DE102023200390A1

DE102023200390A1 - Adaptiver Spiegel mit temperierten Aktuatoren

Info

Publication number: DE102023200390A1
Application number: DE102023200390.2A
Authority: DE
Inventors: Johannes Lippert; Andreas Raba
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2023-03-03
Filing date: 2023-03-03
Publication date: 2024-03-14

Abstract

Die Erfindung betrifft Adaptiver Spiegel (100) für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage (600),mit einem Spiegelsubstrat (101),mit einer optischen Wirkfläche (102),mit einem Reflexionsschichtsystem (103) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (102) auftreffender elektromagnetischer Strahlung,mit mindestens einem Aktuator (104), der einenends an einer ersten Fügestelle (106) mit dem Spiegelsubstrat (101) und anderenends an einer zweiten Fügestelle (107) mit einer Rückplatte (105) verbunden ist, wobei das Spiegelsubstrat (101) und die Rückplatte (105) an mindestens einer dritten Fügestelle (106a) miteinander verbunden sind . An mindestens eine der Fügestellen (106, 106a, 107) ist ein Temperierelement (108, 108a) angeordnet zum Temperieren des Aktuators (104).

Description

Die Erfindung betrifft einen adaptiven Spiegel für einen Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einem Spiegelsubstrat, mit einer optischen Wirkfläche, mit einem Reflexionsschichtsystem zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche auftreffender elektromagnetische Strahlung, mit mindestens einem Aktuator, der einenends an einer ersten Fügestelle mit dem Spiegelsubstrat und anderenends an einer zweiten Fügestelle mit einer Rückplatte verbunden ist, wobei das Spiegelsubstrat und die Rückplatte mittels mindestens einer dritten Fügestelle miteinander verbunden sind.
Projektionsbelichtungsanlagen werden zur Erzeugung feinster Strukturen, insbesondere auf Halbleiterbauelementen oder anderen mikrostrukturierten Bauteilen verwendet. Das Funktionsprinzip der genannten Anlagen beruht dabei darauf, mittels einer in der Regel verkleinernden Abbildung von Strukturen auf einer Maske, einem sogenannten Retikel, auf einem mit photosensitivem Material versehenen zu strukturierenden Element, einem sogenannten Wafer, feinste Strukturen bis in den Nanometerbereich zu erzeugen. Die minimalen Abmessungen der erzeugten Strukturen hängen dabei direkt von der Wellenlänge des verwendeten Lichts ab. Dieses wird zur optimalen Ausleuchtung des Retikels in einer Beleuchtungsoptik geformt. In jüngerer Zeit werden vermehrt Lichtquellen mit einer Emissionswellenlänge im Bereich weniger Nanometer, beispielsweise zwischen 1 nm und 120 nm, insbesondere im Bereich von 13,5 nm verwendet. Der beschriebene Wellenlängenbereich wird auch als EUV-Bereich bezeichnet.
Die mikrostrukturierten Bauteile werden außer mit im EUV-Bereich arbeitenden Systemen auch mit den im Markt etablierten DUV-Systemen mit einer Wellenlänge zwischen 100 nm und 300 nm, insbesondere von 193 nm hergestellt. Mit der Anforderung immer kleinere Strukturen herstellen zu können, sind auf die Anforderungen an die optische Korrektur in den Systemen weiter gestiegen. Mit jeder neuen Generation von Projektionsbelichtungsanlagen im EUV-Bereich oder DUV-Bereich wird zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Durchsatz erhöht, was typischerweise zu einer stärkeren thermischen Belastung und damit zu steigenden thermalverursachten Abbildungsfehlern führt.
Zur wenigstens teilweisen Kompensation der vorstehend beschriebenen Probleme sowie auch generell zur Erhöhung der Bildlagegenauigkeit und Bildqualität (sowohl entlang der optischen Achse bzw. in Lichtausbreitungsrichtung als auch in lateraler Richtung bzw. senkrecht zur optischen Achse oder Lichtausbreitungsrichtung) ist es insbesondere bekannt, einen oder mehrere Spiegel im optischen System als adaptiven Spiegel mit mindestens einem Aktuator, insbesondere einem Festkörperaktuator - beispielsweise aus einem piezoelektrischen Material oder elektrostriktiven Material, oder magnetostriktiven Material - auszugestalten, wobei beispielsweise über diese piezoelektrische Schicht hinweg ein elektrisches Feld mit lokal unterschiedlicher Stärke durch Anlegen einer elektrischen Spannung an beiderseitig zur piezoelektrischen Schicht angeordnete Elektroden erzeugt wird. Bei lokaler Verformung der piezoelektrischen Schicht verformt sich auch das Reflexionsschichtsystem des adaptiven Spiegels, so dass - durch geeignete Ansteuerung der Elektroden (ggf. auch zeitlich veränderlich) - Abbildungsfehler wenigstens teilweise kompensiert werden können. Die Verformung des Reflexionsschichtsystem kann auch generell eingesetzt werden, um den mikrolithographischen Abbildungsprozess weiter zu optimieren. Alle diese Aktuatortypen weisen einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (= CTE) ungleich null auf, der üblicherweise unterschiedlich zum Ausdehnungskoeffizienten des umgebenden Spiegelmaterials ist. Zudem sind die Aktuatoreigenschaften, beispielsweise die Abhängigkeit der Dehnung vom angelegten elektrischen Feld, temperaturabhängig.
Bisher ist es im Stand der Technik bekannt Temperierelemente in das Spiegelsubstrat oder in die Rückplatte in Form von Leitungen oder Platten zu integrieren. Weiterhin ist es aus der DE 10 2020 210 026 A1 bekannt, eine Heizeinheit an der der optischen Wirkfläche abgewandten Rückseite des Aktuators anzuordnen.
Weiterhin ist es notwendig adaptive Spiegel reparieren zu können, insbesondere Aktuatoren tauschen zu können. Im Stand der Technik ist es bisher aufwendig das Spiegelsubstrat von der Rückplatte oder aber auch die Aktuatoren von dem Spiegelsubstrat oder auch der Rückplatte zu lösen.
Es ist Aufgabe dieser Erfindung die oben genannten Nachteile zu überwinden oder zumindest zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch einen adaptiven Spiegel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der adaptive Spiegel zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass an mindestens eine der Fügestellen ein Temperierelement angeordnet. Dies ermöglicht gezielt die Temperatur des mindestens einen temperierten Aktuators konstant zu halten, so dass temperaturinduzierte Effekte des Aktuators reduziert oder explizit gesteuert werden können. Insbesondere können die Schwankungen des Wärmeeintrags durch die an der optischen Fläche absorbierten Strahlung egalisiert oder zumindest reduziert werden. Zudem ist auch eine direktere Temperierung möglich, sodass bei der Regelung der Temperatur der Aktuatoren eine einfachere Regelung möglich ist. Weiterhin kann das mindestens eine Temperierelement auch oder ausschließlich dafür genutzt werden, um die Verbindung zwischen dem ihm zugeordneten Aktuator und der jeweiligen Fügestelle und/oder zwischen dem Spiegelsubstrat und der dritten Fügestelle zu lösen. In anderen Worten kann das Temperierelement, derart die Fügestelle erwärmen, dass das Haftmittel, zwischen dem Aktuator und dem Spiegelsubstrat und/oder der Rückplatte oder zwischen dem Spiegelsubstrat und der Rückplatte geschmolzen und die Verbindung damit gelöst wird. Die Aktuatoren können dabei bevorzugt Festkörperaktuatoren sein, d. h. aus piezostriktivem, magnetostriktivem, photostriktiven oder elektrorestriktiven Material gebildet sein. Die Aktuatoren sind bevorzugt in regelmäßigem Abstand zueinander angeordnet, können aber auch in beliebigem Abstand zueinander angeordnet sein, derart, dass zwischen zwei benachbarten Aktuatoren ein Zwischenraum ausgebildet ist. Das Temperierelement kann dabei in das Spiegelsubstrat und/oder in die Rückplatte integriert oder auf diesen angeordnet sein. Alternativ ist es aber auch möglich, den Aktuator direkt mit dem Temperierelement zu verbinden und das Temperierelement an der ersten Fügestelle mit dem Spiegelsubstrat und/oder an der zweiten Fügestelle mit der Rückplatte zu verbinden. Die mittelbare oder unmittelbare Verbindung des Aktuators mit der Rückplatte respektive dem Spiegelsubtrat erfolgt dabei bevorzugt mittels eines Haftmittels, insbesondere mittels eines Klebstoffs, oder eines Lots oder eines Glaslots. Die Fügestellen können insbesondere als Fügebereiche gebildet sein.
Bevorzugt ist der ersten Fügestelle und an der zweiten Fügestelle jeweils ein Temperierelement zugeordnet, insbesondere an dieser angeordnet, d.h. beiden Fügestellen des Aktuators weisen ein Temperierelement auf. Dabei ist es sowohl möglich das Temperierelement am Spiegelsubstrat, respektive der Rückplatte anzuordnen, oder dass der Aktuator einenends mit dem einen der Temperierelemente und anderends mit dem anderen der Temperierelemente verbunden ist. Der Aktuator ist dann über die Temperierelemente mittelbar an der ersten Fügestelle mit dem Spiegelsubstrat und an der zweiten Fügestelle mit der Rückplatte verbunden.
Alternativ oder zusätzlich ist es von Vorteil, wenn an der dritten Fügestelle, also zwischen dem Spiegelsubstrat und der Rückplatte, ein zusätzliches Temperierelement angeordnet ist. Es können auch ausschließlich zusätzliche Temperierelemente an der dritten Fügestelle vorhanden sein, während die Aktuatoren an der ersten und zweiten Fügestelle keine Temperierelemente aufweisen. Das Spiegelsubstrat und die Rückplatte können zudem auch mehrere dritte Fügestellen aufweisen, wobei jedem oder einzelnen dieser dritten Fügestellen ein zusätzliches Temperierelement zugeordnet ist, insbesondere auf diesen angeordnet ist.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn jeder der Aktuatoren an mindestens einer der Fügestellen ein Temperierelement aufweist. In diesem Zusammenhang ist es auch besonders bevorzugt, wenn ein Steuergerät vorgesehen ist, welches eingerichtet ist, jedes der Temperierelemente separat voneinander zu steuern. Dies ermöglicht es, die Temperatur eines jeden der Aktuatoren auf einen festgelegten individuellen Temperaturwert oder Temperaturbereich einzustellen. Dabei ist es aber von Vorteil, wenn die den ersten Fügestellen zugeordneten Temperierelemente alle oder bereichsweise (zonenweise) auf einen ersten Temperaturwert eingestellt werden, während die den zweiten Fügestellen zugeordneten Temperierelemente alle oder bereichsweise auf einen vom ersten Temperaturwert abweichenden zweiten Temperaturwert eingestellt werden. Insbesondere können also verschiedene Heizzonen mit unterschiedlich festgesetzten Temperaturwerten oder Temperaturwertebereichen vorliegen.
Weiterhin ist es auch bevorzugt, durch das gezielte Einstellen der Temperatur eines einzelnen der Aktuatoren, oder einer Mehrzahl oder aller Aktuatoren, dessen Eigenschaften anzupassen. So können einer oder einzelne Aktuatoren auf einen vorgegebenen oder vorgebbaren Temperaturwert eingestellt werden, derart, dass die daraus entstehende Thermaldehnung des Aktuators, insbesondere des Piezoaktuators, durch den Stellweg des Aktuators kompensierbar ist. Dies ermöglicht eine Vereinfachung der Regelung des adaptiven Spiegels. Darüber hinaus kann durch das Einstellen der Temperatur eines oder einzelner Aktuatoren auf einen vorgegebenen oder vorgebbaren Temperaturwert, der mögliche maximale Stellweg des Aktuators vergrößert oder verkleinert, also eingestellt werden. Durch die thermische Dehnung des Aktuators können dann beispielsweise kürzere Aktuatoren verwendet werden, was wiederum die Sensitivität auf Störeinflüsse verhindert. Dies ermöglicht insbesondere statische und langsame Stellweganteile des Aktuatorstellwegs zu substituieren, während schnelle Stellweganteile weiterhin durch den Aktuator erfolgen.
Bei unterschiedlichen Temperaturen für einzelne oder jeden einzelnen der Aktuatoren ist es von Vorteil, wenn der mindestens eine Aktuator in seinem Dehnungsverhalten temperaturunabhängig oder vergleichsweise temperaturunabhängig ist, dafür aber einen von dem Spiegelmaterial abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist.
Das Temperierelement ist besonders bevorzugt als ein Heizelement gebildet, kann aber auch als ein Kühlelement gebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Temperierelement als ein ohmscher Widerstand gebildet, dessen Widerstand temperaturabhängig ist. Dies ist ein besonders einfach in den adaptiven Spiegel integrierbares Heizelement. Der ohmsche Widerstand kann insbesondere als Heizdraht gebildet sein. Weiterhin können auch unterschiedliche Heizdrähte mit unterschiedlich eingestellten Widerständen vorhanden sein.
Dabei ist es von Vorteil, wenn das Temperierelement, insbesondere der ohmsche Widerstand meandernd oder spiralförmig oder schleifenförmig oder schneckenförmig oder bogenförmig oder wellenförmig gebildet ist. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn das Temperierelement derart ausgebildet ist, dass eine homogene Temperierung, insbesondere Heizung, an der Fügestelle ermöglicht wird. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Verlauf des Temperierelements, insbesondere des ohmschen Widerstands, angepasst ist an die Geometrie der Fügestelle, insbesondere an deren Querschnitt.
Darüber hinaus kann das Temperierelement mehrere ohmsche Widerstände aufweisen, die beabstandet voneinander angeordnet sind. Eine homogene Temperaturverteilung kann dabei insbesondere dadurch eingestellt werden, dass die Abstände und/oder die Geometrie und/oder der Querschnitt der einzelnen Widerstände variieren. Alternativ kann auch der Abstand und/oder der Verlauf und/oder die Geometrie und/oder der Querschnitt einzelner Widerstandsabschnitte variieren.
Weiterhin ist es insbesondere von Vorteil, wenn das Temperierelement verschiedene Temperierzonen, insbesondere Heizzonen, aufweist. Die Heizzonen können sich dabei derart unterscheiden, dass sie separat ansteuerbar sind und auf unterschiedliche Temperaturbereiche oder unterschiedliche Temperaturwerte geregelt werden können. Die Heizzonen können sich aber auch in der Anordnung der ohmschen Widerstände und/oder in ihrem Verlauf, sowie der Geometrie einzelner Widerstandsabschnitte unterscheiden. Darüber hinaus können die ohmschen Widerstände auch einen unterschiedlichen Querschnitt/Breite aufweisen. Insbesondere ist es sinnvoll, wenn die Geometrie des adaptiven Spiegels am Temperierelement seine Geometrie ändert, das Temperierelement in mindestens eine erste Heizzone und in eine zweite, sich von der ersten Heizzone unterscheidende Heizzone zu unterteilen. Die ohmschen Widerstände weisen bevorzugt zwei elektrische Kontakte auf, die elektrisch mit einer Spannungsquelle verbunden oder verbindbar sind. Alternativ kann die Energie für die ohmschen Widerstände auch mittels Induktion von Wirbelströmen eingebracht werden. Die ohmschen Widerstände können gleichmäßig verteilt sein. Insbesondere bei Geometrieänderung (z.B. des Querschnitts) an der Fügestelle oder in der Nähe der Fügestelle ist es sinnvoll, wenn die ohmschen Widerstände inhomogen verteilt sind, insbesondere wenn widerstandsfreie Bereiche ausgebildet werden.
Weiterhin können zwischen dem Temperierelement und dem Spiegelsubstrat oder der Rückplatte thermische Entkopplungsnuten vorhanden sein.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das mindestens eine Temperierelement aus mehreren übereinander angeordneten Schichten von Temperierelementen, insbesondere von mehreren Schichten von ohmschen Widerständen, gebildet ist.
Das Temperierelement kann durch Beschichtung aufgebracht werden. Alternativ kann das Temperierelement auch als eine Folie, die eine Struktur an Widerständen aufweist, also eine Widerstandsfolie, gebildet sein, die im Bereich der Fügestelle angeordnet wird. Die Folie weist dabei bevorzugt eine Dicke < 100µm, besonders bevorzugt < 10µm und ganz besonders bevorzugt < 1µm auf. Weiterhin kann das Temperierelement direkt in den Fügewerkstoff eingebettet werden. Das Temperierelement kann dabei bevorzugt aus Platin, Chrom, Molybdän, Nickel, Wolfram oder Aluminium gebildet sein, oder dieses enthalten. Bevorzugt kann das Temperierelement Metalle umfassen, welchen eine Abhängigkeit der spezifischen Leitfähigkeit von der Temperatur von α > 10^-3 haben. Dies ermöglicht, dass man durch Widerstandsmessung ebenso die Temperatur bestimmen und darauf basierend Dieselbe auch regeln kann. Alternativ kann der Fügestoff selbst als das Temperierelement gebildet sein. Insbesondere kann ein elektrisch leitfähiger Kleber oder Lot zum Fügen verwendet wird.
Zur Reduzierung der Temperaturgradienten am Aktuator ist es insbesondere von Vorteil, wenn zusätzlich an mindestens einer der Seitenflächen des mindestens einen Aktuators ein Temperierelement zumindest bereichsweise angeordnet ist.
In diesem Zusammenhang ist es insbesondere bevorzugt, wenn mindestens einer der Aktuatoren ein den Aktuator umfangsseitig zumindest teilweise ummantelndes Temperierelement aufweist. Das Temperierelement kann bevorzugt als eine den Aktuator umschließende Manschette gebildet sein. Alternativ ist es auch möglich, dass mindestens einer der Aktuatoren mindestens eine, bevorzugt mehrere Heizlagen aufweist, wobei die Heizlage oder die Heizlagen in dem jeweiligen Aktuator selbst angeordnet sind.
Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn ein erstes Steuergerät vorhanden ist, welches eingerichtet ist mindestens eines der Temperierelemente zu schalten zwischen einem inaktiven Zustand und einer Temperierkonfiguration, in der das Temperierelement temperiert, und dass ein zweites Steuergerät vorhanden ist, welches eingerichtet ist mindestens eines der Temperierelemente zu schalten zwischen einem inaktiven Zustand und einer Lösekonfiguration, in der die Heizleistung des mindestens einen Temperierelements derart erhöht wird, dass die Verbindung des dem Temperierelement zugeordnete Aktuators und/oder des Spiegelsubstrats an der Fügestelle gelöst wird. Ist das Temperierelement einem Aktuator an der ersten Fügestelle zugeordnet, so wird die Verbindung zwischen dem Spiegelsubstrat und dem Aktuator an der ersten Fügestelle gelöst, indem das Haftmittel geschmolzen wird. Ist dagegen das mindestens eine Temperierelement, der zweiten Fügestelle zugeordnet, so wird die Verbindung zwischen dem Aktuator und der Rückplatte gelöst, während ein Temperierelement an der dritten Fügestelle, die Verbindung zwischen dem Spiegelsubstrat und der Rückplatte löst. Durch zwei Steuergeräte kann zudem ein ungewolltes Lösen eines Aktuators oder ein Lösen des Spiegelsubstrats von der Rückplatte verhindert werden. Besonders bevorzugt ist das zweite Steuergerät nur dann mit dem Temperierelement elektrisch verbindbar, also mit dem adaptiven Spiegel koppelbar, wenn die Verbindung mit dem ersten Steuergerät gelöst wurde, das erste Steuergerät vom adaptiven Spiegel also entfernt wurde. Dies ermöglicht eine vereinfachte Reparatur des adaptiven Spiegels. In anderen Worten können die Temperierelemente für einen Aktuatortausch verwendet werden, indem das den Aktuator mit der Rückplatte und/oder dem Spiegelsubstrat verbindende Haftmittel mittels dem jeweiligen Temperierelement erhitzt und damit gelöst wird. Das Haftmittel, insbesondere der Klebstoff, ein Lot oder Glaslot, kann somit mittels des Temperierelements über den Glaspunkt erhitzt werden und dann der Aktuator von der Fügestelle entfernt und/oder ersetzt werden.
Um bei Metallloten entsprechend hohe Temperaturen zum Lösen der Verbindung zu erzielen, ohne den adaptiven Spiegel zu schädigen, ist es von Vorteil, wenn zwischen dem Temperierelement und dem Haftmittel eine thermische Isolationsschicht angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich können auch Kühlstrukturen, insbesondere Kühlleitungen in das Spiegelsubstrat und/oder die Rückplatte eingebracht werden zum Ableiten der durch die Temperierelemente bereitgestellten Hitze. Alternativ kann zusätzlich zum Lösen der Aktuatoren auch externe Wärme zugefügt werden, oder der adaptive Spiegel einer externen Wärmequelle ausgesetzt sein.
Alternativ ist es aber auch möglich, dass genau ein Steuergerät vorhanden ist, welches eingerichtet ist, das mindestens eine Temperierelement zu schalten zwischen einem inaktiven Zustand, einer Temperierkonfiguration, zum Temperieren des Aktuators, und einer Lösekonfiguration, zum Lösen der Verbindung des Aktuators und/oder des Spiegelsubstrats an der Fügestelle, wobei die Heizleistung in der Temperierkonfiguration von der Heizleistung in der Lösekonfiguration abweicht. Insbesondere ist die Heizleistung in der Lösekonfiguration höher.
Alternativ kann einer oder einzelne oder alle Temperierelemente auch ausschließlich für den Aktuatortausch vorgesehen sein, das heißt, dass das genau eine Steuergerät vorhanden ist, welches eingerichtet ist, das mindestens eine Temperierelement zu schalten zwischen einem inaktiven Zustand und einer Lösekonfiguration, zum Lösen der Verbindung des Aktuators und/oder des Spiegelsubstrats an der Fügestelle. Die Temperierelemente werden in diesem Fall nicht für die Temperierung des adaptiven Spiegels, sondern ausschließlich für den Aktuatortausch verwendet. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn die Temperierelemente elektrisch kontaktfrei gebildet sind, also keine direkten elektrischen Kontakte aufweisen, und die Energie zum Heizen und damit Lösen des Aktuators mittels Induktion durch Wirbelströme bereitgestellt wird.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die Temperierelemente ausschließlich zum Temperieren und nicht für den Aktuatortausch genutzt werden.
In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel des adaptiven Spiegels ist es aber auch möglich, dass die Rückplatte mit dem Spiegelsubstrat ausschließlich über die erste und die zweite Fügestelle, das heißt ausschließlich mittels der Aktuatoren miteinander verbunden sind. In anderen Worten gibt es keine das Spiegelsubstrat mit der Rückplatte unmittelbar verbindende dritte Fügestelle, sondern die Rückplatte und das Spiegelsubstrat sind mittelbar über die Aktuatoren miteinander verbunden. Der adaptive Spiegel für eine Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einem Spiegelsubstrat, mit einer optischen Wirkfläche, mit einem Reflexionsschichtsystem zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche auftreffender elektromagnetische Strahlung, mit mindestens einem Aktuator, der einenends an einer ersten Fügestelle mit dem Spiegelsubstrat und anderenends an einer zweiten Fügestelle mit einer Rückplatte verbunden ist, zeichnet sich in diesem Ausführungsbeispiel dadurch aus, dass an mindestens einer der beiden Fügestellen ein Temperierelement angeordnet ist. Dieses kann dem Aktuatortausch oder dem direkten Temperieren der Aktuatoren dienen. Das Temperierelement ist bevorzugt als ein Heizelement, insbesondere als ein ohmscher Widerstand gebildet. Die Vorteile dieses Ausführungsbeispiels entsprechen dabei den Vorteilen der Ausführungsbeispiels mit einer dritten Fügestelle zwischen Spiegelsubstrat und Rückplatte, wobei die in den Unteransprüchen zu dem adaptiven Spiegel mit einer dritten Fügestelle zwischen Spiegelsubstrat und Rückplatte angegebenen Merkmale auch auf das Ausführungsbeispiel des adaptiven Spiegels ohne dritte Fügestelle übertragbar sind.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsvarianten unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Alle bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale sind dabei sowohl einzeln als auch in einer beliebigen Kombination miteinander vorteilhaft. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsvarianten stellen lediglich Beispiele dar, welche den Gegenstand der Erfindung jedoch nicht beschränken. Dabei zeigen:

1a eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage,
1 b eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im DUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage,
2 eine schematische Darstellung eines ersten adaptiven Spiegels mit Temperierelement,
3 eine schematische Darstellung eines zweiten adaptiven Spiegels mit Temperierelement,
4 eine schematische Darstellung eines dritten adaptiven Spiegels mit Temperierelement,
5 eine schematische Darstellung eines vierten adaptiven Spiegels mit Temperierelement,
6 eine schematische Darstellung eines als Temperierelement gebildeten ohmschen Widerstands,
7 eine schematische Darstellung eines als Temperierelement gebildeten ohmschen Widerstands mit schneckenförmigen Verlauf,
8 eine schematische Darstellung eines als Temperierelement gebildeten ohmschen Widerstands mit gebogenem Verlauf und regelmäßigem Abstand,
9 eine schematische Darstellung eines als Temperierelement gebildeten ohmschen Widerstands mit gebogenem inhomogenen Verlauf,
10 eine schematische Darstellung eines als Temperierelement gebildeten ohmschen Widerstands mit einem wellenförmigen Verlauf,
11 eine schematische Darstellung der ohmschen Widerstände mit einer parallelen Verschaltung,
12 eine schematische Darstellung der ohmschen Widerstände eines Temperierelements mit variablen Abständen der einzelnen ohmschen Widerstände und
13 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines adaptiven Spiegels ohne dritte Fügestelle zwischen der Rückplatte und dem Spiegelsubstrat.

1a zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 600, in welcher die vorliegende Erfindung realisierbar ist, das heißt bei der der erfindungsgemäße Aktuator 100 eingesetzt werden kann. Die Erfindung kann aber auch in anderen Nanopositioniersystemen eingesetzt werden.
Gemäß 1a weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 600 einen Feldfacettenspiegel 603 und einen Pupillenfacettenspiegel 604 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 603 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 601 und einen Kollektorspiegel 602 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 604 sind ein erster Teleskopspiegel 605 und ein zweiter Teleskopspiegel 606 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 607 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 651-656 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 621 auf einem Maskentisch 620 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 661 auf einem Wafertisch 660 befindet.
Die Erfindung kann ebenso in einer DUV-Anlage verwendet werden, wie in 1b dargestellt. Eine DUV-Anlage ist prinzipiell wie die oben beschriebene EUV-Anlage aus der 1a aufgebaut, wobei in einer DUV-Anlage Spiegel und Linsen als optische Elemente verwendet werden können und die Lichtquelle einer DUV-Anlage eine Nutzstrahlung in einem Wellenlängenbereich von 100 nm bis 300 nm emittiert.
Die in 1b dargestellte DUV-Lithographieanlage 700 weist eine DUV-Lichtquelle 701 auf. Als DUV-Lichtquelle 701 kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 702 im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert. Ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 703 leitet die DUV-Strahlung 702 auf eine Photomaske 704. Die Photomaske 704 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 703, angeordnet sein.
Die Photomaske 704 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 705 verkleinert auf einen Wafer 706 oder dergleichen abgebildet wird. Das Projektionssystem 705 weist mehrere Linsen 707 und/oder Spiegel 708 zur Abbildung der Photomaske 704 auf den Wafer 706 auf. Dabei können einzelne Linsen 707 und/oder Spiegel 708 des Projektionssystems 705 symmetrisch zur optischen Achse 709 des Projektionssystems 705 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen 707 und Spiegel 708 der DUV-Lithographieanlage 700 nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 707 und/oder Spiegel 708 vorgesehen sein. Insbesondere weist das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 703 der DUV-Lithographieanlage 700 mehrere Linsen 707 und/oder Spiegel 708 auf. Des Weiteren sind die Spiegel i.d.R. an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt. Ein Luftspalt 710 zwischen der letzten Linse 707 und dem Wafer 706 kann durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Die erfindungsgemäßen Aktuatoren können zur Verstellung der Linsen 707 und/oder Spiegel 708 und/oder zu deren Deformation in der DUV-Lithographieanlage 700 insbesondere in ihrem Projektionssystem 705 eingesetzt werden.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines adaptiven Spiegels 100 für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage 600, mit einem Spiegelsubstrat 101, mit einer optischen Wirkfläche 102, mit einem Reflexionsschichtsystem 103 zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche 102 auftreffender elektromagnetischer Strahlung, mit einer Mehrzahl an Aktuatoren 104, die einenends an einer ersten Fügestelle 106 mit dem Spiegelsubstrat 101 und anderenends an einer zweiten Fügestelle 107 mit einer Rückplatte 105 verbunden sind. An der dem Spiegelsubstrat 101 zugewandten Seite der Fügestellen 106, ist jeweils ein Temperierelement 108 angeordnet zum Temperieren des jeweiligen Aktuators 104. Das Temperierelement 108 ist vorliegend als ein Heizelement gebildet, wobei das Heizelement mindestens einen als Heizdraht gebildeten ohmschen Widerstand aufweist, wobei der Widerstand temperaturabhängig ist. Darüber hinaus sind dritte Fügestellen 106a zwischen der Rückplatte 105 und dem Spiegelsubstrat 101 vorhanden, denen ebenfalls zusätzliche Temperierelemente 108a, insbesondere als ohmsche Widerstände gebildete Heizelemente, besonders bevorzugt Heizdrähte, zugeordnet sind. Die zusätzlichen Temperierelemente 108a sind vorliegend in das Spiegelsubtrat 101 eingebettet, können aber auch in die Rückplatte 105 eingebettet sein. Durch die Heizelemente ist ein direktes Heizen der Aktuatoren 104 und damit die Einstellung der Aktuatoren 104 auf eine konstante und definierte Temperatur möglich. Dies ermöglicht eine genauere da temperaturunabhängige Aktuation und damit Steuerung des adaptiven Spiegels 100. Das Heizelement kann als eine Folie, auf der Widerstände aufgebracht sind, gebildet sein. Die Heizelemente können dann auf dem Spiegelsubtrat 101, oder auf dem Aktuator 104 angeordnet sein. Die Fügestellen 106, 107 weisen ein Haftmittel zum Verbinden des Aktuators 104 mit dem Spiegelsubtrat 101 und der Rückplatte 105 auf. Das Haftmittel kann ein Klebstoff, oder ein Lot oder ein Glaslot sein.
Die Temperierelemente 108 sind vorliegend in das Spiegelsubstrat 101 eingebettet, beispielsweise in eine Kavität oder Nut eingelegt. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Temperierelemente 108 in die Fügestelle 106, 106a eingelegt sind, derart, dass zwischen dem Spiegelsubtrat und dem Temperierelement 108,08a und dem Temperierelement 108, 108a und dem Aktuator 104, respektive der Rückplatte 105 jeweils das Haftmittel, also der Klebstoff, angeordnet ist. Die Temperierelemente 108 und die zusätzlichen Temperierelemente 108a können mittels eines nicht näher dargestellten Steuergeräts separat voneinander gesteuert werden und auf unterschiedliche Temperaturen geregelt werden. Die Temperaturelemente 108, 108a können sich unterscheiden in der Anzahl der Heizdrähte und/oder in dem Verlauf/der Geometrie der Heizdrähte und/oder im Abstand der Heizdrähte oder einzelner Heizdrahtabschnitte. Die Heizdrähte können eine regelmäßige Verteilung innerhalb des Temperierelements 108, 108a aufweisen. Eines oder mehrere der Temperierelemente 108, 108a können eine Mehrzahl an Heizzonen mit voneinander abweichender Geometrie und/oder mit voneinander abweichend eingestellten Temperaturwerten oder Temperaturwertebereiche aufweisen.
Der in 3 dargestellte adaptive Spiegel unterscheidet sich von den anderen adaptiven Spiegeln 100 darin, dass die Temperierelemente 108 in der Rückplatte 105 eingebettet oder an dieser angeordnet sind, also der der Rückplatte zuweisenden zweiten Fügestelle 107 des Aktuators 104 zugeordnet ist. Die zusätzlichen Temperierelemente 108a sind wiederum in die Rückplatte 105 eingebettet oder an dieser angeordnet, könnten aber auch in das Spiegelsubstrat 101 eingebettet oder angeordnet sein. Die Temperierelemente 108 können alternativ auch zwischen der zweiten Fügestelle 107 und dem Aktuator 104 angeordnet sein.
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des adaptiven Spiegels 100 weisen beide Fügestellen 106, 107 jeweils ein Temperierelement 108 auf. Diese sind vorliegend in das Spiegelsubtrat 101 respektive in die Rückplatte 105 eingebettet oder auf dieser angeordnet. Können aber auch zwischen dem Aktuator 104 und der jeweiligen Fügestelle 106, 107 angeordnet sein. Dies ermöglicht eine genauere Temperierung der Aktuatoren. Das zusätzliche Temperierelement 108a kann in die Rückplatte oder in das Spiegelsubstrat 101 eingebettet oder auf diesen angeordnet sein.
Die in 5 dargestellte Ausführungsform des adaptiven Spiegels 100 unterscheidet sich darin, dass zusätzlich ein den Aktuator 104 umfangsseitig umschließendes weiteres Temperierelement 100 vorhanden ist. In anderen Worten umschließt das weitere Temperierelement 110 den Aktuator 104 wie eine Manschette und ermöglicht so eine noch genauere Temperaturregelung der Aktuatoren 104 und damit des Spiegels 100. Alternativ und nicht näher dargestellt kann auch lediglich eine der Seitenflächen der Aktuatoren 104 ein weiteres Temperierelement 110 aufweisen. Weiterhin können auch innerhalb der Aktuatoren 104 zusätzliche Heizelemente, beispielsweise Heizlagen, verbaut sein.
In den 6 bis 10 sind verschiedene bevorzugte Geometrien/Verläufe der Temperierelemente 108, 108a, 110 und ihres ohmschen Widerstands 109 dargestellt. Die als Heizdrähte gebildeten ohmschen Widerstände 109 können meandernd, schleifenbildend, schneckenförmig, wellenförmig und insbesondere bogenförmig verlaufen. Die Abstände zwischen den Heizdrähten oder Heizdrahtabschnitten können konstant sein oder variieren. Der Verlauf der Heizdrähte kann derart gewählt sein, dass eine homogene, gleichmäßige Temperierung des Aktuators oder der jeweiligen Temperierzone ermöglicht wird. Insbesondere können die Heizdrähte derart verlaufen, dass widerstandsfreie oder heizdrahtfreie Bereiche oder auch Aussparungen gebildet werden, wie in 6 und 9 dargestellt.
Die 11 und 12 zeigen zudem, dass die ohmschen Widerstände 109, also insbesondere die Heizdrähte eines Temperierelements 108, 108a auch parallel miteinander verschaltet werden können. Darüber hinaus können auch, wie in 12 gezeigt die Abstände der einzelnen ohmschen Widerstände 109 variieren.
Die in den Figuren dargestellten Temperierelemente 108, 108a sind einerseits ausgelegt, die Aktuatoren 104 gezielt zu temperieren, insbesondere zu heizen. Alternativ oder zusätzlich können die Temperierelemente 108 mittels des Steuergeräts oder bevorzugt mittels eines separaten zweiten Steuergeräts auch in eine Lösekonfiguration geschaltet werden, bei der die Heizleistung derart erhöht wird, dass das an der Fügestelle 106, 107 angeordnete Haftmittel schmilzt und die Verbindung zwischen dem Aktuator und dem Spiegelsubstrat 101 oder der Rückplatte 105 an der Fügestelle gelöst wird. Dies vereinfacht die Reparatur des adaptiven Spiegels 100 und insbesondere den Aktuatortausch. Auch das zusätzliche Temperierelement 108a kann entsprechend in eine Lösekonfiguration verstellt werden, und so die Verbindung zwischen dem Spiegelsubstrat 101 und der Rückplatte 105 an derdritten Fügestelle 106a zwischen der Rückplatte 105 und dem Spiegelsubstrat 101 gelöst werden.
Die Temperierelemente 108, 108a oder einzelne der Temperierelemente 108, 108a oder auch alle Temperierelemente 108, 108a können auch ausschließlich zwischen einem inaktiven Zustand und einer Lösekonfiguration geschaltet werden, d.h. dass die Temperierelemente in diesem Fall nicht zum Temperieren des adaptiven Spiegels verwendet werden, sondern ausschließlich zum Lösen vorgesehen sind. Alternativ können die Temperierelemente aber auch zwischen einem inaktiven Zustand, einer Temperierkonfiguration zum Temperieren der Aktuatoren und einer Lösekonfiguration zum Lösen der Aktuatoren von der Fügestelle geschaltet und damit verwendet werden.
13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines adaptiven Spiegels 100, wobei sich dieses Ausführungsbeispiel von den anderen Ausführungsbeispielen dadurch unterscheidet, dass das Spiegelsubstrat 101 und die Rückplatte 105 ausschließlich mittels der Aktuatoren 104, also ausschließlich über die erste Fügestelle 106 und die zweite Fügestelle 107 miteinander verbunden sind. In anderen Worten gibt es keine dritte Fügestelle 106a, also keine unmittelbare Verbindung zwischen dem Spiegelsubstrat 101 und der Rückplatte 105. In 13 ist dargestellt, dass den ersten Fügestellen 106 ein Temperierelement 108 zugeordnet ist. Allerdings kann auch mindestens einer der ersten Fügestellen 106 und/oder der zweiten Fügestellen 107 dabei ein Temperierelement 108 zugeordnet sein, also an diesen angeordnet sein. Das Temperierelement 108 kann dem Lösen der Aktuatoren 104 von der Rückplatte 105 respektive dem Spiegelsubstrat 101 durch Schmelzen des Haftmittels dienen und/oder dem direkten Temperieren der Aktuatoren 104. Das Temperierelement 108 ist dabei vorliegend bevorzugt als ein Heizelement ausgebildet.
BEZUGSZEICHENLISTE

100: Adaptiver Spiegel
101: Spiegelsubstrat
102: optischen Wirkfläche
103: Reflexionsschichtsystem
104: Aktuatoren
105: Rückplatte
106: erste Fügestelle
106a: dritte Fügestelle
107: zweite Fügestelle
108: Temperierelement
108a: zusätzliches Temperierelement
109: ohmscher Widerstand
110: weiteres Temperierelement
600: Projektionsbelichtungsanlage
601: Plasmalichtquelle
602: Kollektorspiegel
603: Feldfacettenspiegel
604: Pupillenfacettenspiegel
605: erster Teleskopspiegel
606: zweiter Teleskopspiegel
607: Umlenkspiegel
620: Maskentisch
621: Maske
651: Spiegel (Projektionsobjektiv)
652: Spiegel (Projektionsobjektiv)
653: Spiegel (Projektionsobjektiv)
654: Spiegel (Projektionsobjektiv)
655: Spiegel (Projektionsobjektiv)
656: Spiegel (Projektionsobjektiv)
660: Wafertisch
661: beschichtetes Substrat
700: DUV-Lithographieanlage
701: DUV-Lichtquelle
702: DUV-Strahlung /Strahlengang
703: Strahlformungs- und Beleuchtungssystem (DUV)
704: Photomaske
705: Projektionssystem
706: Wafer
707: Linse
708: Spiegel
709: optische Achse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102020210026 A1 [0005]

Claims

Adaptiver Spiegel (100) für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage (600), mit einem Spiegelsubstrat (101), mit einer optischen Wirkfläche (102), mit einem Reflexionsschichtsystem (103) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (102) auftreffender elektromagnetischer Strahlung, mit mindestens einem Aktuator (104), der einenends an einer ersten Fügestelle (106) mit dem Spiegelsubstrat (101) und anderenends an einer zweiten Fügestelle (107) mit einer Rückplatte (105) verbunden ist, wobei das Spiegelsubstrat (101) und die Rückplatte (105) an mindestens einer dritten Fügestelle (106a) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer der Fügestellen (106, 106a, 107) ein Temperierelement (108, 108a) angeordnet ist.
Adaptiver Spiegel (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Fügestelle (106) und an der zweiten Fügestelle (107) jeweils ein Temperierelement (108) angeordnet.
Adaptiver Spiegel (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der dritten Fügestelle (106a) ein zusätzliches Temperierelement (108a) angeordnet ist.
Adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierelement (108, 108a) als ein Heizelement gebildet ist.
Adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierelement (108, 108a) als ein ohmscher Widerstand (109) gebildet ist.
Adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierelement (108, 108a) oder Abschnitte des Temperierelements einen meandernden oder schneckenfömigen oder schleifenförmigen oder bogenförmigen oder wellenförmigen Verlauf aufweist.
Adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierelement (108, 108a) als eine dünne Widerstandsfolie gebildet ist.
Adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich an mindestens einer der Seitenflächen (110) des mindestens einen Aktuators (104) ein weiteres Temperierelement (110) zumindest bereichsweise angeordnet ist.
Adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Aktuatoren (104) ein den Aktuator (104) umfangsseitig zumindest teilweise umschließendes weiteres Temperierelement (110) aufweist.
Adaptiver Spiegel (100), nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Steuergerät vorhanden ist, welches eingerichtet ist mindestens eines der Temperierelemente (108, 108a) zu schalten zwischen einem inaktiven Zustand und einer Temperierkonfiguration, in der das Temperierelement temperiert, und dass ein zweites Steuergerät vorhanden ist, welches eingerichtet ist mindestens eines der Temperierelemente (108, 108a) zu schalten zwischen einem inaktiven Zustand und einer Lösekonfiguration, in der die Heizleistung des mindestens einen Temperierelements (108, 108a) derart erhöht wird, dass der dem Temperierelement (108a) zugeordnete Aktuator (104) und/oder das Spiegelsubstrat (101) an der Fügestelle (106, 106a) gelöst wird.
.Adaptiver Spiegel (100) nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Steuergerät vorhanden ist, welches eingerichtet ist, das mindestens eine Temperierelement (108, 108a) zu schalten zwischen einem inaktiven Zustand, einer Temperierkonfiguration, zum Temperieren des Aktuators, und einer Lösekonfiguration, zum Lösen der Verbindung des Aktuators (104) und/oder das Spiegelsubstrats (101) an der Fügestelle (106, 106a), wobei die Heizleistung in der Temperierkonfiguration von der Heizleistung in der Lösekonfiguration abweicht.
Adaptiver Spiegel (100) nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Steuergerät vorhanden ist, welches eingerichtet ist das mindestens eine Temperierelement (108, 108a) zu schalten zwischen einem inaktiven Zustand und einer Lösekonfiguration, zum Lösen der Verbindung des Aktuators (104) und/oder des Spiegelsubstrats (101) an der Fügestelle (106, 106a).