JP6415564B2 - 光学コンポーネント - Google Patents

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Description

本発明は、光学コンポーネントに関する。本発明はさらに、かかる光学コンポーネントを備えたファセットミラー及び照明光学ユニットに関する。さらに、本発明は、投影露光装置の照明系及び投影露光装置に関する。最後に、本発明は、微細構造又はナノ構造コンポーネントを製造する方法及び当該方法に従って製造されたコンポーネントに関する。
独国特許出願第10 2013 217 146.3号の内容を参照により本明細書に援用する。
微小光学電気機械システム(MOEMS)として具現されたマルチミラー構成を有する光学コンポーネントが、例えば特許文献1及び特許文献2から知られている。
独国特許第10 2011 006 100号明細書 PCT特許出願第PCT/EP2013/052924号明細書
本発明の目的は、かかる光学コンポーネントの改良からなる。
この目的は、請求項1の特徴によって達成される。本発明の核心は、裏側にプリント回路基板を有する少なくとも1つのMOEMSを備えた光学コンポーネントの提供からなる。光学コンポーネントは、外部に対して真空気密にシールされた空洞を備える。
プリント回路基板は、横方向接点を有することができる。しかしながら、プリント回路基板は、横方向接点を有するだけでなくてもよい。
本発明の一態様によれば、MOEMSは、プリント回路基板を越えて横方向に突出している。特に、これは、プリント回路基板がMOEMSよりも小さな断面を有することによって達成される。特に、プリント回路基板は、光学コンポーネントの反射区域全体よりも小さな断面を有する。特に、プリント回路基板は、MOEMSの個々のミラーの最小包絡面(smallest envelope)以下、特にそれ未満である断面を有する。
プリント回路基板は、少なくとも1つのMOEMSよりも大きな断面を有することもできる。特に、複数のMOEMSをプリント回路基板上に配置することが可能である。
特に、プリント回路基板は、シャドウキャスティング(shadow casting:影付け)原理によってMOEMSの裏側に配置される。これは、プリント回路基板が、MOEMSのフットプリントの平行変位、特に直交変位によって画定される領域内に完全に延びる体積内に完全に配置されることを意味すると理解されたい。プリント回路基板のこのような実施形態は、高密度実装、すなわち隣り合った複数の光学コンポーネントの実質的に隙間のない配置と同時に、コンポーネントの裏側のプリント回路基板間でのコンポーネントの電気的接触を可能にする。特に、光学コンポーネントは、多数の対応するコンポーネントが寄せ木張り、特に碁盤目状配列を形成するよう組み立て可能である、すなわち隣り合わせで配置可能であるように具現される。
横方向電気接点は、光学コンポーネントの固定の改良及び/又は組立ての単純化を可能にする。特に、横方向接点は、プリント回路基板の、したがって光学コンポーネントの電気的接触に役立つ。電気接点は、接触面に対する接点力を弾発作用によって発生させる任意の要素によって実現することができる。特に、これは、ばね付勢式接点ピン及び/又は接点ばねによって実現することができる。この場合、弾性要素は、光学コンポーネント及び反対側の両方で機械的に固定することができる。横方向接触の結果として、特に、光学コンポーネントの固定方向に逆らう力をもたらすプリント回路基板の裏側における裏側接触をなくすことが可能である。さらに、MOEMSの接触の電気的特性を改善することが可能である。
横方向接点は、熱伝導、特に光学コンポーネントからの放熱に用いることもできる。この場合、特に、1つ又は複数の、特に全部の接点がコンポーネントの電気的接触及び放熱の両方に役立つことが可能である。電気的接触に用いられる接点のサブセットと、放熱に用いられる接点のサブセットとがあることも可能である。これらのサブセットは、無交差とすることができる。これらは、共通の要素を有することもできる。
特に、MOEMSは、多数の個別ミラーを有するマルチミラーアレイ(MMA)である。特に、個別ミラーは、マイクロミラー、すなわち1mm未満の辺長を有するマイクロミラーとして具現される。特に、これは、EUV光学系のミラー、すなわちEUV放射線を反射する反射面を有するミラーに関し得る。MOEMSの詳細に関しては、いずれも本願の構成要素として完全に組み込まれることが意図される独国特許第10 2011 006 100号明細書及びPCT特許出願第PCT/EP 2013/052924号明細書を参照されたい。
特に、プリント回路基板は、MOEMSに接続固定される。例として、プリント回路基板は、MOEMSに接着結合(adhesively bonded)、溶接、ボンディング(bonded)、又ははんだ付けすることができる。これにより、光学コンポーネントの機械的安定性が改善される。
特に、プリント回路基板は、MOEMSに特に真空気密に密閉(impermeably)接続される。特に、プリント回路基板は、光学コンポーネントのハウジングの一部を形成する。この場合、接点、特に横方向接点は、ハウジングの外側に配置される。したがって、これらは外側からアクセス可能である。原理上、ハウジングの内側の接点も可能である。
本発明の一態様によれば、プリント回路基板はセラミック製である。特に、これは低温焼成セラミック(OTCC)製であり得る。他の回路基板材料、例えばFR4も可能である。
本発明のさらに別の実施態様によれば、プリント回路基板は多層実施形態を有する。特に、これは少なくとも2個、特に少なくとも4個、特に少なくとも8個、特に少なくとも12個、特に少なくとも16個、特に少なくとも20個の別個の層を有する。多数の導体トラックを各層上に配置することができる。層毎の導体トラックの数は、特に少なくとも2個、特に少なくとも5個、特に少なくとも10個、特に少なくとも20個、特に少なくとも50個、特に少なくとも100個であり得る。
プリント回路基板は、厚さ、すなわちMOEMSの裏側に対して垂直な方向の範囲が、少なくとも0.5mm、特に1mm、特に少なくとも1.5mm、特に少なくとも2mmである。プリント回路基板の厚さは、3mm以下、特に5mm以下、特に10mm以下であり得る。
本発明のさらに別の態様によれば、少なくとも1つのプリント回路基板は、空洞の横方向境界を形成する。特に、プリント回路基板は切欠部を有する。切欠部は、プリント回路基板によって横方向に、特に周方向に境界が定められる。空洞は、さらに他のコンポーネント、特にさらに他の電気コンポーネントの配置に役立つ。したがって、特に、これは空ではなく、特に完全に空ではない。
本発明のさらに別の態様によれば、空洞は、少なくとも1つのMOEMSの裏側によって片側の境界が定められる。換言すれば、空洞は、MOEMSの裏側に直接隣接する。このように、空洞内に配置されたコンポーネントとMOEMSとの間の電気的接触が単純化される。コンポーネントは、ワイヤボンディング接点及び/又はフリップチップ接点によってMOEMSに電気的に接続することができる。原理上、任意のタイプのボンディングが可能である。
本発明のさらに別の態様によれば、空洞は、カバーによって片側の境界が定められる。特に、これはカバーによって真空気密にシールされる。例として、カバーはセラミック又は金属製であり得る。特に、これは磁気材料又は磁化可能材料製であり得るか、又は対応の要素を有し得る。この結果として、光学コンポーネントの配置及び/又は固定を単純化することができる。カバーは、特に、支持体、例えばベースプレート上に光学コンポーネントを配置するための、機械的固定要素を有することもできる。
本発明のさらに別の態様によれば、空洞は、カバーによって真空気密に境界が定められる。特に、空洞は、外部に対して真空気密にシールされる。特に、空洞は、MOMES、プリント回路基板、及びカバーによって外部に対して真空気密にシールされる。特に、空洞は、片側がMOEMSによって、MOEMSとは反対側がカバーによって、周方向にMOEMSとカバーとの間の領域にあるプリント回路基板によって、外部に対して真空気密にシールされる。空洞の真空気密実施形態の結果として、その中に配置可能な電気コンポーネントの選択肢が広がる。
本発明のさらに別の態様によれば、部品、特に電気部品及び/又は冷却素子が空洞内に配置される。特に、部品は、コンデンサ(キャパシタンス)、コイル(インダクタンス)、センサ、電圧コントローラ、エネルギー蓄積器(電池)、能動冷却素子、特にペルチェ素子、及び集積回路から選択され得る。集積回路は、ASIC(特定用途向け集積回路)、例えばFPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)等のプログラマブル回路、プログラマブルプロセッサ、又はこれらのタイプの組み合わせであり得る。
部品は、空洞内に特にしっかりと確実に配置される。特に空洞が真空気密シールされている場合、部品が特定の真空に適した実施形態を有する必要はない。この結果として、使用可能な部品の選択肢が広がる。
本発明のさらに別の態様によれば、空洞には充填材が少なくとも部分的にポッティングされる。これにより、部品の配置の、特に空洞内の接触の安定性が改善される。特に、空洞内に残る全空間をポッティングすることが可能である。さらに、充填材を用いて、導入されたコンポーネント又はMOEMSから放熱することができる。
本発明のさらに別の態様によれば、横方向接点はビア(垂直相互接続アクセス)として具現される。特に、これらは開放されているものとして、特にハーフビア、すなわちその長手方向範囲にわたる方向に自由にアクセス可能なビアとして具現される。これが、単純な製造を可能にする。特に、横方向接点は案内特性を有する。特に、これらは自動調心実施形態を有する。偏心案内も可能である。案内特性は、接触を単純化する。横方向接点、特にハーフビアの接触目的で、特に、ばね付勢式の接点、特にばね接点が設けられる。これらの接点は、光学コンポーネントの横方向接点にはんだ付けすることができる。これらは、特にそのばね力の結果として純粋に機械的に横方向接点に接続することもできる。ばね接点は、特に接続プリント回路基板に配置される。特に、かかるばね接点を、プリント回路基板の対向する2辺それぞれ(sides of the printed circuit board opposite one another in each case)に配置するようにすることができる。特に、光学コンポーネントのプリント回路基板の矩形の、特に正方形の実施形態の場合、ばね接点をプリント回路基板の4辺のそれぞれに配置できることが有利である。好ましくは、少なくとも2つのばね接点が、プリント回路基板の4辺のそれぞれに配置される。この結果として、ばね接点を用いて確実に安定して光学コンポーネントを配置及び/又は固定することが可能である。ばね接点の「対称」配置の結果として、MOEMSの固定方向にわたるばね力を補償することが可能である。片側接触の目的で、プリント回路基板のうちばね接点の反対側に、ばね力を吸収する停止部を設けることができる。片側接触の結果として、MOEMSの保持力が低下し、続いてこれは、MOEMSの熱流束及び場合によっては位置に影響を及ぼす。
特に、横方向接点は凹面を有する。特に、この表面は、シリンダバレル形の実施形態を有し得る。特に、これは凹状の、特に円弧状(circular arc section-shaped)の断面を有し得る。
本発明のさらに別の態様によれば、プリント回路基板は、ワイヤボンド接点及び/又はフリップチップ接点によって少なくとも1つのMOEMSに電気的に接続される。特に、電気接点は、MOEMSの裏側に配置される。ワイヤボンド接点の場合、これらは特に、MOEMSの裏側において空洞の領域に、特にプリント回路基板の開口又は切欠部の領域に配置される。フリップチップ接点の場合、これらは特に、プリント回路基板とMOEMSとの間の領域に配置される。ワイヤボンド接点及びフリップチップ接点の組み合わせ、又はさらに他のボンディング法の使用も可能である。
本発明のさらに他の目的は、投影露光装置の照明光学ユニットのファセットミラー、投影露光装置の照明光学ユニット、投影露光装置の照明系、及び投影露光装置を改良することである。これらの目的は、対応のアセンブリ及び/又はシステムにおける、上述の特徴及び特性を有する光学コンポーネントの使用によって達成される。その利点は、光学コンポーネントに関して記載したものから明らかである。
本発明のさらに他の目的は、微細構造又はナノ構造コンポーネントを製造する方法を改良すること、及びこうして製造されたコンポーネントを改良することである。
これらの目的は、本発明による光学コンポーネントを備えた投影露光装置を用いることによって達成される。その利点は、光学コンポーネントと共にすでに説明したものに対応する。
本発明のさらなる詳細及び利点は、図面を参照した複数の例示的な実施形態の説明から明らかとなるであろう。
照明系及び投影光学ユニットを備えたマイクロリソグラフィ用の投影露光装置の子午断面の概略図を示す。 微小光学電気機械システム(MOEMS)及びプリント回路基板を備えた光学コンポーネントの実施形態の概略断面を示す。 裏側からカバーを取り外した図2に示す光学コンポーネントの図を示す。 光学コンポーネントの代替的な実施形態の図2に従った図を示す。 光学コンポーネントの代替的な実施形態の図3に従った図を示す。 光学コンポーネントのさらに別の実施形態の図2に従った図を示す。
最初に、投影露光装置1の基本設計を図に基づいて以下で説明する。
図1は、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置1を子午断面で概略的に示す。投影露光装置1の照明系2は、放射源3のほかに、物体平面6の物体視野5の露光のための照明光学ユニット4を有する。物体視野5は、例えばx/yアスペクト比を13/1とした矩形又は弧状の形状にすることができる。この場合、物体視野5に配置された反射レチクル(図1には図示せず)が露光され、上記レチクルは、微細構造又はナノ構造半導体コンポーネントの製造のために投影露光装置1によって投影される構造を有する。投影光学ユニット7が、物体視野5を像平面9の像視野8に結像する役割を果たす。レチクル上の構造は、図示はしていないがウエハの感光層に結像され、当該層は、像平面9の像視野8の領域に配置される。
レチクルホルダ(図示せず)によって保持されたレチクルと、ウエハホルダ(図示せず)によって保持されたウエハとは、投影露光装置1の動作中にy方向に同期走査される。投影光学ユニット7の結像スケールに応じて、レチクルをウエハに対して逆方向に走査することも可能である。
投影露光装置1を用いて、レチクルの少なくとも一部分を、微細構造又はナノ構造コンポーネントの、特に半導体コンポーネントの、例えばマイクロチップのリソグラフィ製造のために、ウエハの感光層の領域に結像させる。スキャナ又はステッパとしての投影露光装置1の実施形態に応じて、レチクル及びウエハを、スキャナ動作で連続的に、又はステッパ動作で段階的に、y方向に時間同期して移動させる。
放射源3は、5nm〜30nmの範囲の使用放射線を発するEUV放射源である。これは、プラズマ源、例えばGDPP(ガス放電生成プラズマ)源又はLPP(レーザ生成プラズマ)源とすることができる。他のEUV放射源、例えばシンクロトロン又は自由電子レーザ(FEL)に基づくものも可能である。
放射源3から出るEUV放射線10は、コレクタ11によって集束される。対応のコレクタが、例えば欧州特許第1 225 481号明細書から既知である。コレクタ11の下流で、EUV放射線10は、中間焦点面12を伝播した後に多数の視野ファセット13aを有する視野ファセットミラー13に入射する。視野ファセットミラー13は、物体平面6と光学的に共役である照明光学ユニット4の平面に配置される。
EUV放射線10は、使用放射線、照明光、又は結像光とも称する。
視野ファセットミラー13の下流で、EUV放射線10は、多数の瞳ファセット14aを有する瞳ファセットミラー14によって反射される。瞳ファセットミラー14は、照明光学ユニット7の入射瞳平面又はこれに対して光学的に共役な平面にある。視野ファセットミラー13及び瞳ファセットミラー14は、多数の個別ミラーから構成される。この場合、個別ミラーへの視野ファセットミラー13の細分は、単独で物体視野5の全体を照明する視野ファセット13aのそれぞれが、個別ミラー1つずつによって表されるようなものであり得る。代替的に、複数のかかる個別ミラーを用いて視野ファセット13aの少なくとも一部又は全部を構成することが可能である。視野ファセット13aにそれぞれ割り当てられ、且ついずれの場合も単一の個別ミラー又は複数のこのような個別ミラーによって形成され得る瞳ファセットミラー14の瞳ファセット14aの構成にも、同じことが対応して当てはまる。
EUV放射線10は、ミラー面の法線に対して測定して25°以下の入射角で2つのファセットミラー13、14に当たる。したがって、EUV放射線10は、垂直入射動作の範囲で2つのファセットミラー13、14に当たる。斜入射での照射も可能である。瞳ファセットミラー14は、投影光学ユニット7の瞳平面を構成するか又は投影光学ユニット7の瞳平面に対して光学的に共役な照明光学ユニット4の平面に配置される。瞳ファセットミラー14と、EUV放射線10のビーム経路の順に示すミラー16、17、及び18を有する伝達光学ユニット15の形態の結像光学アセンブリとを用いて、視野ファセットミラー13の視野ファセットは、相互に重畳して物体視野5に結像される。伝達光学ユニット15の最終ミラー18は、斜入射ミラーである。伝達光学ユニット15は、瞳ファセットミラー14と共に、視野ファセットミラー13からのEUV放射線10を物体視野5へ伝達する連続光学ユニットとも称する。照明光10は、複数の照明チャネルを介して放射源3から物体視野5へ誘導される。これらの照明チャネルのそれぞれに、視野ファセットミラー13の視野ファセット13a及びその下流に配置された瞳ファセットミラー14の瞳ファセット14aが割り当てられる。視野ファセットミラー13及び瞳ファセットミラー14の個別ミラーは、アクチュエータシステムによって傾斜可能とすることができ、視野ファセット13aへの瞳ファセット14aの割り当ての変化と、それに対応した照明チャネルの構成の変化とを達成することができる。これにより、物体視野5にわたる照明光10の照明角度の分布が異なる種々の照明設定が得られる。
位置関係の説明を容易にするために、以下では特にグローバル直交xyz座標系を利用する。x軸は、図1において図平面に対して垂直に観察者の方へ延びる。y軸は、図1において右側へ延びる。z軸は、図1において上方へ延びる。
後続の図の中から選択した図では、ローカル直交xyz座標系を示し、x軸は、図1に示すx軸と平行に延び、y軸は、上記x軸と共に各光学素子の光学面(optical area)に延びる。
視野ファセットミラー13は、マルチミラーアレイ又はマイクロミラーアレイ(MMA)の形態で具現される。これは、使用放射線10、すなわちEUV放射線ビームを誘導する光学コンポーネントを形成する。マルチミラーアレイ又はマイクロミラーアレイ(MMA)は、以下において単にミラーアレイ22とも称する。ミラーアレイ22は、微小光学電子システム(MOEMS)73の構成要素である。ミラーアレイ22は、行列状の配列でマトリクス状に配置された多数の個別ミラーを有する。以下において、個別ミラーは、ミラー素子23とも称する。ミラー素子23は、アクチュエータによって傾斜可能であるように設計される。概して、視野ファセットミラー13は、約100,000個のミラー素子23を有する。ミラー素子23のサイズに応じて、視野ファセットミラー13は、例えば、1,000個、5,000個、7,000個、又は数十万個の、例えば500,000個のミラー素子23を有することもできる。
スペクトルフィルタを視野ファセットミラー13の上流に配置することができ、これは、使用放射線10を放射源3の放射のうち投影露光に使用不可能な他の波長成分から分離する。スペクトルフィルタは図示されていない。
840Wのパワー及び6.5kW/mのパワー密度を有する使用放射線10が、視野ファセットミラー13に当たる。使用放射線10は、異なるパワー及び/又はパワー密度を有することもできる。
ファセットミラー13の個別ミラーアレイ全体は、直径500mmであり、ミラー素子23が密集した設計である。充填度又は集積密度とも称する、ミラー素子23による完全な視野ファセットアレイの面積被覆率は、少なくとも70%である。視野ファセット13aがいずれの場合も1つのミラー素子23のみによって表される限り、ミラー素子23は、倍率は別として、物体視野5の形状を表す。ファセットミラー13は、それぞれが視野ファセット13aを表すと共にy方向が約5mm及びx方向が約100mmの寸法を有する500個のミラー素子23から形成することができる。厳密に1つのミラー素子23による各視野ファセット13aの実現の代替として、視野ファセット13aのそれぞれを、より小さなミラー素子23の群によって形成することができる。y方向に約5mm及びx方向に約100mmの寸法を有する視野ファセット13aを構成できるのは、例えば、5mm×5mmの寸法を有するミラー素子23の1×20アレイから、0.5mm×0.5mmの寸法を有するミラー素子23の10×200アレイまでである。本発明によれば、ミラー素子23の視野ファセット13aへの割り当てには融通性がある。特に、視野ファセット13aは、ミラー素子23の適当な作動によってのみ規定される。特に、ミラー素子23の形態は、巨視的な視野ファセットの形態とは無関係であり得る。ミラー素子23は、照明放射線10を反射する反射面36を有する。特に、反射面36は、マイクロメートル範囲の、特に1mm未満の寸法をいずれの場合も有する。したがって、ミラー素子23は、マイクロミラーとも称する。原理上、ミラー素子23は、より大きな実施形態を有することもできる。
使用光10は、ファセットミラー13のミラー素子23によって瞳ファセットミラー14へ反射される。瞳ファセットミラー14は、約2,000個の静的瞳ファセット14aを有する。瞳ファセット14aは、相互に並んで複数の同心リング状に配置され、最も内側のリングの瞳ファセット14aが扇形に作られ、それに直接隣接するリングの瞳ファセット14aが円環扇形(ring-sector-shaped)に作られる。瞳ファセットミラー14aの四分円において、12個の瞳ファセット14aが、リングのそれぞれで相互に並んで存在し得る。瞳ファセット14aのそれぞれを、ミラーアレイ22として具現することができる。
使用光10は、瞳ファセット14aによって物体平面6に配置された反射レチクルへ反射される。図1に示す投影露光装置に関連して上述したように、投影光学ユニット7がそれに続く。
照明設定を変更する目的で、ミラー素子23を傾斜角度で枢動させることができる。特に、ミラー素子23は、少なくとも±50mrad、特に少なくとも±80mrad、特に±100mrad程度の傾斜角度で枢動可能である。ここで、各傾斜位置は、少なくとも0.2mrad、特に少なくとも0.1mrad、特に少なくとも0.05mradの精度で維持することができる。
ミラー素子23は、使用放射線10の波長におけるそれらの反射率を最適化するために、多層コーティングを有する。多層コーティングの温度は、投影露光装置1の動作中、425Kを超えてはならない。これは、特に熱伝導部(図示せず)を有するミラー素子23の設計によって達成され、その詳細に関しては、独国特許第10 2011 006 100号明細書を参照されたい。概略的に示すように、照明光学ユニット4のミラー素子23は、真空排気可能チャンバ25に収容される。真空排気可能チャンバ25内の作動圧力は数パスカル(分圧H)である。全てのその他の分圧は、10−7mbarを大幅に下回る。
ミラー素子23は、基板30に配置される。特に、シリコンウエハが基板30として働く。特に、基板30をシリコンウエハから形成することができ、その上にミラー素子23のアレイ全体が配置される。
ミラー素子23は、アクチュエータデバイスによって、特にアクチュエータピン38及びアクチュエータ電極54によって変位可能である。アクチュエータデバイスに関する詳細に関しては、独国特許第10 2011 006 100号明細書を参照されたい。
特に基板30における個別ミラー23の配置及びアクチュエータによるそれらの枢動性、並びにヒンジ体及び熱伝導部の実施形態のさらなる詳細に関しては、国際公開第2010/049076号パンフレットを参照されたい。
以下において、ミラーアレイ22を有する光学コンポーネント40のさらなる態様及び詳細について、図2〜図6を参照して、特に図2及び図3を参照して説明する。ミラーアレイ22に加えて、光学コンポーネント40は担持構造43を備える。さらに、光学コンポーネントはプリント回路基板56を備える。
ミラー素子23及び基板30を有するミラーアレイ22の全域が、表面法線41に対して垂直に延びる。ミラーアレイ22は、多数のミラー素子23を備え、そのそれぞれが反射面36及び少なくとも2つの変位自由度を有する。概して、ミラー素子23は少なくとも1つの変位自由度を有する。ミラー素子23は、3つ以上の変位自由度を有することもできる。特に、ミラー素子23は、それぞれが少なくとも1つ、好ましくは少なくとも2つの傾斜自由度を有する。特に、ミラー素子23は、別の並進自由度も有し得る。アクチュエータを用いて達成可能な変位は、ペアワイズ線形独立であり得る。しかしながら、これらは必ずしも線形独立でなくてもよい。例として、3つ以上の電極54をアクチュエータピン38の周囲の平面に等距離に配置することが可能である。
ミラー素子23は、正方形の断面を有する。原理上、ミラー素子23は、三角形、矩形、又は六角形の実施形態を有することもできる。ミラー素子23は、寄せ木張り要素として具現化される。ミラー素子全体が、ミラーアレイ22の反射区域全体の寄せ木張りを形成する。寄せ木張りは、特に碁盤目状配列である。ミラー素子23は、特に密集して配置される。特に、ミラーアレイは、少なくとも0.85、特に少なくとも0.9、特に少なくとも0.95の充填度を有する。ここで、集積密度とも称することのある充填度は、反射区域全体、すなわち、ミラーアレイ22の全ミラー素子23の反射面36の和の、アレイ22の全域に対する比を示す。ミラー素子23の反射面36は、平面実施形態を有する。原理上、これは凹状又は凸状の実施形態、又は自由曲面としての実施形態を有することもできる。
ミラー素子23の反射面36には、特に、使用放射線10の波長でのその反射率を最適化する(多層)コーティングが設けられる。特に、多層コーティングは、EUV領域の、特に5nm〜30nmの波長を有する使用放射線10の反射を可能にする。
ミラーアレイ22は、モジュール式の実施形態を有する。特に、ミラーアレイ22がタイル要素として具現されることにより、ミラーアレイ22の反射区域全体の寄せ木張りを、複数のかかるタイル要素の、すなわち同一の実施形態を有する複数のミラーアレイ22のタイル張りによって所望に応じて拡張可能であるようにする。ここで、「寄せ木張り」及び「タイル張り」という異なる用語は、ミラー素子23による個々のミラーアレイ22の反射区域全体の寄せ木張りと、複数のミラーアレイ22によるマルチミラーアレイのそれとを区別するためだけに用いられる。これらはいずれも、1つの平面内の単純な一続きの領域の、隙間のない重ならない被覆を示す。反射区域全体の被覆が、この場合に完全に隙間のない状態ではなく、充填度<1に反映されるようなものであっても、充填度が上記の値、特に少なくとも0.85を有する場合には、以下ではやはり寄せ木張り又はタイル張りという。
ミラー素子23は、基板30によって保持される。基板30は、表面法線41に対して垂直な方向に延びる縁部領域42を有する。特に、縁部領域42は、ミラー素子23の周りを囲むように配置される。縁部領域42は、表面法線41に対して垂直な方向に、5mm以下、特に3mm以下、特に1mm以下、特に0.5mm以下、特に0.3mm以下、特に0.2mm以下の幅b、特に最大幅bを有する。したがって、ミラーアレイ22の全域は、反射区域全体、すなわちその外縁部を越えて表面法線41に対して垂直な方向に、5mm以下、特に3mm以下、特に1mm以下、特に0.5mm以下、特に0.3mm以下、特に0.2mm以下突出している。
ミラーアレイ22の全域は、1mm×1mm〜50mm×50mm、特に10mm×10mm〜25mm×25mmの範囲である。原理上、他の寸法も可能である。特に、これは正方形から逸脱することもできる。ミラーアレイ22の全反射区域を超えたその全域の突出は、側部又は横方向オーバーヘッドとも称する。同じ方向の全範囲に対する横方向オーバーヘッドの比は、0.1以下、特に0.05以下、特に0.03以下、特に0.02以下、特に0.01以下である。したがって、横方向突出は、ミラーアレイ22の反射区域全体の全範囲よりも少なくとも1桁小さい。
担持構造43は、空間表面法線(space surface normal)41の方向にミラーアレイ22に対してオフセットして、特に隣接して配置される。担持構造43は、ミラーアレイ22の基板30の断面と同一の断面を有することが好ましい。概して、担持構造43は、基板30よりも、したがってミラーアレイ22の全域よりも表面法線41に対して垂直な方向に5mm以下、特に3mm以下、特に1mm以下、特に0.5mm以下、特に0.1mm以下、特に0.05mm以下突出し、特に全く突出しない。このような配置を、「シャドウキャスティング原理」に従った配置とも称する。これは、特に、担持構造43が表面法線41の方向でミラーアレイ22の全域の平行投影内に完全に配置されることを意味すると理解される。
担持構造43は、セラミック含有及び/又はケイ素含有及び/又はアルミニウム含有材料でできている。これは、ミラーアレイ22からの放熱と同時に高い機械的安定性を可能にする。担持構造43の材料の例は、セラミック材料、ケイ素、二酸化ケイ素、亜硝酸アルミニウム及び酸化アルミニウム、例えばAlセラミック材料である。特に、担持構造43は、ウエハから製造することができる。担持構造43は、いわゆるサーマルビアを設けた石英又はガラスウエハから製造することもできる。表面法線41の方向に、担持構造43は、1mm未満、特に500μm未満の厚さを有する。
特に、担持構造43は、微小電気機械システム(MEMS)として具現される。担持構造43は、片側に開いた切欠部44を有する。切欠部44は、さらに他の機能構成要素を収納するために片側に開いた収納空間を形成する。切欠部44は、ミラーアレイ22の反対側で、表面法線41の方向に担持構造のベース45によって境界が定められる。横方向では、すなわち表面法線41に対して垂直な方向では、切欠部44は、担持構造43の縁部領域46によって境界が定められる。縁部領域46は、表面法線41に対して垂直な方向に幅bを有する。ここで、0.5×b≦b≦2×bが当てはまる。特に、担持構造43の縁部領域46は、基板30の縁部領域42と全く同じくらいの幅b=bであり得る。
担持構造43は、この縁部領域46のみにおいてミラーアレイ22に機械的に接続される。シール要素61が、担持構造43とミラーアレイ22との間に配置される。シール要素61は、ミラーアレイ22の基板30の裏側48の金属被覆(metallization)に組み込まれる。シール要素61は、担持構造43の縁部領域46に配置されたシールリングとして具現することもできる。したがって、切欠部44によって形成された収納空間が、少なくともコンポーネント40の製造中に液密に、特に気密に密閉、すなわちシールされる。原理上、コンポーネント、特に電気コンポーネント、特にASIC52を、収納空間に密閉式に、すなわち液密に、特に気密にシールして配置することが可能である。この目的で、ミラーアレイ22とASIC52との間の連続中間層(図示せず)が依然として必要である。
多数の信号線47が、担持構造43に組み込まれる。信号線47は、垂直相互接続アクセス、いわゆる「ビア」として具現される。信号線47は、ミラーアレイ22のうち反射面36の反対側の裏側48に直接ボンディングされる。信号線47には、ミラーアレイ22の反対側、すなわち担持構造43の裏側49において接触素子50がさらに設けられる。各コンポーネント40は、31個以上、特に51個以上、特に71個以上の信号線47を有し得る。信号線47は、特に、ミラー素子23を変位させる変位デバイスのドライバ段に電圧を供給する役割を果たす。ドライバ段は、担持構造43に組み込まれる。特に、これは、特定用途向け集積回路52(ASIC)として具現される。コンポーネント40は、複数のASIC52を有し得る。コンポーネント40は、少なくとも1個のASIC52、特に少なくとも2個、特に少なくとも4個、特に少なくとも9個、特に少なくとも16個、特に少なくとも25個、特に少なくとも100個のASIC52を備える。ここで、ASIC52のそれぞれが、少なくとも1つのミラー素子23、特に多数のミラー素子23、すなわち特に少なくとも2個、特に少なくとも4個、特に少なくとも8個のミラー素子23に信号接続される。ミラー素子23を変位させるアクチュエータの制御に関する詳細に関しては、国際公開第2010/049076号パンフレットを参照されたい。
ASIC52への信号線47は、担持構造43の裏側49から担持構造43を通してミラーアレイ22の裏側48まで延び、そこからミラーアレイ22の裏側48に沿って延び、フリップチップ接点53を介してASIC52へと延びる。フリップチップ技術の説明は、文献「Baugruppentechnologie der Electronik-Montage」(Wolfgang Scheel編、第2版、Verlag Technik、ベルリン、1999年)で見ることができる。したがって、集積又はローカルドライバエレクトロニクスへの信号線は、ミラーアレイ22の裏側48で導かれる。ASIC52で発生させたミラー素子23の1つの変位を制御する制御電圧は、さらに別のフリップチップ接点53を介してミラーアレイ22の裏側48から対応する電極54に印加される。したがって、ASIC52の1つの電気的接触の全部がASIC52の同じ側にある。特に、これらは、ASIC52のうちミラーアレイ22に面する側に位置する。原理上同様に可能であるASIC52の両面接触及び貫通接触(through-contacting)が、それによって回避される。信号線47のこのような配置のさらに別の利点は、全部の信号線47を単一の金属層でミラーアレイ22の裏側48に配設できることからなる。これは、製造プロセスの単純化、よって製造費の削減につながる。
さらに、信号線47は、特定の信号線47が担持構造43のうちミラーアレイ22に面する表側43a及び/又は担持構造43の裏側49で結合されるように具現及び配置される。例として、ASIC52の供給電圧用の信号線47が結合される。これは、担持構造43の領域における信号低減をもたらす。特に、担持構造43の領域における信号低減は、少なくとも10:1である。
担持構造43の裏側49において、担持構造43は電気インターフェース55を有する。特に、このインターフェース55は、担持構造43のうちミラーアレイ22の反対側にある裏側49に完全に配置される。したがって、「シャドウキャスティング原理」も信号の流れにおいて観察される。コンポーネント40は垂直方向の集積を示す。
電気インターフェース55は、担持構造43の裏側49に設けられた多数の接触素子50を有する。特に、接触素子50は2次元実施形態を有することができる。
その代替形態として、電気インターフェース55の接触素子50を、担持構造43における一体型ピンとして具現することもできる。この場合、例えば金を充填した貫通孔として具現された担持構造43の垂直相互接続アクセス(ビア)を、担持構造43の裏側49の領域で部分的に露出させる。特に、これは、ビアを囲む担持構造43の材料の一部をエッチング除去することによって達成することができる。ビアの露出部分が、このとき接触素子50を形成する。
特に、金属箔57をASIC52と担持構造43のベース45との間に配置することができる。その際、金属箔57は、ASIC52と担持構造43との間のサーマルインターフェースを形成することもできる。この場合、金属箔57を軟質の波形金属箔、すなわちいわゆるスプリングフォイルとして具現することが有利である。
さらに、付加的な熱伝導要素58を、ASIC52と担持構造43のベース45との間、特にASIC52と金属箔57との間に配置することができる。複数の熱伝導要素58を設けることもできる。ASIC52は、特に、切欠部44内の熱伝導要素58に少なくとも部分的に埋め込むことができる。ASIC52と担持構造43のベース45との間のこのようなサーマルインターフェースは、コンポーネント40を通る熱流の垂直方向の集積を改善する。ミラーアレイ22からの、特にASIC52からの熱は、この場合、担持構造43のベース45へ直接、すなわち実質的に表面法線41の方向に、また担持構造43を通して放散させることができる。
以下において、光学コンポーネント40、特にプリント回路基板56と、その配置及びMOEMS、特に担持構造43及び/又はミラーアレイ22とのその接続とのさらなる詳細を説明する。
プリント回路基板56は、ミラーアレイ22及び担持構造43を備えたMOEMS73の裏側49に配置される。特に、プリント回路基板56は、接着層62によってMOEMS73に接着結合される。接着層62は、熱伝導性の実施形態を有し得る。
接着層62の代わりに、プリント回路基板56をMOEMS73に接続する代替的な手段を設けることもできる。特に、プリント回路基板56は、MOEMS73と圧力嵌め接続される。
特に、プリント回路基板56は、MOEMS73に接続固定される。好ましくは、プリント回路基板56は、MOEMS73に特に真空気密に密閉接続される。
ワイヤボンド接点63によって、プリント回路基板56は、MOEMS73に、特に接触素子50に導電接続される。
プリント回路基板56は、セラミック材料製である。特に、プリント回路基板56は、低温焼成セラミック(LTCC)製である。他の材料も同様に可能である。
プリント回路基板56は多層実施形態を有する。これは、少なくとも2個、特に少なくとも4個、特に少なくとも8個、特に少なくとも12個、特に少なくとも16個の層を含む。層のそれぞれが多数の導体トラックを含み得る。層毎の導体トラックの数は、特に少なくとも2個、特に少なくとも5個、特に少なくとも10個、特に少なくとも20個、特に少なくとも50個、特に少なくとも100個である。導体トラックの数はそれよりも大幅に多くすることもできる。原理上、これは、プリント回路基板56の幾何学的寸法によってのみ制限される。
表面法線41の方向に、プリント回路基板56は、少なくとも0.5mmの厚さdを有する。特に、プリント回路基板56の厚さdは、少なくとも1mm、特に少なくとも1.5mm、特に少なくとも2mmであり得る。プリント回路基板56の厚さdは、3mm以下、特に5mm以下、特に10mm以下であり得る。
プリント回路基板56は、空洞64の横方向境界を形成する。空洞64は、さらに他のコンポーネント、特に電子コンポーネントを収納する役割を果たす。空洞64内の残りの空間には、充填材65を充填することができる。特に、空洞64内の残りの空間には、充填材65を部分的又は完全に充填、特にポッティングすることができる。
空洞64への充填材64の充填は、MOEMS73と、特に担持構造43及び/又はミラーアレイ22とカバー66との熱接触の改善につながり得る。さらに、これはボンドワイヤの機械的な安定化につながり得る。さらに、これはボンドワイヤの電気的絶縁の改善につながり得る。
空洞64は、端部側が開放されている。これは、MOEMS73の、特に担持構造43の裏側49に直接隣接する。したがって、空洞64は、MOEMS73によって片側の境界が定められる。
MOEMS73の反対側では、空洞64はカバー66によって境界が定められる。特に、空洞は、カバー66によって閉鎖、特にシール、特に真空気密にシールされる。例として、金属板がカバー66として働く。他の材料も同様に考えられる。
特に、カバー66は、強磁性材料製とすることができ、且つ/又は強磁性体を有することができる。これにより、ベースプレート59上の光学コンポーネント40の配置が単純化される。さらに、機械的保持要素(図示せず)をカバー66上に配置することができる。
プリント回路基板56は、横方向接点67を有する。横方向接点67は、切開(cut-open)、特にハーフビアとして具現される。特に、横方向接点67は自動調心実施形態を有する。特に、横方向接点67は、凹状の、特に円弧状の断面を有する。
横方向接点67は、プリント回路基板56の相互に対向する辺に対でそれぞれ配置することができる。
MOEMS73は、横方向に、すなわち表面法線41に対して垂直な方向にプリント回路基板56を越えて突出している。突出は、1mm〜5cm程度、特に3mm〜3cm程度である。
接点ばね68が、光学コンポーネント40、特にプリント回路基板56の横方向接点67に接触するように設けられる。接点ばね68はさらに、接続プリント回路基板69に導電接続される。接点ばね68は、光学コンポーネント40の機械的安定化に寄与することができる。接点ばね68は、横方向接点67に接続固定、特に横方向接点67に接着結合、はんだ付け、又は溶接することもできる。接続プリント回路基板69は、光学コンポーネント40の相互に対向する辺に対でそれぞれ配置することができる。特に、光学コンポーネントは、対で配置された接点ばね68間に挟み込むように支持されることができる。特に、プリント回路基板56の4辺全部に接点ばね68と共に接続プリント回路基板69を配置することも可能である。この結果として、コンポーネント40の特に確実な固定が可能となる。接点ばね68は、主にプリント回路基板56の電気的接触に役立つ。光学コンポーネント40の機械的固定は、特にカバー66によってもたらされる。原理上、接点ばね68が光学コンポーネント40の機械的固定に寄与することも可能である。
接続プリント回路基板69は、接点ばね68と共にベースプレート59の構成要素を形成することができる。特に、これらはベースプレート59に機械的に接続される。
図2に概略的に示すように、接点ばね68を有する接続プリント回路基板69は、2つの光学コンポーネント40間に配置することもできる。この場合、接続プリント回路基板69は、表面法線41と平行に延びる中心面に関して実質的に鏡面対称に具現することができる。特に、接続プリント回路基板69の対向する辺毎に接点ばね68を対で配置することができる。
図4及び図5は、光学コンポーネント40のさらに別の実施形態及び接点ばね68によるその接触を示す。図4及び図5に示す光学コンポーネント40の主要設計は、図2及び図3に示す例示的な実施形態のものに対応し、ここではその説明を参照する。図4及び図5に示す例示的な実施形態では、MOEMS73はミラーアレイ22を備えるにすぎない。担持構造43は省くことができる。これは、図2及び図3による例示的な実施形態でも可能である。ミラーアレイ22は、特に非概略的に図示される中間層74によって、その裏側48をシールすることができる。中間層74は、ミラーアレイ22の構成要素を形成する。
図4及び図5に示す例示的な実施形態において、電子コンポーネント70、例えばコンデンサ、センサ、ASIC、電圧コントローラ、能動冷却素子、特にペルチェ素子、及び/又はさらに他のコンポーネントが、空洞64に配置される。電子コンポーネント70は、導電性トラック72によって横方向接点67の1つ又は複数に導電接続される。冷却素子(図示せず)は、MOEMS及び/又は電子コンポーネントと熱伝導的に接続され、その冷却に役立つ。電子コンポーネント70を空洞64に配置することで、電子コンポーネント70をMOEMS73のより近くに配置することが可能となる。これは、電気的特性の改善、例えば供給抵抗の低下につながる。さらに、MOEMS73の複雑性は、電子コンポーネント70を空洞64に配置することによって低減することができる。
図6に概略的に示すように、プリント回路基板56とMOEMS73、特に担持構造43及び/又はミラーアレイ22との間の導電接続のために、ワイヤボンド接点の代わりにフリップチップ接点72を設けることも可能である。フリップチップ接点72及びワイヤボンド接点63の組み合わせも可能である。
原理上、概略的に図示し上述した例示的な実施形態の個々の詳細は、所望に応じて相互に組み合わせることができる。
コンポーネント40は、自立型の機能ユニットを形成する。特に、コンポーネント40は、光学アセンブリ65の、特に投影露光装置1の照明光学ユニット4のファセットミラー13、14の構成要素を形成する。原理上、アセンブリ65は、投影露光装置1の投影光学ユニット7の構成要素でもあり得る。アセンブリ65は、特にベースプレート59の形態のさらに他の構成要素、例えばキャリアを有することができる。ベースプレート59は、光学コンポーネント40のための機械的支持要素を形成する。ベースプレート59は、ベースプレート59の材料に関する材料加工の可能性の範囲内で、特に金属加工の可能性の範囲内で自由に選択できるサイズ及び形状を有する。さらに、ベースプレート59は、光学コンポーネント40を冷却する役割を果たす。コンポーネント40は、ベースプレート上に配置される。特に、コンポーネント40は、ベースプレート59上に取り付けられる。コンポーネント40のモジュール設計の結果として、原理上は任意の数のコンポーネント40をベースプレート59に配置することが可能である。コンポーネント40の数及び配置は、ベースプレート59の寸法によってのみ制限される。概して、アセンブリ65の光学コンポーネント40の数は、少なくとも1個、特に少なくとも5個、特に少なくとも16個、特に少なくとも64個、特に少なくとも256個である。特に、コンポーネント40は、ベースプレート59上の所定の領域を実質的に隙間なく寄せ木張りするようにベースプレート59上に配置される。コンポーネント40は、特に密集してベースプレート59上に配置される。隣接するコンポーネント40同士は、ベースプレート59上で相互から距離dに配置される。特に、隣接して配置されたコンポーネント40間の距離dは、1mm以下、特に500μm以下、特に300μm以下、特に200μm以下、特に100μm以下、特に50μm以下である。特に、2つの隣接して配置されたコンポーネント40間の距離dは、個々のコンポーネント40の横方向オーバーヘッド以下である。したがって、個々のコンポーネント40の垂直方向の集積の結果として、コンポーネント40をベースプレート59上に配置することによって、実質的に任意の形状、特に任意のサイズの全ミラー区域を作製することが可能である。
代替的な実施形態によれば、コンポーネント40は、個別に又は群をなして、交換可能に、特に非破壊的に交換可能にベースプレート59上に配置される。この代替形態として、コンポーネント40をベースプレート59に接続固定することが可能である。例として、コンポーネント40を、接着層(図示せず)によってベースプレート59に接続することができる。この結果として、特に、コンポーネント40とベースプレート59との間の熱伝導をさらに改善することが可能である。

Claims (15)

  1. 光学コンポーネント(40)であって、
    1.1 少なくとも1つの微小光学電気機械システム(MOEMS)(73)であり、
    1.1.1 表側及び
    1.1.2 裏側
    を有する少なくとも1つの微小光学電気機械システム(MOEMS)(73)と、
    1.2 少なくとも1つのプリント回路基板(56)と、
    1.3 真空気密にシールされた空洞(64)と
    を備え、
    1.4 前記少なくとも1つのプリント回路基板(56)は、前記少なくとも1つのMOEMS(73)の前記裏側に配置され、
    1.5 前記少なくとも1つのプリント回路基板(56)は、前記空洞(64)の横方向境界を形成し、
    1.6 前記空洞(64)は、前記少なくとも1つのMOEMS(73)によって片側の境界が定められ、
    1.7 前記空洞(64)は、カバー(66)によって真空気密に境界が定められる光学コンポーネント。
  2. 請求項1に記載の光学コンポーネント(40)において、前記少なくとも1つのプリント回路基板(56)は、多層実施形態を有することを特徴とする光学コンポーネント。
  3. 請求項1又は2に記載の光学コンポーネント(40)において、前記空洞(64)は、前記MOEMS(73)の前記裏側に直接隣接することを特徴とする光学コンポーネント。
  4. 請求項1に記載の光学コンポーネント(40)において、電気部品及び/又は冷却素子が前記空洞(64)内に配置されることを特徴とする光学コンポーネント。
  5. 請求項1に記載の光学コンポーネント(40)において、前記空洞(64)は、充填材によって少なくとも部分的に充填されることを特徴とする光学コンポーネント。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学コンポーネント(40)において、前記プリント回路基板(56)は、横方向接点(67)を有し、該横方向接点(67)は、案内特性を有することを特徴とする光学コンポーネント。
  7. 請求項6に記載の光学コンポーネント(40)において、前記横方向接点(67)は、ビア(垂直相互接続アクセス)として具現されることを特徴とする光学コンポーネント。
  8. 請求項6に記載の光学コンポーネント(40)において、前記横方向接点(67)は、自動調心実施形態を有することを特徴とする光学コンポーネント。
  9. 請求項6〜8のいずれか1項に記載の光学コンポーネント(40)において、ばね付勢要素が、前記横方向接点(67)の電気的接触のために設けられることを特徴とする光学コンポーネント。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学コンポーネント(40)において、前記少なくとも1つのプリント回路基板(56)は、ワイヤボンド接点(63)及び/又はフリップチップ接点(72)及び/又は他のボンド接点によって前記少なくとも1つのMOEMS(73)に電気的に接続されることを特徴とする光学コンポーネント。
  11. 投影露光装置(1)の照明光学ユニット(4)のファセットミラー(13、14)であって、請求項1〜10のいずれか1項に記載の少なくとも1つの光学コンポーネント(40)を備えたファセットミラー。
  12. 投影露光装置(1)の照明光学ユニット(4)であって、請求項1〜10のいずれか1項に記載の少なくとも1つの光学コンポーネント(40)を備えた照明光学ユニット。
  13. 投影露光装置(1)の照明系(2)であって、
    13.1 請求項12に記載の照明光学ユニット(4)と、
    13.2 放射源(3)と
    を備えた照明系。
  14. マイクロリソグラフィ用の投影露光装置(1)であって、
    14.1 請求項12に記載の照明光学ユニット(4)と、
    14.2 物体視野(5)を像視野(8)に投影する投影光学ユニット(7)と
    を備えたマイクロリソグラフィ用の投影露光装置。
  15. 微細構造又はナノ構造コンポーネントを製造する方法であって、
    感光材料からなる層を少なくとも部分的に施される基板を用意するステップと、
    結像対象構造を有するレチクルを用意するステップと、
    請求項14に記載の投影露光装置(1)を用意するステップと、
    前記投影露光装置(1)を用いて、前記レチクルの少なくとも一部を前記基板の前記感光層の領域に投影するステップと
    を含む方法。
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