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Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, insbesondere für die EUV-Halbleiterlithographie, mit einem Tragsystem für einen sogenannten mehrfach obskurierten Spiegel. Unter einem obskurierten Spiegel ist dabei ein Spiegel als Teil des Abbildungssystems der Projektionsbelichtungsanlage zu verstehen, welcher eine Mehrzahl von Durchbrüchen (Öffnungen, Löcher) aufweist. Die Durchbrüche werden dazu verwendet, eine Maske, ein sogenanntes Reticle, durch den Spiegelkörper hindurch zu beleuchten. Die Beleuchtung durch den Spiegelkörper hindurch wird dadurch erforderlich, dass bei steigender numerischer Apertur die üblicherweise zum Einsatz kommende Beleuchtung der Maske von der Seite her nicht mehr praktikabel ist, da geringe Strahl-Inzidenzwinkel gefordert sind um eine hohe Reflektivität zu gewährleisten. Anzustreben ist vielmehr ein gegenüber der Normalen der Objektebene kleiner Einfallswinkel, insbesondere von unter 8°. Ein derartiger Winkel lässt sich, mit vergrößerter NA wie bereits angedeutet, vorteilhaft dadurch erreichen, dass das Reticle durch vorbestimmte und ausgelegte Durchbrüche hindurch beleuchtet wird. Das von dem Reticle reflektierte Licht trifft dann auf nicht ausgesparte Bereiche des Spiegels und wird hierdurch in das Projektionsobjektiv zur Bildgebung reflektiert. Der Spiegel ist derart konzipiert, dass Spiegelzonen für den Durchlass zum Reticle und Spiegelzonen für die Reflexion zum Abbildungsobjektiv vorhanden sind. Die durchlöcherte Zone des Spiegels, die für die Reflexion in Richtung Abbildungsobjektiv relevant ist, ist in Anzahl, Dimensionierung und Ortslage entsprechend der am Reticle erzeugten Beugungsordnungen der Strahlen so ausgelegt, dass nach der Reflexion am Reticle die Beugungen nicht durch die Löcher hindurch, sondern an den nicht durchlöcherten Spiegelbereichen zum Objektiv hin reflektiert werden.
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Die Verteilung der Durchbrüche bzw. Löcher über das Spiegelsubstrat hinweg ist optimiert ausgebildet, so dass unerwünschte Beugungsordnungen ausgeblendet werden und eine maximale Flexibilität für die Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungssettings gewährleistet werden kann. Bedingt durch die erwünschten geringen Dicken, insbesondere Mittendicken des Spiegels und die erwähnten Durchbrüche (Löcher) steigen aufgrund der damit einhergehenden geringeren Gesamtsteifigkeit des Spiegels die Anforderungen an die mechanische Halterung. Wesentlich bei der Halterung ist dabei, den Spiegel über die gesamte Spiegelfläche hinweg definiert und möglichst deformationsarm zu haltern. Die üblicherweise nach dem Stand der Technik zum Einsatz kommenden Konzepte, wie beispielsweise eine Halterung ausschließlich am Rand des Spiegels, reichen hier in vielen Fällen nicht mehr aus.
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Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Tragsystem für einen Spiegel in einer Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit einem durchbrochenen, insbesondere mehrfach obskurierten Spiegel, anzugeben, welches eine möglichst definierte und deformationsarme Lagerung des Spiegels ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Tragsystem für ein Spiegelsubstrat für EUV-Spiegel, zeigt einen Außenring zur Verbindung mit einer Tragstruktur einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, der mit mindestens einem Steg im Inneren des Außenrings verbunden ist. Das Innere des Außenringes ist hierbei der von dem Außenring begrenzte, insbesondere kreisförmige Bereich. Der Steg ist mit mindestens einem Kontaktteil oder einem weiteren Steg verbunden. Das Kontaktteil des Spiegels dient dabei zur Aufhängung bzw. Abstützung des EUV-Spiegels.
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Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Tragsystem ist die damit erreichbare hohe Lagestabilität des Spiegelsubstrates in Verbindung mit reduzierten mechanischen Spannungen im Spiegelmaterial und in Verbindung damit auch einer geringen Spiegeldeformation an der Oberfläche des Spiegels, wodurch sich die optischen Eigenschaften des Spiegels vorteilhaft beeinflussen lassen. Durch die geeignete Wahl der Geometrie der Stege wie auch der Kontaktteile tritt nur eine geringe bzw. keine Vignettierung der durch die Löcher tretenden Strahlen auf.
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Bei den zu lagernden Spiegeln kann es sich insbesondere um Spiegel mit einem Spiegelsubstrat aus Kupfer oder Silizium handeln, welche eine Dicke von ca. 2 bis 10 mm und einen Durchmesser im Bereich von 100 mm und auch darüber aufweisen. Auch eine Fertigung des Spiegelsubstrats unter Verwendung von Aluminium, Quarz oder optischen Gläsern ist denkbar. Die aktive Schicht des Spiegels kann insbesondere aus einer Mehrzahl von einander sich abwechselnden Schichten unter Verwendung von Molybdän und Silizium als sogenannter MoSi-Multilayer ausgebildet sein.
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Es ist von Vorteil, wenn der Steg mit dem Außenring einstückig ausgebildet ist, da so eine hohe Steifigkeit zur Stützung des Spiegels erreicht wird. Somit wird das Setzverhalten von z. B. kraftschlüssigen Verbindungen vermieden und eine hohe dynamische Steifigkeit erreicht. Monolithische Körper weisen höhere Eigenfrequenzen auf als z. B. Schraubverbindungen.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der Steg einen von der Geraden abweichenden Verlauf, insbesondere einen Spline-Verlauf aufweist. So können möglichst gleiche Materialstärken im Bereich der Löcher im Spiegelsubstrat gewährleistet werden, da das Spiegelsubstrat durch den Spline-förmig optimierten Verlauf der Stege lokal angepasst stabilisiert werden kann. Dabei kann es sich bei dem Spline gegebenenfalls auch stückweise um einen linearen Spline oder um einen Spline aus Polynomen höherer Ordnung handeln.
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Eine trapezförmige Ausbildung des Stegs hat den Vorteil, dass sie zum einen eine ausreichende Festigkeit bzw. Steifigkeit gewährleistet und zum anderen Strahlbeschneidungen verringert werden und die Intensität des für den Belichtungsprozess zur Verfügung stehenden Lichts somit erhalten bleibt bzw. der Lichtverlust verringert wird.
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Von Vorteil ist ferner, wenn das Tragsystem drei Kontaktteile umfasst, da auf diese Weise eine quasi bestimmte Lagestabilität des Spiegelsubstrats gewährleistet werden kann. Für bestimmte Spiegelgeometrien ist eine Verwendung von mehr als 3 Kontaktteilen nicht zu umgehen, um eine gewisse Deformationsstabilität zu erreichen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das mindestens eine Kontaktteil hohlzylindrisch oder hohlkonisch ausgebildet, was ebenfalls wie die bereits angesprochene trapezförmige Ausbildung der Stege zu einer Verringerung einer Strahlbeschneidung führt.
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Auch von Vorteil ist es, wenn das Spiegelsubstrat eine V-Nut an der Seitenwand eines Lochs aufweist, so kann beispielsweise besonders einfach eine definierte Halterung erreicht werden.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der V-Nut an der Seitenwand eines Lochs im Spiegelsubstrat ist, wenn diese umlaufend ausgebildet ist. Dies führt dazu, dass an die Aufhängung an beliebigen Stellen am Innenumfang des Loches angesetzt werden kann und sich somit weitere Designfreiheitsgrade ergeben. Weiterhin liegt ein kugelförmiges Kontaktteil immer in einer V-Nut an, wenn zur Aufhängung maximal drei Kugeln verwendet werden.
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Ein zusätzlicher Vorteil stellt ein Tragsystem mit einem höhenverstellbaren Gelenk, welches in die V-Nut der Seitenwand eines Lochs im Spiegelsubstrat eingreift, dar. Durch eine Höhenverstellbarkeit der Gelenke kann bei sphärischen Flächen, Freiformflächen oder ähnlichem eine Feineinstellung von Kontaktteilen für eine möglichst spannungsarme und exakte Lagerung vorgenommen werden.
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Eine alternative Befestigung des Spiegelsubstrats an ein Tragsystem insbesondere mit einem höhenverstellbaren Gelenk kann eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere Verklebung dessen sein. Die Verklebung weist geringere Spannungszonen auf als z. B. ein mechanischer Form- oder Kraftschluss.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
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1 ein schematisch dargestelltes Beispiel einer Beleuchtung durch einen obskurierten Spiegel auf ein Reticle,
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2 eine schematisch dargestellte Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Tragsystems,
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3 einen ersten Querschnitt des in 2 dargestellten Tragsystems,
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4 einen weiteren Querschnitt des in 2 dargestellten Tragsystems,
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5 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Verbindung der Kontaktteile mit dem Spiegelsubstrat,
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6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Verbindung der Kontaktteile mit dem Spiegelsubstrat,
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7 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Verbindung der Kontaktteile mit dem Spiegelsubstrat, und
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8 eine schematische Darstellung einer EUV-Projektionsbelichtungs-anlage, in welcher die Erfindung verwirklicht sein kann.
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1 zeigt ein über einem Reticle 3 angeordnetes, durchlöchertes (mehrfach obskuriertes) Spiegelsubstrat 1, wie es in Beleuchtungssystemen von EUV-Projektionsbelichtungsanlagen zur Anwendung kommen kann.
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Der Beleuchtungsstrahl durchtritt das Spiegelsubstrat 1 von oben durch eines der Löcher 2 und fällt auf das Reticle 3, wo er reflektiert bzw. gebeugt wird. Für eine gute Lichtausbeute, d. h. für eine möglichst hohe für den Belichtungsprozess zur Verfügung stehende Intensität im Projektionsobjektiv ist es wünschenswert, wenn die gebeugten Strahlen nullter bzw. erster Ordnung nicht etwa wiederum das Spiegelsubstrat an den Löchern 2 durchtreten, wie gestrichelt dargestellt, sondern vielmehr an der Unterseite des Spiegelsubstrates 1 reflektiert werden und für den Belichtungsprozess zur Verfügung stehen. Die Nutzung höherer Ordnungen kann ebenfalls wünschenswert sein. Unerwünschte Ordnungen können die Löcher auf der linken Seite des Spiegels durchtreten und damit ausgeblendet werden. Insgesamt ist die Lochverteilung auf dem Substrat unter den Randbedingungen
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- • effiziente Ausblendung unerwünschter Ordnungen
- • und maximale Flexibilität des Substrats für die Verwendung bei unterschiedlichen Beleuchtungssettings
optimiert.
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Bedingt durch die geringe Mittendicke des durchlöcherten Spiegels und der Anzahl und Größe der Löcher 2 kann der Spiegel nicht mehr mit konventionellen Fassungstechniken wie beispielsweise Fassen an eingeklebten Buchsen, Kugel-prismenlagerung, Klemmen des optischen Substrats durch eine Mechanik, kraftschlüssiges Verbinden auf Hexapod-Mechaniken oder ähnliches gefasst werden.
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2 zeigt ein Tragsystem 7, wie es für einen in 1 gezeigten Spiegel zur Anwendung kommen kann. Das Tragsystem 7 zeigt einen Außenring 4, der mit einer Mehrzahl von Stegen 5 und über diese Stege 5 in einer Mehrzahl von Kontaktteilen 6 verbunden ist.
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Der Außenring 4 selbst steht üblicherweise nicht in Kontakt mit dem Spiegelsubstrat 1, sondern dient der Anbindung des Tragsystems 7 an die Tragstruktur der Projektionsbelichtungsanlage. Die Stege 5 übertragen die Kräfte aus der Lagerung des Spiegelsubstrats 1 über den Außenring 4 auf die Tragstruktur. Sie können, müssen aber nicht zwingend einstückig mit dem Außenring 4 verbunden sein. Vorteilhaft ist es, wenn die Stege 5 trapezförmig ausgebildet sind. Wie aus der Figur gut zu erkennen ist, verlaufen die Stege 5 nicht entlang von Geraden, sondern zeigen eine Kurvenform (Spline), durch welche den für das jeweilige Spiegelsubstrat 1 erforderlichen optischen und mechanischen Parametern Rechnung getragen wird. Mit den Stegen 5 verbunden sind im gezeigten Beispiel drei Kontaktteile 6, welche in der Art von Ringen bzw. Hohlzylindern ausgebildet sind und der Auflage des Spiegelsubstrats 1 dienen. Es ist auch denkbar, mehr als drei Kontaktteile 6 vorzusehen. Das Spiegelsubstrat 1 wird über die Kontaktteile 6 von unten gehalten, d. h., dass das Spiegelsubstrat 1 auf das Tragsystem 7 aufgelegt wird. Es ist ferner denkbar, das Spiegelsubstrat 1 nicht auf das Tragsystem 7 aufzulegen, sondern das Spiegelsubstrat 1 unterhalb des Tragsystems 7 anzuordnen und in das Tragsystem 7 über geeignete Befestigungselemente einzuhängen; eine entsprechende Variante ist in 7 angedeutet.
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3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie I-I durch das in der 2 gezeigte Tragsystem 7. Gut erkennbar wird die trapezförmige Ausbildung der Stege 5, wodurch eine Strahlbeschneidung wirksam verringert werden kann und die Intensität des für den Belichtungsprozess zur Verfügung stehenden Lichtes optimiert bzw. der Lichtverlust minimiert werden kann.
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4 zeigt einen weiteren Schnitt entlang der Linie II-II durch das in 2 gezeigte Tragsystem 7. Der Schnitt verläuft durch zwei Kontaktteile 6, auf welchen in 4 zur Verdeutlichung der geometrischen Verhältnisse das Spiegelsubstrat 1 aufgelegt dargestellt ist. Gut erkennbar ist in 4 die Ausrichtung der Kontaktteile 6 an den Löchern 2 im Spiegelsubstrat 1 und die konische Ausbildung der Kontaktteile 6, wodurch, ähnlich wie durch die trapezförmige Ausbildung der Stege 5 in 3, Vignettierung verringert wird. Durch die konische Ausbildung der Kontaktteile 6 ist es weiterhin möglich, dass die Kontaktstellen des Spiegelsubstrats 1 auf nahezu gleicher Höhe liegen. In 4 ist ein Zusammenfallen der Kontaktteile 6 mit den Löchern 2 im Spiegelsubstrat 1 dargestellt. In nicht gezeigten Varianten der Erfindung kann das Spiegelsubstrat 1 auch an Bereichen mechanisch kontaktiert werden, an welchen es keine Löcher 2 aufweist. Das in 4 gezeigte Spiegelsubstrat ist sphärisch ausgebildet; es ist jedoch auch denkbar, die Erfindung für einen Spiegelarray bzw. für eine Flächenkontur mit Umkehrfunktionen, also einer Umkehrung des Konturverlaufes je Flächenquerschnitt, anzuwenden.
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5 zeigt in einer Detaildarstellung die mechanische Verbindung der Kontaktteile 6 mit dem Spiegelsubstrat 1. Im gezeigten Beispiel weist das Spiegelsubstrat 1 eine umlaufende V-Nut 8 an der Seitenwand eines Loches 2 auf, in welche ein höhenverstellbares Gelenk 9 mit einer Kugel eingreift. Das höhenverstellbare Gelenk 9 ist dabei mit dem Kontaktteil 6 verbunden. Die Höhenverstellbarkeit des Gelenkes 9 ist deswegen vorteilhaft, um insbesondere bei sphärischen Flächen, Freiformflächen oder ähnlichem eine Feineinstellung für eine möglichst spannungsarme und exakte Lagerung vornehmen zu können.
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Eine Alternative zu der in 5 gezeigten Lagerung ist in 6 gezeigt, wo das Spiegelsubstrat 1 mit einem ebenfalls höhenverstellbaren Gelenk 9‘ verklebt 10 ausgebildet ist. Selbstverständlich sind eine Vielzahl weiterer Fassungs- bzw. Halterungstechniken, denkbar.
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7 zeigt die in Zusammenhang mit 2 bereits angesprochene Variante, dass das Spiegelsubstrat 1 von oben gehalten wird. Die Bezugszeichen sind analog der 5 gewählt.
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In 8 ist rein schematisch eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage 111 dargestellt, bei welcher das erfindungsgemäße Konzept verwirklicht ist. Die Projektionsbelichtungsanlage 111 zeigt eine Lichtquelle 112, ein EUV-Beleuchtungssystem 113 zur Ausleuchtung eines Feldes in einer Objektebene 114, in welcher eine strukturtragende Maske angeordnet ist, sowie ein Projektionsobjektiv 115 mit einem Gehäuse 116 und einem Strahlenbündel 120 zur Abbildung der strukturtragenden Maske in der Objektebene 114 auf ein lichtempfindliches Substrat 117 zur Herstellung von Halbleiterbauelementen. Das Projektionsobjektiv 115 weist zur Strahlformung als Spiegel 118 ausgebildete optische Elemente auf. Auch das Beleuchtungssystem 113 weist derartige optische Elemente zur Strahlformung bzw. Strahlleitung auf. Diese sind jedoch in 7 nicht näher dargestellt.