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Die Erfindung betrifft eine EUV-Abbildungsvorrichtung, wie z. B. eine EUV-Lithographieanlage mit mehreren optischen Elementen, insbesondere Spiegeln.
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Lithographieanlagen werden beispielsweise bei der Herstellung von integrierten Schaltungen bzw. ICs verwendet, um ein Maskenmuster in einer Maske auf ein Substrat, wie z. B. einem Siliziumwafer, abzubilden. Dabei wird ein von einer Beleuchtungsvorrichtung erzeugtes Lichtbündel durch die Maske auf das Substrat gerichtet. Zur Fokussierung des Lichtbündels auf dem Substrat dient ein Belichtungsobjektiv, welches aus mehreren optischen Elementen besteht.
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Die Ausdehnung der kleinsten Strukturelemente, die sich auf dem Wafer realisieren lassen, ist proportional zur Wellenlänge des für die Belichtung verwendeten Lichts und invers proportional zur numerischen Apertur der für die Strahlformung verwendeten optischen Elemente (Linsen oder Spiegel). Um den Anforderungen an immer kleineren Strukturen gerecht zu werden, fand eine Entwicklung zu Lichtquellen mit immer kürzeren Wellenlängen statt, die in EUV(Extreme Ultra-Violet)-Lichtquellen mit 5 nm bis 30 nm (z. B. 13 nm) Wellenlänge kulminierte. Derart niedrige Wellenlängen ermöglichen die Abbildung kleinster Strukturen auf dem Wafer. Da Licht in diesem Wellenlängenbereich von atmosphärischen Gasen absorbiert wird, befindet sich der Strahlengang solcher EUV-Lithographieanlagen in einem Hochvakuum. Ferner gibt es kein Material, welches im genannten Wellenlängenbereich ausreichend transparent ist, weshalb Spiegel als optische Elemente für die Formung und Führung der EUV-Strahlung verwendet werden. Die zweite Vorraussetzung für kleine Strukturgrößen, nämlich eine hohe numerische Apertur, bedeutet, dass die verwendeten Spiegel sehr groß sein müssen, und wafernahe Spiegel einen Durchmesser von z. B. 300 bis 500 mm und mehr aufweisen können. Solch große Spiegel haben zwangsläufig eine relativ große Masse, was wiederum erhöhte Anforderungen an eine deformationsarme Lagerung und Aktuierung stellt.
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Eine Möglichkeit, optische Elemente, wie z. B. Spiegel in einer Lithographieanlage zu lagern bzw. zu aktuieren, ist eine Lagerung mittels Piezoaktoren. Beispiele hierfür sind in
US 2004/0212794 A1 ,
EP 1 879 218 A1 und
US 2003/0234989 A1 offenbart.
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Allerdings stoßen Systeme mit Piezoaktoren im Hinblick an die steigenden Anforderungen bei der Positionierung an ihre Grenzen. Um diesen steigenden Anforderungen gerecht zu werden sind Fassungen bzw. Lagerungen mit Lorentzaktuatoren vorgeschlagen worden, bei denen Tauchspulen als Antrieb zur Korrektur der Position optischer Elemente eingesetzt werden. Solche Lorentzaktuatoren haben neben der genaueren Positionierung auch diverse andere Vorteile gegenüber Piezoaktuatoren, wie z. B. eine geringere Steifigkeit, eine größere Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen und geringere parasitäre Effekte. Eine Lagerung der optischen Elemente über Lorentzaktuatoren ist jedoch mit einer größeren Komplexität des Systems verbunden, da es sich hierbei um eine aktive Lagerung handelt, bei der die Position der optischen Elemente ständig nachgeregelt wird.
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Es ist somit eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, eine EUV-Abbildungsvorrichtung zu schaffen, mit der die Komplexität der Vorrichtung reduziert und somit die Herstellungskosten verringert werden können. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine EUV-Abbildungsvorrichtung, mit einer Referenzstruktur, einem ersten optischen Element, welches mit Hilfe eines ersten Aktuators relativ zur Referenzstruktur aktuierbar ist, wobei der erste Aktuator ein selbst haltender Aktuator ist, und einem zweiten optischen Element, welches mit Hilfe eines zweiten Aktuators relativ zur Referenzstruktur aktuierbar ist, wobei der zweite Aktuator ein nicht selbst haltender Aktuator ist.
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Mit einem solchen Hybrid-System können die Vorteile von aktiven und semiaktiven Fassungs- bzw. Lagerungstechniken ausgenutzt werden. Dadurch kann die Komplexität und somit die Herstellungskosten der EUV-Abbildungvorrichtung reduziert werden.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass das erste optische Element pupillennah angeordnet ist und/oder das zweite optische Element feldnah angeordnet ist. Mit anderen Worten können also feldnahe optische Elemente vorzugsweise aktiv gelagert sein und pupillennahe optische Elemente vorzugsweise semiaktiv gelagert sein.
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In einer Ausgestaltung dieses Hybrid-Systems ist das erste optische Element an einer ersten Tragstruktur gelagert, welche an der Referenzstruktur befestigt ist, und das zweite optische Element ist an einer zweiten Tragstruktur gelagert, welche an der Referenzstruktur befestigt ist. In diesem Hybrid-System ist es vorteilhaft, wenn mindestens eine Reaktionsmasse zur Kompensation von Kräften, die bei der Aktuierung des zweiten optischen Elements entstehen, vorgesehen ist, da somit vermieden werden kann, dass Reaktionskräfte, die bei der Aktuierung des zweiten optischen Elements entstehen, auf die Referenzstruktur übertragen werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Hybrid-Systems ist das erste optische Element an einer ersten Tragstruktur gelagert, welche an der Referenzstruktur befestigt ist, und das zweite optische Element ist an einer zweiten Tragstruktur gelagert, welche mechanisch von der Referenzstruktur entkoppelt ist. Bei dieser Ausgestaltung kann auf die Reaktionsmassen für die Kompensation der Reaktionskräfte bei der Aktuierung des zweiten optischen Elements verzichtet werden.
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Da der erste Aktuator selbst haltend ist, ist es ausreichend, ihn in regelmäßigen Abständen oder in Antwort auf ein externes Signal anzusteuern, um seine Position zu korrigieren. Dagegen ist es vorteilhaft, die Position des zweiten Aktuators, mit Hilfe eines Regelkreises ständig nachzuregeln. „Ständig nachregeln” kann hierbei z. B. bedeuten, dass der Regelkreis zumindest zeitweise, beispielsweise während der Belichtung eines Wafers, aktiv betrieben wird, und das zweite optische Element während dieses Zeitraums in einer Soll-Position hält.
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Beispiele für den ersten Aktuator sind Piezoaktuatoren, magnetostriktive Aktuatoren und Linearmotoren. Der zweite Aktuator kann beispielsweise ein Lorentzaktuator sein. Das erste und das zweite optische Element können beispielsweise Spiegelelemente der EUV-Abbildungsvorrichtung sein. Dabei können mehrere oder auch alle feldnahen Spiegelelemente aktiv gelagert sein. Ferner können mehrere oder auch alle pupillennahe Spiegelelemente semiaktiv gelagert sein.
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Die optische Sensitivität des zweiten optischen Elements kann größer sein als die optische Sensitivität des ersten optischen Elements. Unter einer „größeren optischen Sensitivität” ist hierbei zu verstehen, dass der Einfluss einer etwaigen Passedeformation oder einer etwaigen Depositionierung bei einem optischen Elements mit größerer optischer Sensitivität in einem größeren Bildfehler resultiert, als dies bei derselben Passedeformation oder Depositionierung eines optischen Elements mit geringerer optischer Sensitivität der Fall ist. Eine größere optische Sensitivität kann also bedeuten, dass ein identischer Positionsfehler des optischen Elements zu einem größeren Abbildungsfehler führt.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist eine erste Sensoreinrichtung vorgesehen, die die Lage des ersten optischen Elements unmittelbar am ersten optischen Element erfasst. „Unmittelbar am ersten optischen Element” kann hierbei beispielweise bedeuten, dass zwischen einem Messbereich der Sensoreinrichtung und dem optischen Element keine Anbindungsflächen bzw. Interfaces vorgesehen, die Relaxationsvorgängen oder Umwelteinflüssen unterliegen. Insbesondere kann die Sensoreinrichtung direkt am optischen Element, z. B. auf dessen Rückseite, angeordnet sein. Falls das erste optische Element ein Spiegel ist, dann kann die Lage desselben beispielsweise mit einer Sensoreinrichtung erfasst werden, die einen Bereich am Rand oder an der Rückseite des Spiegels erfasst. Somit können Messfehler aufgrund von Sensordrift vermieden werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, falls das erste optische Element als Referenzspiegel dient, oder mit anderen Worten, falls die Lage des ersten optischen Elements als Referenz für eine Positionierung des zweiten optischen Elements dient.
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Die EUV-Abbildungsvorrichtung kann weiterhin eine zweite Sensoreinrichtung zur Erfassung der Lage des zweiten optischen Elements aufweisen, wobei die erste Sensoreinrichtung eingerichtet ist, die Lage des ersten optische Elements in bestimmten zeitlichen Abständen oder in Antwort auf ein externes Signal zu erfassen, und die zweite Sensoreinrichtung eingerichtet ist, die Lage des ersten optische Elements ständig zu erfassen. Somit kann der erste Aktuator in periodischen Abständen oder in Antwort auf ein externes Signal angesteuert werden, um seine Position zu korrigieren, wohingegen die Position des zweiten Aktuators, mit Hilfe eines Regelkreises ständig nachregelt werden kann.
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Die EUV-Abbildungsvorrichtung kann beispielsweise eine EUV-Lithographieanlage oder eine Maskenmetrologieanlage sein.
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Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage gemäß einer Ausführungsform;
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2 illustriert schematisch eine semiaktive Lagerung mit Hilfe eines Piezoaktuators;
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3 illustriert schematisch eine aktive Lagerung mit Hilfe eines Lorentzaktuators;
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4 zeigt schematisch eine EUV-Lithgraphieanlage mit hybrider Lagerungstechnik gemäß einem Einrahmenkonzept;
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5 zeigt schematisch eine EUV-Lithgraphieanlage mit hybrider Lagerungstechnik in einer alternativen Ausgestaltung gemäß einem Zweirahmenkonzept;
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6 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer semiaktiven Aktuatoranordnung.
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Falls nichts anderes angegeben ist, bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Figuren gleiche oder funktionsgleiche Elemente. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
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Im Folgenden sollen Aspekte der Erfindung anhand einer EUV-Lithographieanlage als Beispiel für eine EUV-Abbildungsvorrichtung erläutert werden. Dabei werden anhand von 1 zunächst die optischen Elemente der EUV-Lithographieanlage dargestellt. Auf Aspekte hinsichtlich der Lagerung wird dann in den weiteren 2, 3 usw. eingegangen.
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100 gemäß einer Ausführungsform, welche ein Strahlformungssystem 102, ein Beleuchtungssystem 104 und ein Projektionssystem 106 umfasst. Das Strahlformungssystem 102, das Beleuchtungssystem 104 und das Projektionssystem 106 sind jeweils in einem Vakuum-Gehäuse vorgesehen, welches mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuierbar ist. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht näher dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem z. B. die Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren bzw. Einstellen der optischen Elemente vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.
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Das Strahlformungssystem 102 weist eine EUV-Lichtquelle 108, einen Kollimator 110 und einen Monochromator 112 auf. Als EUV-Lichtquelle 108 kann beispielsweise eine Plasmaquelle oder ein Synchrotron vorgesehen sein, welche Strahlung im EUV-Bereich (extrem ultravioletten Bereich), also z. B. im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm aussenden. Die von der EUV-Lichtquelle 108 austretende Strahlung wird zunächst durch den Kollimator 110 gebündelt, wonach durch den Monochromator 112 die gewünschte Betriebswellenlänge herausgefiltert wird. Somit passt das Strahlformungssystem 102 die Wellenlänge und die räumliche Verteilung des von der EUV-Lichtquelle 108 abgestrahlten Lichts an. Die von der EUV-Lichtquelle 108 erzeugte EUV-Strahlung 114 weist eine relativ niedrige Transmittivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungssystem 102, im Beleuchtungssystem 104 und im Projektionssystem 106 evakuiert sind.
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Das Beleuchtungssystem 104 weist im dargestellten Beispiel einen ersten Spiegel 116 und einen zweiten Spiegel 118 auf. Diese Spiegel 116, 118 können beispielsweise als Facettenspiegel zur Pupillenformung ausgebildet sein und führen die EUV-Strahlung 114 auf eine Photomaske 120.
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Die Photomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104, 106 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 106 verkleinert auf einen Wafer 122 oder dergleichen abgebildet wird. Hierzu weist das Projektionssystem im Strahlführungsraum 106 beispielsweise einen dritten Spiegel 124 und einen vierten Spiegel 126 auf. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel der EUV-Lithographieanlage 100 nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist, und es können auch mehr oder weniger Spiegel vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel i. d. R. an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
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Um die einzelnen optischen Elemente bzw. Spiegel der EUV-Lithographieanlage 100 akutieren und somit ihre Lage korrigieren zu können, sind diese jeweils mit einer Aktuatorik versehen, die es ermöglicht, die Spiegel über einen vorbestimmten Verfahrweg zu verfahren. Die Anforderungen an die jeweilige Aktuatorik richten sich im Wesentlichen nach drei Aspekten, nämlich Dynamik, SFD (”Surface Deformations” = Oberflächendeformationen) und Range (Verfahrweg), die teilweise im Widerspruch zueinander stehen. So erfordert die Dynamik eine steife Anbindung der optischen Elemente an die sie tragende Struktur. Diese Anforderung kann jedoch aufgrund von Fertigungs- bzw. Einbautoleranzen und Verfahrwegen zu hohen parasitären Kräften auf das optische Element und somit zu großen Oberflächendeformationen auf den optischen Elementen führen. Um geringe Oberflächendeformationen zu gewährleisten, ist es also wichtig, eine weiche Anbindung zu schaffen, was im Widerspruch zur Anforderung an die Dynamik steht. Ein großer Aktuatorrange erfordert bei gegebenen zulässigen Kräften und Momenten eine weiche Manipulator-Kinematik, was ebenfalls der Dynamikanforderung widerspricht. Bei gegebener Steifigkeit führen große Verfahrwege zu großen parasitären Kräften und Momenten und damit auch zu großen Oberflächendeformationen.
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Da sich, wie oben aufgezeigt, die Anforderungen an Dynamik, SFD und Range widersprechen, ist ein Gleichgewicht zwischen diesen zu finden. Je geringer die Anforderungen an das optische Element sind und je insensitiver das optische Element auf parasitäre Kräfte und Momente reagiert, desto einfacher kann ein solches Gleichgewicht gefunden werden.
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Gemäß einem Aspekt des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels wird die Aktuatorik für die einzelnen Spiegel in Abhängigkeit von den Anforderungen an den jeweiligen Spiegel ausgewählt. Hierbei kommen insbesondere zwei unterschiedliche Fassungs- bzw. Lagerungstechniken zum Einsatz, nämlich semiaktive und aktive Lagerungen, welche im Folgenden beschrieben werden sollen.
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Generell kann in Lithographieanlagen zwischen passiven, semiaktiven und aktiven Lagerungen unterschieden werden. Bei einer passiven Lagerung ist eine Korrektur von Positionsänderungen des gelagerten Elements nicht, bzw. nur mit erheblichem Aufwand, möglich. Bei einer aktiven Lagerung ist das gelagerte Element über einen Aktuator gelagert, der eine Korrektur von Positionsänderungen ermöglicht. Dabei ist ein Regelkreis vorgesehen, der die Position des gelagerten Elements ständig nachregelt. Auch bei einer semiaktiven Lagerung ist eine Korrektur von Positionsänderungen mittels eines Aktuators möglich. Diese erfolgt jedoch nicht durch eine ständige Nachregelung, sondern in periodischen Abständen, z. B. nach jedem Belichtungsvorgang oder einmal täglich oder in größeren Abständen, oder in Antwort auf ein externes Signal, z. B. durch Eingabe einer Bedienperson.
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Bei einer semiaktiven Lagerung ist das optische Element mit Hilfe eines selbsthaltenden Aktuators gelagert, mit welchem die Lage (Position und Orientierung) des optischen Elements justiert werden kann. Bei der Lagerung mittels eines solchen Aktuators besteht ein mechanischer Kontakt zwischen dem optischen Element und dem Aktuator bzw. der Referenzstruktur, an dem dieser gelagert ist. Die Lage des optischen Elements wird durch Anlegen eines Steuersignals an den Aktuator eingestellt. „Selbst-haltend” bedeutet hierbei, dass der Aktuator auch ohne ständige Nachregelung mit einem Regelkreis im Wesentlichen in seiner aktuellen Position verbleibt. Ein solcher Aktuator kann so ausgelegt sein, dass er auch bei Unterbrechung des Steuersignals in seiner aktuellen Position verbleibt, also insbesondere nicht in eine Grundposition zurückfahrt. Hierbei können optional auch Rastelemente oder ähnliche Vorrichtungen vorgesehen sein, die das Verbleiben in der aktuellen Position bei fehlendem Ansteuersignal sicherstellen. Es ist jedoch auch möglich, dass keinerlei Fixierung vorgesehen ist. Eine solche semiaktiven Lagerung zeichnet sich durch eine (im Vergleich zur aktiven Lagerung) relativ hohe Steifigkeit aus, unter anderem bedingt durch den mechanischen Kontakt zwischen optischem Element und dem Aktuator bzw. der Referenzstruktur.
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Ein typisches Beispiel für einen Aktuator für eine semiaktive Lagerung ist ein Piezoaktuator. Weitere Beispiele sind Linear- und Schrittmotoren. Im Folgenden wird anhand von 2 schematisch ein Beispiel für eine semiaktive Lagerung 200 mit einem Piezoaktuator 205 erläutert. Die in 2 dargestellte Anordnung der Lagerung 200 umfasst einen Piezoaktuator 205 und einen Hebelarm 210, an den das gelagerte optische Element 215 angebunden ist. Der Piezoaktuator 205 umfasst einen Piezostack aus einem Stapel von Piezoelementen, die sich bei Anlegen einer Steuerspannung um einen bestimmten Betrag ausdehnen oder zusammenziehen. Der Piezoaktuator 205 sitzt in einer Tragstruktur 220, welche starr mit einem Rahmen verbunden ist oder auch Teil eines solchen Rahmens sein kann. Zur anderen Seite hin ist der Piezoaktuator 205 über den Hebelarm 210 mit dem optischen Element 215 verbunden. Der Hebelarm 210 ist beispielsweise drehbar an einem Hebelpunkt 225 gelagert, welcher beispielweise in Bezug auf die Tragstruktur 220 befestigt sein kann.
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Die Ausdehnung des Piezostacks des Piezoaktuators 205 wird über einen am Hebelpunkt 225 gelagerten Hebelarm 210 auf das optische Element 215 übertragen. Somit wird eine Untersetzung erreicht, mittels welcher Ausdehnungen des Piezostacks im Millimeterbereich in Verfahrwege des optischen Elements 215 von z. B. bis zu 20 μm untersetzt werden können. Somit lässt sich eine sehr präzise Aktuierung des optischen Elements 215 erreichen.
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Des Weiteren ist am vom optischen Element 215 abgewandten Ende des Hebels 210 ein Messbereich 230 zur Erfassung der Lage des optischen Elements 215 vorgesehen. Dieser Messbereich 230 kann beispielsweise Teil einer Sensoranordnung 235 sein, mittels welcher eine Auslenkung des Hebels 210 in Bezug auf einen Referenzpunkt ermittelt wird. Zum Beispiel kann der Messbereich 230 eine reflektive Fläche sein, von welcher das von einem als Sensor 240 dienenden Interferometer ausgesandte Laserlicht reflektiert wird, oder welches mit einem gegenüber liegend angeordneten Element optisch erfasst wird. Der Messbereich 230 kann auch ein Teil eines kapazitiven Sensors oder dergleichen sein. Der dem Messbereich 230 gegenüberliegende Sensor 240 ist an einem Messrahmen 250 gelagert, der als Referenzstruktur dient.
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Die Auslenkung des Messbereichs 230 ist stets proportional zur Auslenkung des optischen Elements 215, so dass durch das Erfassen der Lage des Messbereichs 230 auf die Lage des optischen Elements 215 geschlossen werden kann. Aufgrund der Hebelwirkung des im Hebelpunkt 225 gelagerten Hebels 210, ist dabei die Auslenkung des Messbereichs 230 um ein Vielfaches größer als die Auslenkung des optischen Elements 215. Folglich kann mit dieser Anordnung die Position des optischen Elements 215 mit hoher Präzision erfasst werden.
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Die Erfassung der Position des optischen Elements 215 und deren Korrektur erfolgt nicht ständig, sondern in periodischen Abständen, z. B. nach jedem Belichtungsvorgang oder einmal täglich oder in größeren Abständen, oder in Antwort auf ein externes Signal, z. B. durch Eingabe einer Bedienperson.
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Es sollte beachtet werden, dass in 2 die Aktuierung und Positionserfassung des optischen Elements 215 lediglich für einen Freiheitsgrad schematisch dargestellt sind. Tatsächlich ist die Aktuierung und Positionserfassung des optischen Elements 215 jedoch für mehrere Freiheitsgrade, insbesondere für fünf oder sechs Freiheitsgrade (drei translatorische und drei rotatorische) möglich. Es können also dementsprechend beispielsweise sechs Aktuatoren und sechs Sensoren für ein optisches Element 215 vorgesehen sein.
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Ein typisches Beispiel für einen Aktuator mit einer aktiven Lagerung ist ein Lorentzaktuator. Im Folgenden soll anhand von 3 schematisch eine aktive Lagerung mittels eines Lorentzaktuators 300 erläutert werden. Der Lorentzaktuator 300 umfasst eine Magnetspule 305 und einen Tauchanker 310, dessen eine Seite in axialer Richtung in die Magnetspule 305 eingeführt ist. Der Tauchanker 310 ist an seiner anderen Seite an ein optisches Element 315, z. B. einen Spiegel, gekoppelt. Die Magnetspule 305 ist an einer Tragstruktur 320 gelagert, welche starr mit einem Rahmen der Lithographieanlage 100 verbunden ist oder auch Teil eines solchen Rahmens sein kann.
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Der Tauchanker 310 umfasst ein magnetisches Material, z. B. einen stabförmigen Permanentmagneten oder dergleichen. Wird nun ein Strom durch die Magnetspule 305 geführt, dann bewegt sich der Tauchanker 310 aufgrund der Lorentzkraft in axialer Richtung relativ zur Magnetspule 305, was eine Aktuierung des optischen Elements 315 ermöglicht. Am optischen Element 315, z. B. am Rand oder an der Unterseite des optischen Elements 315, ist ein Messbereich 330 zur Erfassung der Lage des optischen Elements 315 vorgesehen. Dieser Messbereich 330 kann beispielsweise als Teil einer Sensoranordnung 335 dienen, mittels welcher eine Auslenkung des optischen Elements 315 in Bezug auf einen Referenzpunkt ermittelt wird. Zum Beispiel kann der Messbereich 330 eine reflektive Fläche sein, von welcher das von einem als Sensor 340 dienenden Interferometer ausgesandte Laserlicht reflektiert wird, oder welches mit einem gegenüber liegend angeordneten Element optisch erfasst wird. Der dem Messbereich 330 gegenüberliegende Sensor 340 ist am Messrahmen 250 gelagert, der als Referenzstruktur dienen kann. Es erfolgt also in der dargestellten Anordnung eine Unterteilung in eine Kraft aufnehmende Struktur (Tragstruktur 320) und eine Referenzstruktur (Messrahmen 250). Durch diese Anordnung werden die dynamischen Aktuatorkräfte von der Referenzstruktur ferngehalten. Es ist auch möglich, das optische Element 315 über den Lorentzaktuator direkt an die Referenzstruktur, also den Messrahmen 250, anzubinden, allerdings ist es in diesem Fall vorteilhaft, Reaktionsmassen zur Entkopplung der bei der Aktuierung auftretenden Reaktionskräfte vorzusehen. Dies wird im Folgenden noch näher erläutert.
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Der Sensor 340 erfasst die Position des Messbereichs 330 (und somit die des optischen Elements 315) und erzeugt ein die Position anzeigendes Sensorsignal, welches er einer Steuereinrichtung 350 zuführt. Die Steuereinrichtung 350 wertet dieses Sensorsignal aus und erzeugt ein Steuersignal, welches sie der Magnetspule 305 zuführt, und durch welches eventuelle Positionsänderungen des Tauchankers 310 ausgeglichen werden können. Die Magnetspule 305, der Tauchanker 310, die Sensoranordung 335 und die Steuereinrichtung 350 bilden somit einen Regelkreis zur Regelung der Position des optischen Elements 315.
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Ein Merkmal der oben beschriebenen aktiven Lagerung nicht selbst haltender Aktuatoren ist somit die ständige Nachführung der Position des optischen Elements 315 durch einen Regelkreis. Dabei liegt ständig ein Steuersignal von der Steuereinrichtung 350 an der Magnetspule 305 an. Liegt dieses Steuersignal nicht an, dann fällt der Tauchanker 310 in eine Grundposition zurück, welche beispielsweise durch Stoppelemente 355 oder dergleichen definiert sein kann, die am Tauchanker 310 oder am optischen Element 315 vorgesehen sind. Im Gegensatz dazu, verbleibt die oben beschriebene semiaktive Lagerung auch bei Abschalten des Ansteuersignals an die Piezoaktoren im Wesentlichen in ihrer aktuellen Position.
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Auch in 3 sind die Aktuierung und Positionserfassung des optischen Elements 315 lediglich für einen Freiheitsgrad schematisch dargestellt, und es können entsprechend der Anzahl der Freiheitsgrade beispielsweise sechs Aktuatoren und sechs Sensoren für ein optisches Element 315 vorgesehen sein.
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Die hier beschriebenen Lagertechniken, d. h. die semiaktive und die aktive Lagerung haben jeweils bestimmte Vor- und Nachteile. So ist die Ansteuerung bei der semiaktiven Lagerung wesentlich einfacher gestaltet, da die Lage des optischen Elements nicht ständig nachgeregelt wird. Im Gegensatz dazu erfordert die „fliegende” aktive Lagerung einen hochpräzisen Regelkreis. Des Weiteren können für semiaktive Lagerungen vergleichsweise kostengünstige kapazitive Sensoren verwendet werden. Weiterhin kann aufgrund der Hebeluntersetzung eine relative kleine Änderung der Lage des optischen Elements 215 in eine relative große Positionsänderung des Messbereichs 230 umgesetzt werden, was eine präzise Messung vereinfacht. Im Gegensatz dazu erfordert die aktive Lagerung eine Messung unmittelbar am optischen Element 315. Ferner können semiaktiv gelagerte optische Elemente bei guter Zugänglichkeit in der EUV-Lithographieanlage 100 aufgrund ihrer Selbst-Haltung einfacher ausgetauscht werden, was wiederum eine Kostenreduzierung ermöglicht. Schließlich unterliegen semiaktive Lagerungen geringeren Thermallasten als aktive Lagerungen mit Lorentzaktuatoren, die relativ große stromführende Spulen aufweisen. Zusammenfassend sind also semiaktive Lagerungen durch einige Aspekte gekennzeichnet, die eine kostengünstigere Realisierung als aktive Lagerungen ermöglichen.
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Demgegenüber zeichnen sich aktive Lagerungen dadurch aus, dass sie eine genauere Positionierung des optischen Elements ermöglichen. Da der Lorentzaktuator 300 ständig nachgeregelt wird, sind sie auch robuster gegenüber positionsändernden Umwelteinflüssen, welche von semiaktiven Lagerungen erst im Rahmen der periodischen Justierung korrigiert werden. Ferner besteht beim Lorentzaktuator 300 kein mechanischer Kontakt zwischen der Magnetspule 305 und dem Tauchanker 310, so dass die Steifigkeit des Aktuators sehr gering ist und Vibrationen und dergleichen von der Tragstruktur nicht oder nur kaum auf das optische Element 315 übertragen werden. Weiterhin unterliegen aktive Lagerungen weniger parasitären Effekten.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden beide der oben beschriebenen Fassungs- bzw. Lagerungstechniken in einer EUV-Abbildungsvorrichtung, wie z. B. der EUV-Lithographieanlage 100, eingesetzt. Dies soll im Folgenden anhand der 4 und 5 näher erläutert werden.
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4 zeigt schematisch eine EUV-Lithgraphieanlage 100 mit hybrider Lagerungstechnik gemäß einem Einrahmenkonzept. Es sollte beachtet werden, dass 4 (ebenso wie 5) lediglich eine schematische Darstellung ist, und insbesondere die Anzahl der optischen Elemente nicht notwendigerweise der eines tatsächlichen Systems entspricht. Insbesondere ist in repräsentativer Weise jeweils nur ein semiaktives und ein aktives System dargestellt.
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In der EUV-Lithgraphieanlage 100 gemäß 4 ist ein Rahmen 400, der als Referenzstruktur bzw. als Messrahmen dienen kann, über eine Luftpolsterlagerung 405 (sogenannte ”Air mounts”) auf einem Fundament 410 gelagert. An dem Rahmen 400 sind ein semiaktives System 420 und ein aktives System 430 befestigt. Das semiaktive System 420 umfasst eine fest mit dem Rahmen 400 verbundene bzw. am Rahmen 400 befestigte Tragstruktur 425, an welcher ein als optisches Element dienender Spiegel 215 wie in 2 dargestellt mit Hilfe von selbst haltenden Aktuatoren, gelagert ist. Das aktive System 430 umfasst eine fest mit dem Rahmen 400 verbundene Tragstruktur 435, an welcher ein als optisches Element diendender Spiegel 315 wie in 3 dargestellt mittels Lorentzaktuatoren 300, also mit Hilfe von nicht selbst haltenden Aktuatoren, gelagert ist. Die Lage des optischen Elements 315 wird, wie für die Anordnung in 3 beschrieben, mit Hilfe einer Sensoranordnung 335 erfasst.
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Um Instabilitäten auszugleichen, sind die Aktuatoren 300 des aktiven Systems an Reaktionsmassen 440 gekoppelt, von denen in 4 lediglich eine repräsentativ dargestellt ist. Diese Reaktionsmassen 440 sollen sicherstellen, dass die Reaktionskräfte, die bei der Aktuierung des optischen Elements 315 entstehen, nicht auf den Rahmen 400 übertragen werden. Solche Reaktionskräfte können nämlich über den Rahmen zu anderen optischen Elementen und dergleichen übertragen werden und zu Vibrationen führen, die eine genaue Positionierung der optischen Elemente erheblich beeinträchtigen. Die Reaktionsmassen 440 sind nicht fest mit dem Rahmen 400 verbunden, sondern über Luftlager oder dergleichen an den Rahmen 400 gekoppelt.
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Mit diesem Hybrid-System können die Vorteile beider oben beschriebenen Fassungs- bzw. Lagerungstechniken ausgenutzt werden. Dadurch kann die Komplexität und somit die Herstellungskosten der EUV-Lithograpieanlage reduziert werden.
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Beispielsweise können die mittels der semiaktiven Lagerung gelagerten optischen Elemente optisch weniger sensitiv sein als die mittels der aktiven Lagerung gelagerten optischen Elemente. Insbesondere die Beleuchtungsspiegel im Beleuchtungssystem
104 in
1 können semiaktiv gelagert sein. Des Weiteren können relativ häufig bewegte optische Elemente mittels aktiver Lagerung gelagert sein, wohingegen relativ stationäre optische Elemente mittels semiaktiver Lagerung gelagert sein können. Ferner ist es möglich, feldnahe optische Elemente aktiv zu lagern und pupillennahe optische Elemente semiaktiv zu lagern. Als feldnah werden hierbei solche optischen Elemente bezeichnet, bei denen das Verhältnis SA/CA < 0,6 erfüllt ist, und als pupillennah werden hierbei solche optischen Elemente bezeichnet, bei denen das Verhältnis SA/CA ≥ 0,6 erfüllt ist, wobei SA die Sub-Apertur und CA die freie Apertur (engl.: „clear aperture”) bezeichnet. Die Sub-Apertur SA ist dabei der maximale Bereich auf dem optischen Element, der von einem einzelnen Feldpunkt am abzubildenden Objekt beleuchtet wird. Die freie Apertur CA ist der Bereich auf dem optischen Element, der von allen Feldpunkten am abzubildenden Objekt beleuchtet wird. Eine Erläuterung der Begriffe Sub-Apertur SA und freie Apertur CA findet sich auch in der
US 2009/0080086 A1 , Absätze [0097]ff.
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In einem nicht limitierenden Beispiel können die pupillennahen Spiegel 116, 118 und 124 in 1 semiaktiv gelagert sein und die feldnahen Spiegel 112 und 126 in 1 können aktiv gelagert sein.
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5 zeigt chematisch eine EUV-Lithgraphieanlage 100 mit hybrider Lagerungstechnik in einer alternativen Ausgestaltung gemäß einem Zweirahmenkonzept. Auch in der EUV-Lithgraphieanlage 100 gemäß 4 ist ein Rahmen 500 über eine Luftpolsterlagerung 505 (sogenannte ”Air mounts”) auf einem Fundament 510 gelagert. An dem Rahmen 500 sind wiederum ein semiaktives System 420 und ein aktives System 530 gelagert. Das semiaktive System 420 entspricht dem in 4 dargestellten und wird daher nicht näher erläutert. Das aktive System 530 unterscheidet sich dagegen von dem aktiven System 430 dahingehend, dass das optische Element 315 über Lorentzaktuatoren 300 an einer Kraft aufnehmenden Tragstruktur 535 gelagert ist, welche nicht unmittelbar am Rahmen 500, welcher als Referenzstruktur dient, angebunden ist. Mit dieser Anordnung werden Reaktionskräfte bei der Aktuierung des Spiegels 315 nicht unmittelbar auf den Rahmen 500 übertragen, da die zweite Tragstruktur 535 vom als Referenzstruktur dienenden Rahmen 500 mechanisch entkoppelt ist, so dass auf Reaktionsmassen zur Kompensation dieser Reaktionskräfte verzichtet werden kann.
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Von den verschiedenen Spiegeln der Lithographieanlage 1 dient ein Spiegel als Referenzspiegel. Die Lage der anderen Spiegel wird unter Referenzierung der Lage dieses Referenzspiegels auf diesen Spiegel ausgerichtet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Referenzspiegel „fest” mit dem Messrahmen verbunden ist, also mit großer Steifigkeit an diesen angebunden ist. Aus diesem Grund wird im hier vorgeschlagenen Hybridsystem aus Spiegeln mit aktiver und Spiegeln mit semiaktiver Lagerung einer der Spiegel mit semiaktiver Lagerung als Referenzspiegel verwendet. Prinzipiell kann ein semiaktiv an eine Referenzstruktur angebundener Spiegel einen passiven Referenzspiegel ersetzen.
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Bei der in 2 dargestellten Erfassung der Lage des semiaktiv gelagerten optischen Elements 215 kann jedoch folgendes Problem auftreten Zwischen dem Messbereich 230 und dem optischen Element 215 sind mehrere Anbindungsflächen bzw. Interfaces vorgesehen, so zum Beispiel zwischen dem optischen Element 215 und dem Hebelarm 210, welche Relaxationsvorgängen und Umwelteinflüssen unterliegen. Dies kann zu Sensordrift führen, also einer langfristigen Änderung des Sensorsignals relativ zur Messgröße.
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Um dem zu begegnen, ist bei der in 6 vorgeschlagenen Ausgestaltung des semiaktiven Systems die Sensoranordnung 235 nicht an der Lagerung 200 (an dem vom optischen Element 215 abgewandten Ende des Hebels 210) sondern unmittelbar am optischen Element 215 vorgesehen. Beispielsweise kann der Messbereich 230 an der Rückseite oder auch am Rand des optischen Elements 215 vorgesehen sein. Mit dieser Anordnung kann die Verfälschung des Sensorsignals aufgrund von Sensordrift vermieden werden und somit den höheren Anforderungen an eine EUV-Lithographieanlage entsprochen werden.
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Zumindest beim semiaktiv gelagerten Referenzspiegel ist die Sensoranordnung 235 direkt am optischen Element 215 statt an der Lagerung 200 vorgesehen, eine entsprechende Anordnung der Sensoranordnung 235 direkt am optischen Element 215 kann jedoch optional auch für die anderen semiaktiv gelagerten optischen Elemente erfolgen.
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Es sollte beachtet werden, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind und im Rahmen des Schutzumfanges der Patentansprüche in vielfältiger Weise variiert werden können. Insbesondere können die Merkmale der den oben beschriebenen Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden.
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So wurden in den obigen Ausführungsbeispielen EUV-Lithographieanlagen erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann auch auf Maskenmetrologieanlagen, wie z. B. AIMS(Aerial Image Measurement Technique)-Anlagen oder APMI(Aerial Pattern Mask Inspection)-Anlagen angewandt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- EUV-Lithographieanlage
- 102
- Strahlformungssystem
- 104
- Beleuchtungssystem
- 106
- Projektionssystem
- 108
- EUV-Lichtquelle
- 110
- Kollimator
- 112
- Monochromator
- 114
- EUV-Strahlung
- 116
- erster Spiegel
- 118
- zweiter Spiegel
- 120
- Photomaske
- 122
- Wafer
- 124
- dritter Spiegel
- 126
- vierter Spiegel
- 200
- Lagerung
- 205
- Piezoaktuator
- 210
- Hebelarm
- 215
- optisches Element
- 220
- Tragstruktur
- 225
- Hebelpunkt
- 230
- Messbereich
- 235
- Sensoranordnung
- 240
- Sensor
- 250
- Messrahmen
- 300
- Lorentzaktuator
- 305
- Magnetspule
- 310
- Tauchanker
- 315
- optisches Element
- 330
- Messbereich
- 335
- Sensoranordnung
- 340
- Sensor
- 350
- Steuereinrichtung
- 355
- Stoppelemente
- 400
- Rahmen
- 405
- Luftpolsterlagerung
- 410
- Fundament
- 420
- semiaktives System
- 425
- erste Tragstruktur
- 430
- aktives System
- 435
- zweite Tragstruktur
- 440
- Reaktionsmasse
- 500
- Rahmen
- 505
- Luftpolsterlagerung
- 510
- Fundament
- 530
- aktives System
- 535
- zweite Tragstruktur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2004/0212794 A1 [0004]
- EP 1879218 A1 [0004]
- US 2003/0234989 A1 [0004]
- US 2009/0080086 A1 [0053]