur Aufnahme jeweils eines der konisch geformten Trägerelemente 24 ausgebildet sind, die ein jeweiliges Spiegelelement 23 tragen. Die Fassungsanordnung 25 ist mehrteilig aufgebaut und weist mehrere geschichtet zusammengefügte Fassungsschalen auf. Für Details des Aufbaus der Spiegelanordnung 22, der Fixierung der Trägerelemente 24 an der Fassungsanordnung 25 und des Aufbaus der Fassungsanordnung 25 sei auf die DE 10 2014 219 770 A1 verwiesen.
3 zeigt die Spiegelanordnung 22 von 2 in einer Draufsicht auf die Spiegelelemente 23, genauer gesagt auf deren reflektierende Oberflächen bzw. Stirnseiten, die im gezeigten Beispiel eine quadratische Geometrie aufweisen. Es versteht sich, dass die Spiegelelemente 23 auch eine andere Geometrie aufweisen können. Wie in 3 ebenfalls zu erkennen ist, sind die Spiegelelemente 23 in einer Rasteranordnung 27 mit mehreren Zeilen und Spalten angeordnet. Am seitlichen Rand 27a der Rasteranordnung 27 sind in 3 gestrichelt dargestellte Rasterpositionen zu erkennen, an denen ebenfalls jeweils eine Einsatzöffnung 26 vorhanden ist, in die aber kein Spiegelelement 23 angeordnet ist. Die in 3 gezeigten Rasterpositionen am Rand der Rasteranordnung 27 dienen als Strahlfallen zur Absorption von EUV-Strahlung 16, die von den Facetten 21 des ersten Facettenspiegel 20 zu der Spiegelanordnung in Form des zweiten Facettenspiegels 22 reflektiert wird und nicht zum Retikel 7 gelangen soll. Das Auffangen bzw. die Absorption von Strahlung 16, die von bestimmten Facetten 21 des ersten Facettenspiegels 20 in einer jeweiligen zu diesem Zweck vorgesehenen Winkelstellung reflektiert wird, ist bei bestimmten Beleuchtungseinstellungen bzw. Betriebszuständen des Beleuchtungssystems 2 vorteilhaft.
Das Vorsehen von Strahlfallen am seitlichen Rand 27a der Rasteranordnung 27 der Spiegelelemente 23 ist günstig, da die Facetten 21 des ersten Facettenspiegels 20 zwar aktuiert (in der Regel verkippt) werden können, der bei der Aktuierung einstellbare Kippwinkel aber vergleichsweise klein ist. Es ist daher in der Regel nicht möglich, die von den Facetten 21 des ersten Facettenspiegels 20 ausgehende unerwünschte Strahlung 16 in eine Strahlfalle zu lenken, die neben dem zweiten Facettenspiegel 22 angeordnet ist. Der Schaltbereich der Facetten 21 des ersten Facettenspiegels 20 ist aber ausreichend, um die unerwünschte Strahlung an den seitlichen Rand 27a der Rasteranordnung 27 der Spiegelelemente 23 zu lenken, um diese dort auftreffende Strahlung 16 zu absorbieren. Alternativ oder zusätzlich zur Anordnung der Strahlfalle(n) am seitlichen Rand 27a der Rasteranordnung 27 ist es auch möglich, die Strahlfalle(n) zwischen den Spiegelelementen 23 der Rasteranordnung verteilt oder im Zentrum des Rasteranordnung 27 zu platzieren.
Um zu vermeiden, dass sich die Fassungsanordnung 25 bei der Absorption der Strahlung 16 deformiert und die Spiegelelemente 23 die auftreffende Strahlung 16 nicht mehr an die gewünschten Positionen des Retikels 7 umlenken, ist es erforderlich, die Fassungsanordnung 25 an den Rasterpositionen, die zur Absorption der Strahlung 16 dienen, effizient zu kühlen. Zwei Möglichkeiten für die effektive Kühlung bzw. für die Abführung der Wärme werden nachfolgend in Zusammenhang mit 4a und 4b beschrieben.
4a zeigt eine Strahlfalle in Form einer Einsatzöffnung 26, in der kein Trägerelement 24 aufgenommen ist, sowie zwei benachbarte Einsatzöffnungen 26, in denen jeweils ein Trägerelement 24 aufgenommen ist, das ein Spiegelelement 23 trägt. Wie in 4a zu erkennen ist, wird, tritt die zu absorbierende Strahlung 16 an einer den Spiegelelementen 23 zugewandten Seite der Fassungsanordnung 25 in die Einsatzöffnung 26 ein und wird an einer Innenwandung 26a der Einsatzöffnung 26 mehrfach reflektiert, wobei jeweils ein erheblicher Teil der zu absorbierenden Strahlung 16 an der Innenwandung 26a absorbiert wird. Die Innenwandung 26a der Einsatzöffnung 26 muss nicht zwingend eine konische Geometrie aufweisen, wie dies in 4a dargestellt ist, sondern kann auch eine zylindrische oder eine andere Geometrie haben.
Die Innenwandung 26a der Einsatzöffnung 26 ist im gezeigten Beispiel mit einer absorbierenden Beschichtung 28 für die auftreffende, zu absorbierende Strahlung 16 versehen. Alternativ oder zusätzlich kann die Innenwandung 26a der Einsatzöffnung 26 eine absorbierende Oberflächenstruktur aufweisen. Die absorbierende Beschichtung 28 ist im gezeigten Beispiel ausgebildet, von der Lichtquelle 3 erzeugte Strahlung zu absorbieren, die Wellenlängen von mehr als 30 nm aufweist, beispielsweise Strahlung im VUV-, UV-, VIS- oder IR-Wellenlängenbereich. Auch ohne eine absorbierende Beschichtung 28 bzw. Oberflächenstruktur absorbiert das Material der Innenwandung 26a der Einsatzöffnung 26 einen erheblichen Teil der auftreffenden Strahlung 16 bei Wellenlängen im EUV-Wellenlängenbereich.
Gemäß dem Kirchhoffschen Strahlungsgesetz gilt für die Emissivität ε (im vorliegenden Fall die Aufnahme der auftreffenden Strahlung durch die Strahlfalle aufgrund von Absorption), die Reflexion δ und die Transmission τ (jeweils in %): ε + δ + τ = 1. Alle drei Größen sind von der Wellenlänge und vom Einfallswinkel der auftreffenden Strahlung 16 abhängig, wobei diese Abhängigkeit bei der folgenden Betrachtung zur Vereinfachung vernachlässigt wird. Die effektive Emissivität ε_eff der Strahlfalle (entsprechend der effektiven Absorption der Strahlfalle) für die auftreffende Strahlung 16 hängt neben der Emissivität ε der Strahlfalle bei einer jeweiligen Reflexion an der Innenwandung 26a auch von der Anzahl der Reflexionen n an der Innenwandung 26a ab. Die effektive Emissivität ε_eff der Strahlfalle sollte im vorliegenden Fall möglichst nahe bei 1 liegen, damit die Strahlung 16, die in die Strahlfalle fällt, möglichst vollständig in Wärme umgewandelt wird, die mit Hilfe einer Kühlung abtransportiert werden kann.
Die effektive Emissivität ε_eff der Strahlfalle kann gemäß folgender Formel abgeschätzt werden: ε_eff = 1 - (1 - ε)ⁿ, In dieser Formel wurde der Einfluss des Einfallswinkels vernachlässigt und es wurde davon ausgegangen, dass für die Transmission τ = 0 gilt. Geht man beispielhaft von einer Emissivität ε der Strahlfalle bei einer Reflexion an der Innenwandung 26a von ca. 35% für die gesamte auftreffende Strahlung 16 (gemittelt über Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich und in anderen Wellenlängenbereichen) sowie einer Anzahl von Reflexionen von n = 3 aus, ergibt sich für die effektive Emissivität ε_eff = 72,5%. Wie weiter oben beschrieben wurde, wurde hierbei die Emissivität ε über alle Wellenlängen der auftreffenden Strahlung 16 gemittelt. Die Emissivität ε und somit auch die effektive Emissivität ε_eff der Strahlfalle für die auftreffende Strahlung 16 im EUV-Wellenlängenbereich ist deutlich größer als der hier berechnete Wert.
Um die absorbierte Strahlung 16 effektiv abzuführen, weist die Fassungsanordnung 25 eine Kanaleinrichtung 29 in Form eines Kanalsystems auf, die zur Führung eines Kühlmediums 30 dient, bei dem es sich im gezeigten Beispiel um Kühlwasser handelt. Alternativ können auch andere Kühlmedien verwendet werden, beispielsweise wasserhaltige Gemische, Glykol, Gase oder Gasgemische oder (flüssiges) CO₂. Die Innenwandung 26a der Einsatzöffnung 26 ist bei dem in 4a gezeigten Beispiel durch ein Buchsenelement 31 gebildet, das in die Fassungsanordnung 25 eingebunden ist. Die Kanaleinrichtung 29 zur Führung des Kühlmediums 30 ist im gezeigten Beispiel abschnittsweise durch eine Ausnehmung 29a gebildet, die sich im Bereich der Außenseite des Buchsenelements 31 erstreckt. Für Details der Ausgestaltung der Kanaleinrichtung 29 sowie des Zusammenwirkens mit dem Buchsenelement 31 sei auf die DE 10 2014 219 770 A1 verwiesen.
Das konisch ausgebildete Buchsenelement 31 weist an seinem den Spiegelelementen 23 abgewandten Ende einen Boden 31 a auf, der die Einsatzöffnung 26 gasdicht verschließt. Auf diese Weise kann an der Seite der Spiegelanordnung 22, an der die Spiegelelemente 23 angeordnet sind, ein Vakuum angelegt werden, ohne dass hierbei ein Gasstrom aus dem rückwärtigen Bereich der Fassungsanordnung 25 durch die Einsatzöffnung 26 zur Vorderseite der Spiegelanordnung 22 gelangen kann. Alternativ zu der in 4a dargestellten Lösung kann eine Dichtung, z.B. in der Art eines Stopfens oder dergleichen, verwendet werden, um die Einsatzöffnung 26 gasdicht zu verschließen. Auch die Trägerelemente 24 sind in abdichtender Weise in die jeweiligen Buchsenelemente 31 eingesetzt. Die Abdichtung wird durch Dichtungen in Form von O-Ringen 32 realisiert, die in entsprechende Ringnuten an den Trägerelementen 24 eingesetzt sind.
4b zeigt eine Darstellung analog zu 4a, bei der die Strahlfalle durch ein Dummy-Trägerelement 24' realisiert ist, das im Gegensatz zu den beiden anderen in 4b dargestellten Trägerelementen 24 kein Spiegelelement 23 trägt. Das Dummy-Trägerelement 24', das als Strahlfalle dient, weist einen Sitzabschnitt 33 auf, der in die Einsatzöffnung 26 hineinragt, sowie einen Kopfbereich 34', der über die Einsatzöffnung 26 in Richtung auf die Spiegelelemente 23 übersteht. Der Kopfbereich 34` steht weiter über die Einsatzöffnung 26 über als die Kopfbereiche 34 der benachbarten Trägerelemente 24, die jeweils ein Spiegelelement 23 tragen. Der weiter überstehende Kopfbereich 34' weist eine Stirnseite 35 auf, die bündig mit den Stirnseiten bzw. den reflektierenden Oberflächen der benachbarten Spiegelelemente 23 abschließt. Hierdurch sowie durch das Vorsehen einer absorbierenden Oberflächenstruktur 36 an der Stirnseite 35 des Kopfbereichs 34` kann die auf den Kopfbereich 34` des Dummy-Trägerelements 24' auftreffende Strahlung 16 effektiv absorbiert werden. Die Absorption der auftreffenden Strahlung 16 an der Stirnseite 35 des Kopfbereichs 34` sollte bei mehr als 70% liegen.
Um die absorbierte Wärme effektiv von dem Kopfbereich 34` des Dummy-Trägerelements 24' abzuführen, ist in dem Dummy-Trägerelement 24`, genauer gesagt in dem Sitzabschnitt 33, ein abgeschlossenes Kanalsystem 37 gebildet, in das ein Kühlmedium 38 eingebracht ist, das in Verbindung mit einem Wechsel des Aggregatszustands einen Wärmetransfer von dem Kopfbereich 34' in den Sitzabschnitt 33 des Dummy-Trägerelements 24' bewirkt (sog. Heatpipe). Bei dem Kühlmedium 38 kann es sich beispielsweise um CO₂ handeln. Wie in 4b zu erkennen ist, ist das abgeschlossene Kanalsystem 37 auf den Sitzabschnitt 33 des Dummy-Trägerelements 24' beschränkt, d.h. der Kopfbereich 34` des Dummy-Trägerelements 24' ist massiv ausgebildet, dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Im Gegensatz dazu weisen die Trägerelemente 24, die ein Spiegelelement 23 tragen, jeweils einen Durchgangskanal 39 zur Durchführung von Anschluss- und Steuerleitungen durch das Trägerelement 24 auf, um auf diese Weise die in die Spiegelelemente eingebundenen Aktuatoren mit einem elektronischen Ansteuerungssystem zu verbinden.
Anders als dies in 4b dargestellt ist, kann das Dummy-Trägerelement 24' auch vollständig massiv ausgebildet sein, d.h. dieses weist keine Hohlräume auf. In beiden Fällen wird das Dummy-Trägerelement 24' auf die in Zusammenhang mit 4a beschriebene Weise gekühlt, d.h. mit Hilfe der Kanaleinrichtung 29, die zur Führung des Kühlmediums 30 ausgebildet ist und die abschnittsweise durch eine Ausnehmung 29a gebildet ist, die sich im Bereich der Außenseite des Buchsenelements 31 erstreckt.
Alternativ ist es möglich, dass das Kanalsystem 37` in dem Dummy-Trägerelement 24' nicht abgeschlossen ist, sondern einen Einlass 40 für das Kühlmedium 38 und einen Auslass 41 für das Kühlmedium 38 aufweist, wie dies in 5a,b dargestellt ist, die jeweils ein Detail der Spiegelanordnung 22 zeigen. Bei den in 5a,b gezeigten Beispielen steht das Kanalsystem 37' des Dummy-Trägerelements 24' nicht über den Einlass 40 und den Auslass 41 in Fluidverbindung mit der Kanaleinrichtung 29 der Fassungsanordnung 25.
Bei dem in 5a gezeigten Beispiel wird das Kühlmedium 38 dem Einlass 40, der an einem über die Einsatzöffnung 26 überstehenden Fixierabschnitt 42 des Dummy-Trägerelements 24' gebildet ist, über eine nicht bildlich dargestellte Zuführungsleitung von einer externen Kühleinrichtung zugeführt und über eine nicht bildlich dargestellte Abführungsleitung von dem Auslass 41 abgeführt und zu der externen Kühleinrichtung transportiert. Der Auslass 41 ist ebenfalls an dem über die Einsatzöffnung 26 überstehenden Fixierabschnitt 42 des Dummy-Trägerelements 24' gebildet.
Bei dem in 5b gezeigten Beispiel ist benachbart zur Fassungsanordnung 25 ein Kühlkörper 43 angeordnet, der ein Kanalsystem 29 aufweist, das ähnlich zu dem Kanalsystem 29 der Fassungsanordnung 25 ausgebildet ist, um dem Einlass 40 des Dummy-Trägerelements 24' das Kühlmedium 38 zuzuführen und dieses vom Auslass 41 des Dummy-Trägerelements 24' abzuführen. Durch das Führen des Kühlmediums 38 in dem zusätzlichen Kühlkörper 43 können thermische Deformationen der Fassungsanordnung 25 verringert werden. Bei dem in 5b gezeigten Fall ist es günstig bzw. erforderlich, den Einlass 40 und den Auslass 41 mit Hilfe von nicht bildlich dargestellten Dichtungen abzudichten. Zu diesem Zweck kann eine radiales und/oder axiales Dichtungskonzept verwendet werden. Bei geeigneter Auslegung der jeweiligen Dichtungen, z.B. in der Art eines geeigneten Adapters oder dergleichen, kann ggf. ein Austausch des Dummy-Trägerelements 24' vorgenommen werden, ohne dass zu diesem Zweck der Transport des Kühlmediums 38 unterbrochen werden muss. Insbesondere kann bei der Fixierung des Dummy-Trägerelements 24' in der Fassungsanordnung 25 eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Einlass 40 und dem Auslass 41 und der Kanaleinrichtung 29 des Kühlkörpers 43 hergestellt werden.
Anders als dies in 5a,b dargestellt ist, können der Einlass 40 und der Auslass 41 des Kanalsystems 37' des Dummy-Trägerelements 24' auch fluiddicht mit der Kanaleinrichtung 29 der Fassungsanordnung 25 verbunden werden. In diesem Fall werden der Einlass 40 und der Auslass 41 nicht an dem Fixierabschnitt 42 des Dummy-Trägerelements 24', sondern beispielsweise seitlich an dem Sitzabschnitt 33 des Dummy-Trägerelements 24' gegenüberliegend zur Innenseite 26a der Einsatzöffnung 26 angebracht. Auf das in 4b gezeigte Buchsenelement 31 wird hierbei verzichtet. Eine Zuführungsöffnung der Kanaleinrichtung 29 der Fassungsanordnung 25 mündet in diesem Fall in einen Ringraum, der zwischen dem Dummy-Trägerelement 24' und der Innenseite 26a der Einsatzöffnung 26 gebildet ist. Die Kanaleinrichtung 29 der Fassungsanordnung 25 weist in diesem Fall auch eine Abführungsöffnung für das Kühlmedium 38 auf, die in einen (weiteren) Ringraum mündet, in den der Auslass 41 des Dummy-Trägerelements 24' mündet. Die Abdichtung der Ringräume kann mit Hilfe von radialen Dichtungen, z.B. in Form von O-Ringen oder dergleichen, vorgenommen werden.
Alternativ können der Einlass 40 und der Auslass 41 der Kanaleinrichtung 37' des Dummy-Trägerelements 24' auch am Kopfbereich 34` des Dummy-Trägerelements 24' ausgebildet sein, und zwar an einer der Stirnseite der Fassungsanordnung 25 zugewandten Seite des Kopfbereichs 34'seitlich versetzt zur Einsatzöffnung 26. In diesem Fall münden eine Zuführungsöffnung und eine Abführungsöffnung der Kanaleinrichtung 29 der Fassungsanordnung 25 in einen jeweiligen Zwischenraum, in den der Einlass 40 bzw. der Auslass 41 des Kanalsystems 37' des Dummy-Trägerelements 24' mündet. Die jeweiligen Zwischenräume können in diesem Fall durch eine axiale Dichtungsanordnung gegenüber der Umgebung abgedichtet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013205214 B4 [0005]
DE 102014219770 A1 [0006, 0016, 0017, 0019, 0022, 0033, 0059, 0067]
DE 10317667 A1 [0007, 0008]
DE 102015210041 A1 [0009]

Claims

Spiegelanordnung (22), insbesondere für ein Lithographiesystem (1), umfassend: eine Mehrzahl von Spiegelelementen (23) zur Reflexion von Strahlung (16), eine Mehrzahl von Trägerelementen (24), die jeweils eines der Spiegelelemente (23) tragen, eine Fassungsanordnung (25), die Einsatzöffnungen (26) aufweist, die zur Aufnahme jeweils eines der Trägerelemente (24) ausgebildet sind, wobei die Mehrzahl von Trägerelementen (24), die jeweils eines der Spiegelelemente (23) tragen, in den Einsatzöffnungen (26) der Fassungsanordnung (25) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Absorption von Strahlung (16) in mindestens einer der Einsatzöffnungen (26) kein Trägerelement (24) aufgenommen ist und/oder dass zur Absorption von Strahlung (16) in mindestens einer der Einsatzöffnungen (26) ein Dummy-Trägerelement (24') aufgenommen ist, das kein Spiegelelement (23) trägt.
Spiegelanordnung nach Anspruch 1, weiter umfassend: eine Kanaleinrichtung (29) zur Führung eines Kühlmediums (30), die in der Fassungsanordnung (25) im Bereich mindestens einer Einsatzöffnung (26), in der kein Trägerelement (24) aufgenommen ist, und/oder im Bereich eines Sitzabschnitts (33) mindestens eines Dummy-Trägerelements (24`) ausgebildet ist.
Spiegelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Innenwandung (26a) mindestens einer Einsatzöffnung (26) durch ein Buchsenelement (31) gebildet ist, das in die Fassungsanordnung (25) eingebunden ist, wobei bevorzugt die Kanaleinrichtung (29) zur Führung des Kühlmediums (30) zumindest abschnittsweise durch eine Ausnehmung (29a) gebildet ist, die sich im Bereich der Außenseite des Buchsenelements (31) erstreckt.
Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der mindestens eine Einsatzöffnung (26), in der kein Trägerelement (24) aufgenommen ist, an ihrer Innenwandung (26a) eine Strahlung (16) absorbierende Beschichtung (28) und/oder eine Strahlung (16) absorbierende Oberflächenstruktur aufweist.
Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der mindestens eine Einsatzöffnung (26), in der kein Trägerelement (24) aufgenommen ist, bevorzugt an einem den Spiegelelementen (23) abgewandten Ende, gasdicht verschlossen ist.
Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein Dummy-Trägerelement (24') einen Kopfbereich (34') aufweist, der über die Einsatzöffnung (26) in Richtung auf die Spiegelelemente (23) übersteht, wobei der Kopfbereich (34) bevorzugt weiter über die Einsatzöffnung (26) übersteht als Kopfbereiche (34) der Trägerelemente (24), die ein Spiegelelement (23) tragen.
Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Dummy-Trägerelement (24`) an einem über die Einsatzöffnung (26) überstehenden Kopfbereich (34`), insbesondere an einer Stirnseite (35) des Kopfbereichs (34`), eine absorbierende Beschichtung und/oder eine absorbierende Oberflächenstruktur (36) aufweist.
Spiegelanordnung nach Anspruch 6 oder 7, bei dem das mindestens eine Dummy-Trägerelement (24') zumindest in dem Kopfbereich (34`), insbesondere vollständig, massiv ausgebildet ist.
Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem in dem Dummy-Trägerelement (24') ein abgeschlossenes Kanalsystem (37) gebildet ist, in das ein Kühlmedium (38) eingebracht ist, das in Verbindung mit einem Wechsel des Aggregatszustands einen Wärmetransfer von dem Kopfbereich (34') in den Sitzabschnitt (33) des Trägerelements (24') bewirkt.
Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der das Dummy-Trägerelement (24') ein Kanalsystem (37') zur Führung des Kühlmediums (38) aufweist, das einen Einlass (40) für das Kühlmedium (38) und einen Auslass (41) für das Kühlmedium (38) umfasst.
Spiegelanordnung nach Anspruch 10, die ausgebildet ist, den Einlass (40) und den Auslass (41) des Kanalsystems (37') fluiddicht mit der Kanaleinrichtung (29) der Fassungsanordnung (25) oder mit einer Kanaleinrichtung (29) eines benachbart zur Fassungsanordnung (25) angeordneten Kühlkörpers (43) zu verbinden.
Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Spiegelelemente (23) als MEMS-Spiegelmodule ausgebildet sind.
Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Mehrzahl von Spiegelelementen (23) in einer Rasteranordnung (27) angeordnet ist, wobei mindestens eine Einsatzöffnung (26), in der kein Trägerelement (24) aufgenommen ist und/oder mindestens eine Einsatzöffnung (26), in der ein Dummy-Trägerelement (24') aufgenommen ist, an einem seitlichen Rand der Rasteranordnung (27) angeordnet ist.
Lithographiesystem, insbesondere Lithographieanlage (1), umfassend: mindestens eine Spiegelanordnung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die bevorzugt in einem Beleuchtungssystem (2) zur Beleuchtung eines Retikels (7) angeordnet ist.
Lithographiesystem nach Anspruch 12, weiter umfassend: eine weitere Spiegelanordnung (20), die eine Mehrzahl von weiteren Spiegelelementen (21) aufweist, wobei die weitere Spiegelanordnung (20) in dem Beleuchtungssystem (2) im Strahlweg vor der Spiegelanordnung (22) angeordnet ist und die Mehrzahl von weiteren Spiegelelementen (21) ausgebildet sind, zu absorbierende Strahlung (16) auf die mindestens eine Einsatzöffnung (26), in der kein Trägerelement (24) aufgenommen ist und/oder auf die mindestens eine Einsatzöffnung (26), in der ein Dummy-Trägerelement (24') aufgenommen ist, einzustrahlen.