DE102017210686B4 - Verfahren zum Justieren eines Beleuchtungssystems für die Mikrolithographie - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Justieren eines Beleuchtungssystems (20), welches einen Beleuchtungstrahlengang (34) für eine Vielzahl von Einzelstrahlen (39) zum Anstrahlen einer Maskenebene (44) einer Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie sowie ein mehrere Manipulatorfreiheitsgrade aufweisendes Manipulatorsystem (28) zur Veränderung der Konfiguration des Beleuchtungsstrahlengangs (34) umfasst, wobei der Beleuchtungsstrahlengang sich von einer Strahlungsquelle (18) der Einzelstrahlen (39) bis einschließlich zur Maskenebene (44) erstreckt, mit den Schritten:- Auswählen eines oder mehrerer der Einzelstrahlen (39), einer oder mehrerer sich quer zum Beleuchtungsstrahlengang erstreckender Referenzflächen (23; 31; 41; 44; 45) sowie eines oder mehrerer Anstrahlpunkte (31-1, 31-5, 31-8; 31-2; 41-1, 41-3; 44-1, 44-3; 45-1, 45-3; 84) des oder der ausgewählten Einzelstrahlen auf der oder den ausgewählten Referenzflächen,- Bestimmen eines jeweiligen Sollwertes (75) mindestens eines geometrischen Zustandsparameters des entsprechenden Einzelstrahls (39) an dem oder den ausgewählten Anstrahlpunkten mittels Strahlrückverfolgungsrechnung anhand optischer Designdaten (79) des Beleuchtungssystems,- Bestimmen eines jeweiligen Messwertes (74) des mindestens einen geometrischen Zustandsparameters an dem oder den ausgewählten Anstrahlpunkten mittels optischer Messung, sowie- Ermitteln von Stellwegseinstellungen (76) für die Manipulatorfreiheitsgrade des Manipulatorsystems (28) zur Annäherung des mindestens einen geometrischen Zustandsparameters an dem oder den ausgewählten Anstrahlpunkten an den jeweiligen Sollwert (75).

Description

• Hintergrund der Erfindung
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren eines Beleuchtungssystems, welches einen Beleuchtungsstrahlengang zum Anstrahlen einer Maskenebene einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie umfasst.
• Zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen, wie zum Beispiel Masken für die Mikrolithographie, werden heutzutage überwiegend lithographische Projektionsbelichtungsverfahren eingesetzt. Dabei wird ein auf einer Maske bzw. einem Retikel angeordnetes Muster in einer Projektionsbelichtungsanlage zwischen einem Beleuchtungssystem und einem Projektionsobjektiv im Bereich einer Masken- bzw. Objektebene des Projektionsobjektivs positioniert und mit einer vom Beleuchtungssystem geformten Beleuchtungsstrahlung beleuchtet. Die durch das Muster veränderte Strahlung durchläuft das Projektionsobjektiv, wodurch das Muster auf eine strahlungsempfindliche Schicht eines Substrats abgebildet wird.
• Ein dabei verwendetes Beleuchtungssystem enthält in der Regel mehrere optische Module, womit ein Beleuchtungsstrahlengang im Beleuchtungssystem ausgebildet wird. DE 10 2012 209 412 A1 beschreibt ein derartiges Beleuchtungssystem, welches als optische Module einen sogenannten Feld-Facettenspiegel sowie einen sogenannten Pupillen-Facettenspiegel umfasst.
• Herkömmlicherweise wird zur Justage der optischen Module im Beleuchtungssystem eine Justagevorrichtung in Gestalt eines Rahmens, auf dem Einbaupositionen für die einzelnen optischen Module vorgegeben sind, verwendet. Aufgrund der stetig wachsenden Anforderungen an die optischen Eigenschaften von Beleuchtungssystemen sind mittlerweile oft die mechanischen Einbautoleranzen der optischen Module am Rahmen zu groß, um die angestrebten optischen Eigenschaften im montierten Zustand zu gewährleisten.
• Zugrunde liegende Aufgabe
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Justage eines Beleuchtungssystems für die Mikrolithographie bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden können, und insbesondere das Beleuchtungssystem derart genau justiert werden kann, dass die optischen Eigenschaften des Beleuchtungssystems erheblich verbessert werden können.
• Justageverfahren für Beleuchtungssysteme von EUV-Projektionsbelichtungsanlagen sind in DE102015216528A1 sowie DE102011005881A1 gezeigt
• Erfindungsgemäße Lösung
• Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise mit dem nachstehend beschriebenen Verfahren zum Justieren eines Beleuchtungssystems gelöst werden. Das Beleuchtungssystem umfasst einen Beleuchtungstrahlengang für eine Vielzahl von Einzelstrahlen zum Anstrahlen einer Maskenebene einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie sowie ein mehrere Manipulatorfreiheitsgrade aufweisendes Manipulatorsystem zur Veränderung der Konfiguration des Beleuchtungsstrahlengangs, wobei der Beleuchtungsstrahlengang sich von einer Strahlungsquelle der Einzelstrahlen bis einschließlich zur Maskenebene erstreckt. Das Verfahren umfasst ein Auswählen eines oder mehrerer der Einzelstrahlen, einer oder mehrerer sich quer zum Beleuchtungsstrahlengang erstreckender Referenzflächen sowie eines oder mehrerer Anstrahlpunkte des oder der ausgewählten Einzelstrahlen auf der oder den ausgewählten Referenzflächen. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Bestimmen eines jeweiligen Sollwertes mindestens eines geometrischen Zustandsparameters des entsprechenden Einzelstrahls an dem oder den ausgewählten Anstrahlpunkten mittels Strahlrückverfolgungsrechnung anhand optischer Designdaten des Beleuchtungssystems, ein Bestimmen eines jeweiligen Messwertes des mindestens einen geometrischen Zustandsparameters an dem oder den ausgewählten Anstrahlpunkten mittels optischer Messung, sowie ein Ermitteln von Stellwegseinstellungen für die Manipulatorfreiheitsgrade des Manipulatorsystems zur Annäherung des mindestens einen geometrischen Zustandsparameters an dem oder den ausgewählten Anstrahlpunkten an den jeweiligen Sollwert.
• Insbesondere durch das erfindungsgemäße Auswählen eines oder mehrerer Einzelstrahlen und das Ermitteln von Stellwegseinstellungen für die Manipulatorfreiheitsgrade des Manipulatorsystems zur Annäherung des geometrischen Zustandsparameters an einen auf den ausgewählten Einzelstrahl bezogenen Anstrahlpunkt einer Referenzfläche im Beleuchtungsstrahlengang können die optischen Eigenschaften des Beleuchtungssystems erheblich verbessert werden.
• Gemäß einer Ausführungsform umfasst der mindestens eine geometrische Zustandsparameter des entsprechenden Einzelstrahls eine Ortspositionsangabe und/oder eine Richtungsangabe des Einzelstrahls an dem entsprechenden Anstrahlpunkt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zumindest die Maskenebene als eine Referenzfläche ausgewählt. Allgemein können die Referenzflächen inbesondere als Ebenen konfiguriert sein.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Beleuchtungssystem mehrere, im Wesentlichen parallel zu bzw. entlang unterschiedlicher Systemflächen angeordnete, optische Module auf und mindestens eine der Systemflächen wird als Referenzfläche ausgewählt. Derartige optische Module können als mehrere optische Elemente im Beleuchtungsstrahlengang umfassende optische Anordnungen, z.B. als Feld-Facettenspiegel oder als Pupillenfacettenspiegel, ausgebildet sein. Die optischen Elemente können Spiegel und/oder Linsen umfassen. Weiterhin kann ein optisches Modul auch lediglich ein optisches Element umfassen, wie dies z.B. bei einem G-Spiegel der Fall ist.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden jeweils mehrere Anstrahlpunkte auf jeder von mehreren ausgewählten Referenzflächen ausgewählt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden für mindestens einen ausgewählten Einzelstrahl jeweilige Anstrahlpunkte auf mehreren der ausgewählten Referenzflächen ausgewählt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist bei der Bestimmung des jeweiligen Messwertes das Beleuchtungssystem Teil der Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie und die Messwertbestimmung erfolgt in einer einem Projektionsobjektiv der Projektionsbelichtungsanlage nachgeordneten Ebene, insbesondere in der Waferebene.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Bestimmung des jeweiligen Messwertes durch Ermittlung einer Lage einer Intensitätsverteilung einer über den Beleuchtungsstrahlengang auf die Maskenebene eingestrahlten Messstrahlung in der Maskenebene mittels eines in der Maskenebene oder einer dazu konjugierten Ebene, insbesondere der Waferebene, angeordneten Lagedetektors.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Bestimmung des jeweiligen Messwertes durch Ermittlung einer winkelaufgelösten Intensitätsverteilung einer über den Beleuchtungsstrahlengang auf die Maskenebene eingestrahlten Messstrahlung an zumindest einem Ort der Maskenebene oder einer dazu konjugierten Ebene mittels einer Richtungsmesseinrichtung.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Bestimmung des jeweiligen Messwertes durch Ermittlung einer Zentrierungsabweichung einer im Beleuchtungsstrahlengang geführten Messstrahlung auf mindestens einem optischen Element innerhalb des Beleuchtungssystems.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Beleuchtungsstrahlengang darauf ausgelegt, eingangsseitig mit der Beleuchtungsstrahlung in Gestalt einer von einem Quellpunkt ausgehenden und sich in einer Anstrahlrichtung ausbreitenden divergierenden Eingangswelle angestrahlt zu werden. Gemäß dieser Ausführungsform wird zur Messwertermittlung eine Messstrahlungsquelle verwendet, welche dazu konfiguriert ist, zur Ermittlung des mindestens einen Zustandsparameters die Messstrahlung von mehreren, bezüglich des Quellpunkts quer zur Anstrahlrichtung versetzten, Orten aus auf das Beleuchtungssystem einzustrahlen. Der Beleuchtungsstrahlengang ist der im Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage genutzte Strahlengang. Unter quer zur Anstrahlrichtung versetzten Orten sind Orte zu verstehen, die in einer Richtung versetzt sind, welche eine senkrechte Komponente zur Anstrahlrichtung enthält, insbesondere Orte, die in einer Richtung versetzt sind, welche von der Normalen zur Anstrahlrichtung maximal 50°, insbesondere maximal 30° oder maximal 10° abweicht.
• Gemäß einer Ausführungsvariante umfasst die Messstrahlungsquelle eine Punktstrahlungsquelle, welche quer zur Anstrahlrichtung verschiebbar gelagert ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante umfasst die Messstrahlungsquelle eine Flächenstrahlungsquelle, deren Abstrahlfäche quer zur Anstrahlrichtung ausgerichtet ist.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Beleuchtungssystem eine in einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems angeordnete Pupillen-Facettenoptik mit einer Mehrzahl an Einzeloptiken sowie eine in einer zur Maskenebene konjugierten Ebene angeordnete Feld-Facettenoptik, wobei die Feld-Facettenoptik eine Mehrzahl an weiteren Einzeloptiken aufweist, die dazu konfiguriert sind, die Einzeloptiken der Pupillen-Facettenoptik zur jeweiligen Ausbildung eines Strahlungskanals des Strahlengangs der Beleuchtungsstrahlung anzustrahlen. Weiterhin wird der jeweilige Sollwert sowie der jeweilige Messwert des mindestens einen geometrischen Zustandsparameters für mehrere der Strahlungskanäle bestimmt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Ermittlung der Stellwegseinstellungen durch Optimieren einer Zielfunktion, welche eine Sensitivitätsmatrix umfasst. Die Sensitivitätsmatrix definiert einen Zusammenhang zwischen einem die Stellwegseinstellungen beschreibenden Stellwegsvektor und einem mehrere Zustandsparameter umfassenden Zustandsvektor.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Manipulatorfreiheitsgrade des Manipulatorsystems mehrere diskretisierte Manipulatorfreiheitsgrade, bei denen die jeweils ermittelte Stellwegseinstellung aus einer vorgegebenen Menge an diskretisierten Werten ausgewählt wird. Unter diskretisierten Werten sind Werte zu verstehen, die sich nicht kontinuierlich aneinander anschließen. Insbesondere weisen die diskretisierten Werte einen Abstand von mindestens 1% oder mindestens 5% des maximalen Stellwegs von ihren jeweils benachbarten Werten auf.
• Gemäß einer Ausführungsvariante umfasst die Ermittlung der Stellwegseinstellungen der diskretisierten Manipulatorfreiheitsgrade eine erste Optimierung einer Zielfunktion, bei der mindestens einer der diskretisierten Manipulatorfreiheitsgrade konstant gehalten wird. Die Ermittlung der Stellwegseinstellungen der diskretisierten Manipulatorfreiheitsgrade umfasst insbesondere eine weitere Optimierung der Zielfunktion, bei der mindestens ein diskretisierter Manpulatorfreiheitsgrad, welcher bei der ersten Optimierung variiert wurde, konstant gehalten wird.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Beleuchtungssystem eine in einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems angeordnete Pupillen-Facettenoptik mit einer Mehrzahl an Einzeloptiken sowie eine in einer zur Maskenebene konjugierten Ebene angeordnete Feld-Facettenoptik auf, wobei die Feld-Facettenoptik eine Mehrzahl an weiteren Einzeloptiken aufweist, die dazu konfiguriert sind, die Einzeloptiken der Pupillen-Facettenoptik zur jeweiligen Ausbildung eines Strahlungskanals des Strahlengangs der Beleuchtungsstrahlung anzustrahlen. Gemäß dieser Ausführungsform wird für mehrere der Strahlungskanäle jeweils ein Messwert des mindestens einen Zustandsparameters ermittelt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Einzeloptiken des Feld-Facettenspiegels zur individuellen Aktivierung des entsprechenden Strahlungskanals ansteuerbar und zur Bestimmung der Messwerte werden nacheinander unterschiedliche Strahlungskanäle des Beleuchtungssystems aktiviert. Dabei werden jeweils gleichzeitig die übrigen Strahlungskanäle deaktiviert. Für den jeweiligen aktiven Strahlungskanal wird eine Lage einer Intensitätsverteilung der Messstrahlung in der Maskenebene bestimmt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eine der Einzeloptiken des Feld-Facettenspiegels einer Gruppe von Einzeloptiken des Pupillen-Facettenspiegels zugeordnet und zur jeweiligen Aktivierung unterschiedlicher Strahlungskanäle durch Anstrahlung unterschiedlicher Einzeloptiken der zugeordneten Gruppe verstellbar. Weiterhin werden gemäß dieser Ausführungsform bei dem nacheinander erfolgenden Aktivieren der unterschiedlichen Strahlungskanäle die der Gruppe von Einzeloptiken zugeordneten Strahlungskanäle nacheinander aktiviert.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Beleuchtungssystem eine in einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems angeordnete Pupillen-Facettenoptik mit einer Mehrzahl an Einzeloptiken, über welche jeweils ein unterschiedlicher Strahlungskanal des Beleuchtungsstrahlengangs verläuft. Weiterhin wird gemäß dieser Ausführungsform eine Zentrierungsabweichung mindestens eines der Strahlungskanäle auf der zugeordneten Einzeloptik ermittelt und mittels der ermittelten Zentrierungsabweichung wird der Messwert des mindestens einen Zustandsparameters bestimmt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Messstrahlung eine von der Wellenlänge einer Beleuchtungsstrahlung abweichende Wellenlänge auf. Insbesondere handelt es sich bei der Messstrahlung um sichtbares Licht, während es sich bei der Beleuchtungsstrahlung um EUV-Strahlung handelt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Messstrahlung die gleiche Wellenlänge wie die Beleuchtungsstrahlung auf, insbesondere handelt es sich bei der Messstrahlung um die Beleuchtungsstrahlung.
• Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten, etc. der erfindungsgemäßen Justagevorrichtung angegebenen Merkmale können entsprechend auf das erfindungsgemäße Justierverfahren übertragen werden. Diese und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der Figurenbeschreibung und den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungsformen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind und deren Schutz ggf. erst während oder nach Anhängigkeit der Anmeldung beansprucht wird.
• Figurenliste
• Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:
• 1 eine Ausführungsform einer Justagevorrichtung zur Justage eines Beleuchtungssystems einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer in einem ersten Messmodus betriebenen Messeinrichtung,
• 2 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem mittels der Justagevorrichtung gemäß 1 justierbaren Beleuchtungssystem, welches einen Feld-Facettenspiegel sowie einen Pupillen-Facettenspiegel umfasst,
• 3 eine Draufsicht auf den Feld-Facettenspiegel sowie einen Pupillen-Facettenspiegel gemäß 2,
• 4 eine Darstellung der Justagevorrichtung gemäß 1 zur Veranschaulichung des Betriebs eines zweiten Messmodus der Messeinrichtung,
• 5 eine Darstellung der Justagevorrichtung gemäß 1 zur Veranschaulichung des Betriebs eines dritten Messmodus der Messeinrichtung in einer ersten Ausführungsform,
• 6 eine Darstellung der Justagevorrichtung gemäß 1 zur Veranschaulichung des Betriebs des dritten Messmodus der Messeinrichtung in einer zweiten Ausführungsform,
• 7 bis 9 eine Veranschaulichung einer Vorgehensweise zur Ermittlung von Stellwegseinstellungen diskretisierter Manipulatorfreiheitsgrade gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
• Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
• In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bzw. Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.
• Zur Erleichterung der Beschreibung ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In 1 verläuft die y-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein, die x-Richtung nach rechts und die z-Richtung nach oben.
• 1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Ausführungsform einer Justagevorrichtung 60 zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Justageverfahrens zur Justage eines Beleuchtungssystems 20 einer Projektionsbelichtungsanlage 10 für die Mikrolithographie, welche in 2 schematisch dargestellt ist und zur Herstellung von mikrostrukturierten, z.B. integrierte Schaltkreise enthaltenden, Bauelementen konfiguriert ist. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 dient dazu, auf einem Belichtungsretikel 40 angeordnete Maskenstrukturen 42 auf eine fotosensitive Schicht eines in einer Waferebene 53 der Projektionsbelichtungsanlage 10 angeordneten Substrats 52 zu übertragen. Als Substrat 52 werden in der Regel sogenannte Wafer aus Silizium oder einem anderen Halbleitermaterial verwendet.
  Die Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß 2 enthält für diesen Zweck eine Beleuchtungsstrahlungsquelle 12, das vorstehend erwähnte Beleuchtungssystem 20, einen zeichnerisch nicht dargestellten Retikeltisch zur Halterung und Positionierung des Belichtungsretikels 40, ein Projektionsobjektiv 50 in Gestalt eines abbildenden optischen Systems mit einer Mehrzahl an optischen Elementen zum Abbilden der Maskenstrukturen 42 auf das Substrat 52 in einem Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage 10 und einen Substrattisch 54 zur Halterung und Positionierung des Substrats 52. Die Abbildung der Maskenstrukturen 42 auf das Substrat 52 erfolgt über einen das Projektionsobjektiv 50 durchlaufenden Abbildungsstrahlengang 48.
• Das Beleuchtungssystem 20 dient im Belichtungsbetrieb dazu, eine Beleuchtungsstrahlung 14 mit einer geeigneten Winkelverteilung auf ein Objektfeld des in einer Maskenebene 44 angeordneten Belichtungsretikels 40 einzustrahlen. Mit anderen Worten erzeugt das Beleuchtungssystem 20 auf dem Objektfeld ein Beleuchtungsfeld 46 in Gestalt einer Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung 14 in der Maskenebene 44.
• Zur Erzeugung des Beleuchtungsfeldes 46 umfasst das Beleuchtungssystem 20 in der gezeigten Ausführungsform drei optische Module. Die optischen Module umfassen eine im Wesentlichen parallel zu bzw. entlang einer zur Maskenebene 44 konjugierten Systemfläche 23, auch Feldebene bezeichnet, angeordnete Feld-Facettenoptik in Gestalt eines Feld-Facettenspiegels 22, eine Pupillen-Facettenoptik in Gestalt eines Pupillen-Facettenspiegels 30, welche im Wesentlichen parallel zu bzw. entlang einer Systemfläche 31, auch Pupillenebene des Beleuchtungssystems 20 bezeichnet, angeordnet ist, sowie einen sogenannten G-Spiegel 36. Der G-Spiegel 36 weist eine Spiegeloberfläche 36a auf, welche parallel zu bzw. entlang einer Systemfläche 41 angeordnet ist.
• Unter einer Systemfläche des Beleuchtungssystems 20 ist in diesem Text eine Fläche zu verstehen, parallel zu der bzw. entlang der ein optisches Modul, wie etwa der Feld-Facettenspiegel 22, der Pupillen-Facettenspiegel 30 oder der G-Spiegel 36 angeordnet ist. In dem Fall, in dem ein optisches Modul, wie die vorliegenden optischen Module, ein reflektives optisches Modul mit mehreren Spiegelelementen ist, verläuft die Systemfläche im Wesentlichen parallel zu bzw. entlang der reflektiven Oberflächen der Spiegelelemente. In zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsformen können die optischen Module auch Linsen enthalten, hierbei verlaufen die Systemflächen im Wesentlichen parallel zu bzw. entlang jeweiliger Vorder- oder Rückseiten der Linsen. Weiterhin können die optischen Module auch jeweils lediglich ein Spiegelelement oder lediglich eine Linse enthalten.
• Die Beleuchtungsstrahlung 14 wird von der vorstehend erwähnten, als Punktstrahlungsquelle ausgeführten, Beleuchtungsstrahlungsquelle 12 erzeugt und in Gestalt einer von einem Quellpunkt 18 ausgehenden und sich in einer Anstrahlrichtung 58 ausbreitenden divergierenden Eingangswelle 16 auf den Feld-Facettenspiegel 22 eingestrahlt. Die Wellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 14 kann, je nach Auslegung der Projektionsbelichtungsanlage 10, im UV-Wellenlängenbereich, z.B. bei etwa 365 nm, 248 nm oder 193 nm, oder im EUV-Wellenlängenbereich, d.h. in einem Wellenlängenbereich von kleiner als 100 nm, insbesondere bei einer Wellenlänge von etwa 13,5 oder etwa 6,8 nm, liegen. Im vorliegend dargestellten Fall handelt es sich bei der Beleuchtungsstrahlung 14 um EUV-Strahlung, damit sind alle optischen Elemente des Belichtungsstrahlengangs der Projektionsbelichtungsanlage 10 als Spiegel ausgeführt.
• Der Feld-Facettenspiegel 22 umfasst ein zweidimensionales Raster an Einzeloptiken in Gestalt von Spiegelelementen 24. In alternativen Ausführungsformen für Beleuchtungsstrahlung im UV-Wellenlängenbereich können die Einzeloptiken auch als Linsen ausgeführt sein. Im linken Bereich der 3 ist der Feld-Facettenspiegel 22 gemäß 2 in Draufsicht mit einer beispielhaften Ausführungsform des Rasters mit drei mal drei Spiegelelementen 24 dargestellt. In weiteren Ausführungsformen kann der Feld-Facettenspiegel 22 weniger oder auch mehr, insbesondere auch mehrere hundert, Spiegelelemente 24 umfassen. Die jeweilige Form der Spiegelelemente 24 ist an die Form des Beleuchtungsfeldes 46 in der Maskenebene 44 angepasst und daher rechteckig oder sichelförmig. Dabei wird im Fall einer als Step- und Scan-Belichtungsanlage ausgeführten Projektionsbelichtungsanlage 10 unter dem Beleuchtungsfeld 46 die zu einem gegebenen Zeitpunkt vom Scannerschlitz beleuchtete Fläche auf dem Belichtungsretikel 40 verstanden. Das zweidimensionale Raster der Spiegelelemente 24 ist in der gezeigten Ausführungsform orthogonal. In 2 ist der Feld-Facettenspiegel 22 in Schnittansicht entlang der Schnittlinie 26 aus 3 dargestellt. Entlang dieser Schnittlinie 26 sind drei Spiegelelemente 24-4 bis 24-6 angeordnet. Jedes der Spiegelelemente 24 des Feld-Facettenspiegels 22 ist mittels eines jeweiligen Manipulators 28-4 in Form eines Aktuators individuell verstellbar gelagert. Insbesondere ist eine individuelle Verkippung des jeweiligen Spiegelelements 24 um zwei zueinander orthogonale Kippachsen möglich. Die als Aktuatoren ausgeführten Manipulatoren 28-4 können zentral angesteuert werden.
• Der Pupillen-Facettenspiegel 30 umfasst ebenfalls eine zweidimensionale Anordnung an Einzeloptiken in Gestalt von Spiegelelementen, welche mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet sind. Im rechten Bereich von 3 ist der Pupillen-Facettenspiegel 30 in Draufsicht mit einer beispielhaften Ausführungsform einer Anordnung von sechsunddreißig Spiegelelementen 32 dargestellt. In weiteren Ausführungsformen kann der Pupillen-Facettenspiegel 30 weniger oder auch mehr, insbesondere auch mehrere hundert, Spiegelelemente 32 umfassen. In der gezeigten Ausführungsform ist die Anzahl der Spiegelelemente 32 des Pupillen-Facettenspiegels 30 viermal so groß wie die Anzahl der Spiegelelemente 24 des Feld-Facettenspiegels 22. In anderen Ausführungsformen kann die Anzahl der Spiegelelemente 32 des Pupillen-Facettenspiegels 30 auch vergleichsweise größer oder geringer sein, insbesondere kann sie der Anzahl der Spiegelelemente 24 des Feld-Facettenspiegels 22 entsprechen. Die Spiegelelemente 32 sind in der gezeigten Ausführungsform sechseckig ausgeführt und entlang konzentrischer Kreise angeordnet, sodass die Gesamtanordnung einem Bienenwabengebilde ähnelt.
• In 2 ist der Pupillen-Facettenspiegel 30 in Schnittansicht entlang der Schnittlinie 33 aus 3 dargestellt. Entlang dieser Schnittlinie 33 sind sechs Spiegelelemente 32-4a, 32-4b, 32-5a, 32-5b, 32-6a sowie 32-6b angeordnet. Der Aufbau der Facettenspiegel 22 und 30 kann insbesondere auch gemäß einer der in US 2011/0001947 A1 beschriebenen Varianten ausgeführt sein.
• In den in den 1, 2 sowie 4 bis 6 veranschaulichten Ausführungsformen sind jedem der Spiegelelemente 24 des Feld-Facettenspiegels 22 jeweils vier Spiegelelemente 32 des Pupillen-Facettenspiegels 30 zur Ausbildung eines jeweiligen Strahlungskanals 35 zugeordnet. So sind jedem der Spiegelelemente 24-1 bis 24-6 jeweils die mit der gleichen nachgestellten Ziffer sowie den Buchstaben „a“, „b“, „c“ sowie „d“ bezeichneten Spiegelelemente 32 zugeordnet, z.B. sind dem Spiegelelement 24-4 die Spiegelelemente 32-4a, 32-4b, 32-4c sowie 32-4d zugeordnet.
• Jedem der sechsunddreißig Spiegelelemente 32-1 a bis 32-9d des Pupillen-Facettenspiegels 30 ist ein jeweiliger Strahlungskanal 35-1a bis 35-9d zugeordnet, welcher sich von dem jeweils dem entsprechenden Spiegelelement 32 zugeordneten Spiegelelement 24-1 bis 24-9 des Feld-Facettenspiegels 22 über das entsprechende Spiegelelement 32 sowie über den nachstehend näher erläuterten G-Spiegel 36 bis hin zur Maskenebene 44 erstreckt.
• Zur Aktivierung entsprechender Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9d werden die entsprechenden Spiegelelemente 32-1a bis 32-9d des Pupillen-Facettenspiegels 30 durch geeignete Verkippung der Spiegelelemente 24-1 bis 24-9 des Feld-Facettenspiegels 22 angestrahlt. Da die Spiegelelemente 24-1 bis 24-9 jeweils nur einen der Spiegelelemente 32-1a bis 32-9d anstrahlen können, können maximal neun der Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9d gleichzeitig aktiviert werden.
• In der in 2 gezeigten Einstellung des Beleuchtungssystems 20 wird das Belichtungsretikel 40 mit einer annularen Winkelverteilung beleuchtet. Dazu wird die Beleuchtungsstrahlung 14 lediglich von den Spiegelelementen 32-1b, 32-2b, 32-3b, 32-6b, 32-9d, 32-8c, 32-7a sowie 32-4a, welche entlang des äußeren Ringes gemäß 3 angeordnet sind, auf das Beleuchtungsfeld 46 eingestrahlt, d.h. es sind lediglich die Strahlungskanäle 35-1b, 35-2b, 35-3b, 35-6b, 35-9d, 35-8c, 35-7a sowie 35-4a aktiv. In der Schnittansicht von 2 sind damit lediglich die Spiegelelemente 32-4a und 32-6b des Pupillen-Facettenspiegels 30 aktiv, d.h. nur diese Spiegelelemente werden von den ihnen jeweils zugeordneten Spiegelelementen 24-4 und 24-6 des Feld-Facettenspiegels 22 zur Ausbildung der jeweils das gesamte Beleuchtungsfeld 46 ausleuchtenden Strahlungskanäle 35-4a und 35-6b angestrahlt.
• Das Spiegelelement 24-5 des Feld-Facettenspiegels 22 ist derart verkippt, dass der auf ihm auftreffende Strahlungsanteil der Eingangswelle 16 nicht auf den Pupillen-Facettenspiegel 30 auftrifft. Sämtliche dem Spiegelelement 24-5 zugeordneten Strahlungskanäle 35-5a bis 35-5d sind damit in der gezeigten Einstellung des Beleuchtungssystems 16 nicht aktiviert. Das gleiche gilt natürlich auch für die jeweiligen den aktiven Spiegelelementen 24-1, 24-2, 24-3, 24-4, 24-6, 24-7, 24-8 und 24-9 des Feldfacettenspiegels 22 zwar zugeordneten, aber nicht ausgeleuchteten, Strahlungskanälen.
• Die von den Spiegelelementen 24-1, 24-2, 24-3, 24-4, 24-6, 24-7, 24-8 und 24-9 des Feld-Facettenspiegels 22 ausgehenden und über den Pupillen-Facettenspiegel 30 sowie den G-Spiegel 36 bis zur Maskenebene 44 führenden Strahlungskanäle 35-1b, 35-2b, 35-3b, 35-6b, 35-9d, 35-8c, 35-7a sowie 35-4a bilden in der veranschaulichten Ausführungsform einen Beleuchtungsstrahlengang 34 im Beleuchtungssystem 20. Der G-Spiegel 36 ist ein im streifenden Einfall betriebener Spiegel, welcher auch „Grazing-Incidence-Spiegel“ bezeichnet wird. Die vom G-Spiegel 36 aus auf die Maskenebene 44 eingestrahlte Welle wird auch als Ausgangswelle 38 des Beleuchtungssystems 20 bezeichnet.
• Der Beleuchtungsstrahlengang 34 umfasst eine Vielzahl von Einzelstrahlen 39. Unter einem Einzelstrahl wird in diesem Zusammenhang ein anhand einer Linie dargestellter Lichtpfad innerhalb des Strahlengangs verstanden. Jeder der in der in 2 veranschaulichten Einstellung aktiven Strahlungskanäle 35-1b, 35-2b, 35-3b, 35-6b, 35-9d, 35-8c, 35-7a sowie 35-4a umfasst ein Bündel an Einzelstrahlen.
• Von diesem Bündel sind in 2 beispielhaft lediglich einige Einzelstrahlen dargestellt. Bei diesen handelt es sich um die den Strahlungskanal 35-4a in der Zeichnungsebene begrenzenden Einzelstrahlen 39-1 und 39-3 sowie den zentral im Strahlungskanal 35-4a verlaufenden Einzelstrahl 39-2. Weiterhin sind die den Strahlungskanal 35-6b in der Zeichnungsebene begrenzenden Einzelstrahlen 39-4 und 39-6 sowie der zentral im Strahlungskanal 35-6b verlaufende Einzelstrahl 39-5 dargestellt. Die zentralen Einzelstrahlen 39-2 und 39-5, welche von der Beleuchtungsstrahlungsquelle 12 bis zur Maskenebene 44 verlaufen, sind in 2 zur Vereinfachung der Darstellung lediglich im Bereich zwischen der Beleuchtungsstrahlungsquelle 12 und dem Feld-Facettenspiegel 22 dargestellt.
  Der Feld-Facettenspiegel 22 ist mittels eines Manipulators 28-1 gegenüber einem Rahmenelement 29-1 des Beleuchtungssystems 20 als Ganzes in seiner Position verstellbar gelagert. Der Manipulator 28-1 ist hierbei als Justageeinrichtung konfiguriert, mit der mehrere Starrkörperfreiheitsgrade, insbesondere alle sechs Starrkörperfreiheitsgrade, d.h. Translationen und Rotationen jeweils bezüglich aller drei orthogonaler Raumrichtungen, wie in 2 anhand von Pfeilen angedeutet, einstellbar sind. Dabei kann die Justageeinrichtung manuell verstellbar sein oder auch elektrisch ansteuerbare Aktuatoren aufweisen. Wie bereits vorstehend erwähnt, sind die einzelnen Spiegelelemente 24-1 bis 24-9 des Feld-Facettenspiegels 22 weiterhin mittels der Manipulatoren 28-4 individuell verstellbar gelagert. Gemäß der beschriebenen Ausführungsform ist jedes der Spiegelelemente 24 um zwei zueinander orthogonale Kippachsen verkippbar. Damit weisen die Manipulatoren 28-4 in dieser Ausführungsform 9x2, also achtzehn Manipulatorfreiheitsgrade auf.
• Sowohl der Pupillen-Facettenspiegel 30 als Ganzes als auch der G-Spiegel 36 ist mittels eines entsprechenden Manipulators 28-2 bzw. 28-3 gegenüber einem Rahmenelement 29-2 bzw. 29-3 des Beleuchtungssystems 20 in seiner Position verstellbar gelagert. Analog zum dem Feld-Facettenspiegel 22 zugeordneten Manipulator 28-1 sind auch die Manipulatoren 28-2 und 28-3 jeweils als Justageeinrichtung konfiguriert, mit der mehrere Starrkörperfreiheitsgrade, insbesondere alle sechs Starrkörperfreiheitsgrade, d.h. Translationen und Rotationen jeweils bezüglich aller drei orthogonaler Raumrichtungen, einstellbar sind. Dabei können die Justageeinrichtungen manuell verstellbar sein oder auch elektrisch ansteuerbare Aktuatoren aufweisen.
• Die vorstehend beschriebenen Manipulatoren 28-1, 28-2, 28-3 sowie 28-4 bilden ein Manipulatorsystem 28 des Beleuchtungssystems 20. Dabei umfasst das Manipulatorsystem in der beschriebenen Ausführungsform sechsunddreißig Manipulatorfreiheitsgrade (jeweils sechs Manipulatorfreiheitsgrade der Maniplatoren 28-1, 28-2 und 28-3, sowie insgesamt achtzehn Manipulatorfreiheitsgrade der Manipulatoren 28-4).
• Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Positionsverstellung der Manipulatoren 28-1, 28-2 und 28-3 jeweils stufenweise, z.B. durch Einbau von auch als „Spacer“ bezeichneten Abstandselementen. Damit ist die Verstellbarkeit der Manipulatoren 28-1, 28-2 und 28-3 diskretisiert. In einer beispielhaften Ausführungsvariante, bei der die Manipulatoren 28-1, 28-2 und 28-3 jeweils als Hexapod ausgeführt sind, ist deren Verstellbarkeit jeweils in allen sechs Starrkörperfreiheitsgraden diskretisiert. In diesem Fall weist das Manipulatorsystem achtzehn diskretisierte Freiheitsgrade auf.
• In 7, auf welche nachstehend noch näher im Detail eingegangen wird, ist der Stellraum des Manipulatorsystems 28 für den für Veranschaulichungszwecke vereinfachten Fall mit zwei diskretisierten Manipulator-Freiheitsgraden x₁ und x₂ veranschaulicht. Die einstellbaren Stellpositionen 110 in dem zweidimensionalen Stellraum x₁ - x₂ befinden sich an den Kreuzungspunkten eines zweidimensionalen Rasters, wobei die Rasterschrittweite in der jeweiligen Dimension durch die Dicke des verwendeten „Spacers“ bestimmt wird.
• Wie bereits vorstehend erwähnt, dient die in 1 veranschaulichte Justagevorrichtung 60 der Justage des in 2 dargestellten Beleuchtungssystems 20. Die Justagevorrichtung 60 umfasst eine Steuerungseinrichtung 98, eine Messeinrichtung 66, einen Stellwegsermittler 80 sowie optional eine Sollwertbestimmungseinrichtung 78 zur Bestimmung von Zustandsparametersollwerten 75 aus vorgegebenen optischen Designdaten 79 des Beleuchtungssystems 20. Gemäß einer Ausführungsvariante, bei der die Justagevorrichtung 60 keine Sollwertbestimmungseinrichtung 78 umfasst, werden die Zustandsparametersollwerte 75 extern bestimmt und der Justagevorrichtung 60 bereitgestellt.
• Die Justagevorrichtung 60 kann, wie in der Ausführungsform gemäß 1 gezeigt, als unabhängige Laboreinrichtung zur Justage des Beleuchtungssystems 20 vor dessen Einbau in eine Projektionsbelichtungsanlage 10 vorgesehen sein. Gemäß einer weiteren, nicht zeichnerisch dargestellten Ausführungsvariante, können einige oder sämtliche Bauteile der Justagevorrichtung 60 in eine Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß 2 zur Vermessung des Beleuchtungssystems 20 im eingebauten Zustand integriert sein. Mit anderen Worten ist in dieser Variante das zu justierende Beleuchtungssystem 20 Teil der Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß 2.
• Die Messeinrichtung 66 umfasst in der Ausführungsform gemäß 1 eine Messstrahlungsquelle 62 zur Erzeugung von Messstrahlung 65, einen Lagedetektor 68 sowie eine Richtungsmesseinrichtung, welche eine Lochmaske 72 sowie eine Pupillenkamera 70 umfasst. Die Messstrahlungsquelle 62 ist analog zur Beleuchtungstrahlungsquelle 12 als Punktstrahlungsquelle zur Einstrahlung einer vom Quellpunkt 18 ausgehenden, sich in der Anstrahlrichtung 58 ausbreitenden und auf den Feld-Facettenspiegel 22 gerichteten divergierenden Eingangswelle 16 konfiguriert.
• In der veranschaulichten Ausführungsvariante unterscheidet sich die durch die Messstrahlungsquelle 62 erzeugte Eingangswelle 16 von der durch die Beleuchtungsstrahlungsquelle 12 erzeugten Eingangswelle 16 lediglich in ihrer Wellenlänge. Während es sich bei der Beleuchtungsstrahlung 14 um EUV-Strahlung handelt, wird in der vorliegenden Ausführungsform sichtbares Licht als Messstrahlung 65 verwendet. Aufgrund der katoptrischen Ausführung des Beleuchtungssystems 20 unterscheidet sich der Strahlengang der sichtbaren Messstrahlung 65 im Beleuchtungssystem 20 nicht vom vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen Beleuchtungsstrahlengang 34.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante weist die von der Messstrahlungsquelle 62 erzeugte Messstrahlung 65 dieselbe Wellenlänge wie die Beleuchtungsstrahlung 15 auf. In der vorstehend erwähnten Ausführungsvariante, in der die Justagevorrichtung 60 in die Projektionsbelichtungsanlage 10 integriert ist, wird die Messstrahlung 65 von der Beleuchtungsstrahlungsquelle 12 erzeugt und ist damit identisch mit der Beleuchtungsstrahlung 14.
• Die in 1 dargestellte Messstrahlungsquelle 62 ist auf einem Verschiebeschlitten 64 zur Translationsbewegung entlang einer quer zur Anstrahlrichtung 58 orientierten Verschiebungsrichtung 56 gelagert. Der Einsatz des Verschiebeschlittens 58 wird nachstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. In der in 1 eingezeichneten Position des Verschiebeschlittens 64 befindet sich die Messstrahlungsquelle 62 in ihrer Standardposition, welche der Position der Beleuchtungsstrahlungsquelle 12 gemäß 2 entspricht.
• Der Lagedetektor 68 und die die Lochmaske 72 sowie die Pupillenkamera 70 umfassende Richtungsmesseinrichtung können alternativ zum Einsatz kommen. In der in 1 dargestellten Konfiguration ist der Lagedetektor 68 in Verwendung und dazu in der Maskenebene 44 im Bereich des Beleuchtungsfeldes 46 der Ausgangswelle 38 der Messstrahlung 65 angeordnet. Bei der beispielsweise in 4 und 6 veranschaulichten Verwendung der Richtungsmesseinrichtung wird der Lagedetektor 68 durch die Lochmaske 72 ersetzt und mittels der nachgeordneten Pupillenkamera 70 eine Messung durchgeführt.
• Die Steuerungseinrichtung 98 dient dazu, bei der Ausführung einer Messung am Beleuchtungssystem 20 die Aktuatoren 28 der Spiegelelemente 24 des Feld-Facettenspiegels 22 mittels eines Steuerungssignals 100 und/oder den Verschiebeschlitten 64 zur Verschiebung der Messstrahlungsquelle 62 mittels eines Steuerungssignals 102 anzusteuern.
• In dem unter Bezugnahme auf 1 nachstehend beschriebenen Messmodus, bei dem der Lagedetektor 68 am Ort des Beleuchtungsfeldes 46 in der Maskenebene 44 angeordnet ist, findet lediglich das Steuersignal 100 Verwendung. Dieses steuert die Aktuatoren 28 des Feld-Facettenspiegels 22 in nacheinander erfolgenden Messschritten derart an, dass in jedem Messschritt jeweils lediglich einer der Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9d ausgebildet wird. Dies erfolgt durch jeweilige Anstrahlung des entsprechenden Spiegelelements 32-1a bis 32-9d des Pupillen-Facettenspiegels 30.
• In 1 ist der Fall veranschaulicht, in dem das Spiegelelement 24-4 des Feld-Facettenspiegels 22 zur Anstrahlung des Spiegelelements 32-4a des Pupillen-Facettenspiegels 30 eingestellt ist, wodurch der Strahlungskanal 35-4a ausgebildet wird. Der Strahlungskanal 35-4a erzeugt auf dem Spiegelelement 32-4a einen Leuchtspot. Dieser Leuchtspot entspricht im Wesentlichen den Anstrahlpunkten aller Einzelstrahlen 39 des Strahlungskanals 35-4a auf dem Spiegelelement 32-4a, welche bei Vernachlässigung von Spiegeltoleranzen alle auf demselben Punkt zusammen fallen. Der Leuchtspot wird nachfolgend exemplarisch mit dem Anstrahlpunkt 31-2 des zentralen Einzelstrahls 39-2 des Strahlungskanals 35-4a bezeichnet, welcher insbesondere mit den nicht eingezeichneten Anstrahlpunkten 31-1 und 31-3 der Einzelstrahlen 39-1 und 39-3 übereinstimmt.
• Gemäß einer Messvariante wird die Maskenebene 44 als Referenzfläche ausgewählt. Mittels des Lagedetektors 68 wird nun für einen oder mehrere der Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9d eine Intensitätsverteilung der Messstrahlung 65 in der als Referenzfläche dienenden Maskenebene 44 aufgezeichnet.
• Daraufhin werden für jeden der vermessenen Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9d ein oder mehrere Einzelstrahlen 39 ausgewählt. Gemäß einer Ausführungsvariante werden für den in 1 dargestellten Strahlungskanal 35-4a die beiden den Strahlungskanal 35-4a in der durch die Zeichnungsebene gebildeten Schnittebene begrenzenden Einzelstrahlen 39-1 und 39-3 ausgewählt. Die Zeichnungsebene schneidet den Strahlungskanal 35-4a entlang der y-Richtung zentral.
• Die ausgewählten Einzelstrahlen 39-1 und 39-3 strahlen die als Referenzfläche ausgewählte Maskenebene 44 an den in 1 eingezeichneten Anstrahlpunkten 41-1 und 41-3 an. Diese Anstrahlpunkte 41-1 und 41-3 werden zur weiteren Auswertung ausgewählt. Aus der mittels des Lagedetektors 68 aufgezeichneten Intensitätsverteilung werden für die ausgewählten Anstrahlpunkte 41-1 und 41-3 jeweils ein Messwert eines geometrischen Zustandsparameters in Gestalt einer Ortsposition des entsprechenden Anstrahlpunkts 41-1 bzw. 41-3 in der Maskenebene 44 bestimmt. Dabei kann es sich bei den bzgl. der Anstrahlpunkte 41-1 und 41-3 bestimmten Ortspositionen um lediglich die x-Koordinate der einzelnen Anstrahlpunkte, alternativ auch sowohl um die x- als auch die y-Koordinate der Anstrahlpunkte handeln.
• Gemäß einer Ausführungsvariante können neben den genannten, den Strahlungskanal 35-4a zentral in x-z-Ebene begrenzenden Einzelstrahlen 39-1 und 39-3, auch weitere Einzelstrahlen ausgewählt werden, z.B. zwei weitere, den Strahlungskanal 35-4a zentral in der y-z-Ebene begrenzende Einzelstrahlen. Bezüglich letzterer Einzelstrahlen wird vorteilhafterweise zumindest die jeweilige y-Koordinate von deren Anstrahlpunkten in der Maskenebene 44 aus der mittels des Lagedetektors 68 aufgezeichneten Intensitätsverteilung bestimmt. Für den Fall, dass die Messwerte bzgl. der Einzelstrahlen 39-1 und 39-3 die jeweiligen x-Koordinaten und die Messwerte bzgl. der zwei weiteren Einzelstrahlen die jeweiligen y-Koordinaten der zugeordneten Anstrahlpunkte umfassen, lässt sich aus den zusammengenommenen Messwerten die Lage der Intensitätsverteilung der Messtrahlung 65 für den Strahlungskanal 35-4a in der Maskenebene 44 ablesen.
• Die für sämtliche vermessenen Strahlungskanäle an den Anstrahlpunkten in der Maskenebene 44 bestimmten Messwerte werden als Zustandsparametermesswerte 74-1 an den Stellwegsermittler 80 übermittelt. Die Zustandsparametermesswerte 74-1 umfassen im Fall von vier Messwerten für jeden der sechsunddreißig Strahlungskanäle einhundertvierundvierzig Einzelwerte y₁ bis y₁₄₄.
• In einem weiteren Messmodus, welcher im Folgenden unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wird, werden für einen oder mehrere, insbesondere für alle Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9d, mindestens ein geometrischer Zustandsparameter in Gestalt einer entsprechenden Richtung bzw. eines entsprechenden Einstrahlwinkels eines oder mehrerer ausgewählter Einzelstrahlen 39 an einem oder mehreren Messorten bzw. Anstrahlpunkten 84 der Maskenebene 44 vermessen.
• Dazu wird die Lochmaske 72, welche in der veranschaulichten Ausführungsvariante mit lediglich einer einen Anstrahlpunkt 84 definierenden Öffnung dargestellt ist, in der Maskenebene 44 angeordnet. Gemäß weiterer Ausführungsvarianten kann die Lochmaske 72 auch mit mehreren Öffnungen zur Vermessung der Einstrahlwinkel an mehreren Anstrahlpunkten versehen sein.
• Gemäß der dargestellten Messvariante werden in mehreren Messschritten nacheinander unterschiedliche Gruppen an Strahlungskanälen, z.B. zunächst die Gruppe der Strahlungskänäle 35-1a bis 35-9a, daraufhin die Gruppe der Strahlungskanäle 35-1b bis 35-9b, die Gruppe der Strahlungskanäle 35-1c bis 35-9c sowie die Gruppe der Strahlungskanäle 35-1d bis 35-9d durch Anstrahlung der entsprechenden Spiegelelemente 32 des Pupillen-Facettenspiegels ausgebildet. Diese Ausbildung der unterschiedlichen Gruppen erfolgt durch Ansteuerung des Feld-Facettenspiegels 22 mittels des Steuerungssignals 100.
• In 4 ist die Anstrahlung der Gruppe der Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9a in der Schnittansicht gemäß 1 veranschaulicht, in der die aktiven Strahlungskanäle 35-4a, 35-5a und 35-6a dargestellt sind. Jeder der Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9a umfasst ein Bündel an Einzelstrahlen.
• In 4 sind beispielhaft lediglich einige dieser Einzelstrahlen, teilweise lediglich abschnittsweise, dargestellt. Durchgehend dargestellt sind lediglich die gemäß der hier beschriebenen Messvariante zur Messung ausgewählten Einzelstrahlen, dies sind die jeweils zentral im betreffenden Strahlungskanal 35-4a, 35-5a bzw. 35-6a verlaufenden Einzelstrahlen 39-2, 39-5 und 39-8. Neben den Einzelstrahlen 39-2, 39-5 und 39-8 werden in der hier beschriebenen Messvariante bezüglich der ersten Gruppe der Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9a auch die jeweils zentral in den nicht in 4 dargestellten Strahlungskanälen 35-1a, 35-2a, 35-3a, 35-7a, 35-8a und 35-9a verlaufenden Einzelstrahlen zur Messung ausgewählt.
• Für jede der angestrahlten Gruppen wird mittels der eine Fourieroptik aufweisenden Pupillenkamera 70 eine winkelaufgelöste Intensitätsverteilung der Messstrahlung 65 am den Messort bildenden Anstrahlpunkt 84 aufgezeichnet. Aus den aufgezeichneten Intensitätsverteilungen werden für jeden Strahlungskanal 35-1a bis 35-9d die x- und y-Komponenten der Richtung des für den jeweiligen Strahlungskanal ausgewählten Einzelstrahls (u.a. der Einzelstrahlen 39-2, 39-5 und 39-8) am Anstrahlpunkt bestimmt.
• Diese Werte entsprechen den x- und y-Komponenten der jeweiligen Lage der von den ausgewählten Einzelstrahlen auf den Spiegelelementen 32 des Pupillen-Facettenspiegels 30 erzeugten Beleuchtungspunkte bzw. Leuchtspots, d.h. der Anstrahlpunkte der jeweiligen Einzelstrahlen in der die Pupillenebene des Beleuchtungssystems 20 bildenden Systemfläche 31. In 4 sind davon die Anstrahlpunkte 31-1, 31-5 und 31-8 der Einzelstrahlen 39-1, 39-5 und 39-8 in der Systemfläche 31 dargestellt.
• Die so bestimmten x- und y-Komponenten der Richtungen bzw. Einstrahlwinkel aller ausgewählten Einzelstrahlen werden als Zustandsparameter 74-2 an den Stellwegsermittler 80 übermittelt. Die Zustandsparameter 74-2 umfassen damit im Fall der Vermessung an lediglich einem Anstrahlpunkt 84 in der Maskenebene 44 gemäß des veranschaulichten Ausführungsbeispiels mit den x- und y-Einstrahlwinkelkomponenten aller sechsunddreißig Strahlungskanäle zweiundsiebzig Einzelwerte y₁₄₅ bis y₂₁₆. Im Fall der Vermessung mehrerer Anstrahlpunkte 84 in der Maskenebene 44 vervielfachen sich die Einzelwerte der Zustandsparameter 74-2 entsprechend. Auch für den Fall, in dem mehrere Einzelstrahlen innerhalb der einzelnen Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9d ausgewählt werden, erhöht sich die Anzahl der Einzelwerte der Zustandsparameter 74-2.
• Wie vorstehend bereits erwähnt, entspricht die Systemfläche 31 im Wesentlichen der Pupillenebene des Beleuchtungssystems 20. Daher können die mittels der Pupillenkamera 70 bestimmten x-und y-Komponenten der Richtungen der ausgewählten Einzelstrahlen in der Maskenebene 44 in jeweilige x- und y-Komponenten einer Ortsposition des betreffenden Einzelstrahls in der Systemfläche 31 umgerechnet werden. Damit können aus den Zustandsparametern 74-2 jeweilige geometrische Zustandsparameter in Gestalt der Ortspositionen der Anstrahlpunkte der ausgewählten Einzelstrahlen auf den in der Systemfläche 31 angeordneten Spiegelelementen 32 bestimmt werden. Die Anstrahlpunkte 31-1, 31-5 und 31-8 der Einzelstrahlen 39-2, 39-5 und 39-8 sind beispielhaft in 4 eingezeichnet. Die so ermittelten, auf die Systemfläche 31 bezogenen, Zustandsparameter können anstatt oder zusätzlich zu den Zustandsparametern 74-2 an den Stellwegsermittler 80 übermittelt werden.
• In einem weiteren Messmodus, welcher im Folgenden in einer ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 5 sowie in einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wird, werden Zentrierungsabweichungen des Beleuchtungsstrahlengangs 34 auf den einzelnen Spiegelelementen 32 des Pupillen-Facettenspiegels 30 bestimmt. Dazu wird für jeden der Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9d, welche bei Anordnung der Messstrahlungsquelle 62 in Standardposition gemäß 1 erzeugt werden, eine Abweichung der Position eines von dem Strahlungskanal auf dem entsprechenden Pupillen-Facettenspiegel 32-1a bis 32-9d erzeugten Leuchtspots von einem Zentrum des betreffenden Pupillen-Facettenspiegels ermittelt. Ein derartiger Leuchtspot ist in 1 für den Strahlungskanal 35-4a mit dem Anstrahlpunkt 31-2 des zentral im Strahlungskanal 35-4a verlaufenden Einzelstrahls 39-2 auf der Systemfläche 31 bezeichnet.
• In der in 5 veranschaulichten Ausführungsform wird zur Bestimmung der Zentierungsabweichungen in nacheinander erfolgenden Messschritten durch entsprechende Ansteuerung der Aktuatoren 28 des Feld-Facettenspiegels 22 jeweils lediglich einer der Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9d ausgebildet, wie beispielhaft für den Strahlungskanal 35-4a gezeigt.
• Für jeden der Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9d wird mittels des Steuerungssignals 102 der Verschiebeschlitten 64 zur Positionierung der Messstrahlungsquelle 62 an unterschiedlichen Verschiebepositionen angesteuert und die jeweils resultierende Gesamtintensität des Beleuchtungsfeldes 46 mittels des Lagedetektors 68 aufgezeichnet. In 5 ist die Anordnung der Messstrahlungsquelle 62 beispielhaft in zwei unterschiedlichen Positionen 62a und 62b veranschaulicht. Der Strahlengang 34 für die Messstrahlungsquelle in der Position 62a ist in 5 mittels durchgezogenen Linien, für die Messstrahlungsquelle in der Position 62b mittels unterbrochenen Linien eingezeichnet. Durch die Verschiebung der Messstrahlungsquelle 62 verschiebt sich der Anstrahlpunkt 31-2 des Messkanals 35-4a auf dem Spiegelelement 32-4a des Pupillenfacettenspiegels 30, wie mittels der Bezugszeichen 31-2a und 31-2b angezeigt.
• Die Position des Beleuchtungsfeldes 46 in der Maskenebene 44 ändert sich durch die Verschiebung zwar nicht, jedoch ändert sich die Gesamtintensität des Beleuchtungsfeldes, sobald der Anstrahlpunkt 31-2 nicht mehr vollständig auf der Oberfläche des Spiegelelements 32-4a des Pupillen-Facettenspiegels 30 liegt. Der für eine Verschiebung des Anstrahlpunkts 31-2 auf dem Spiegelelement 32-4a in x-Richtung vom Lagedetektor 68 aufgezeichnete Intensitätsverlauf ist im I-PFx - Diagramm, welches im oberen Abschnitt der 5 dargestellt ist, beispielhaft veranschaulicht. Dieser Intensitätsverlauf weist einen zentralen Bereich mit im Wesentlichen konstanter Intensität auf, an dessen Flanken die Intensität auf Null absinkt.
• Durch Bestimmung der Mitte zwischen den beiden Flanken lässt sich das Spiegelzentrum 83 in der x-Richtung bestimmen. Im in 5 gezeigten Diagramm ist als Koordinatenursprung derjenige Ort gewählt, an dem der Messwert für die Anordnung der Messstrahlungsquelle 62 in Standardposition gemäß 1 liegt. Aus dem Abstand zwischen dem Spiegelzentrum 83 und der vertikalen Koordinatenachse für die Intensität lässt sich damit die Zentrierungsabweichung Δx des Anstrahlpunkts 31-2 der Messstrahlungsquelle 62 in Standardposition auf dem Spiegelelement 32-4a ablesen.
• Analog dazu lässt sich durch entsprechendes Verschieben der Messstrahlungsquelle 62 senkrecht zur in 5 eingezeichneten Verschiebungsrichtung 56 die Zentrierungsabweichung Δy des Anstrahlpunkts 31-2 der Messstrahlungsquelle 62 in Standardposition auf dem Spiegelelement 32-4a bestimmen. Die Zentrierungsabweichungskoordinaten Δx und Δy, welche auch als „Spotablagekoordinaten“ bezeichnet werden können, werden als Zustandsparametermesswerte in Gestalt von Ortspositionsangaben eines ausgewählten Einzelstrahls 39 des Strahlungskanals 35-4a, z.B. des zentralen Einzelstrahls 39-2, am ausgewählten Anstrahlpunkt 31-2 weiterverarbeitet.
• Die derart für sämtliche Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9d bestimmten Zentrierungsabweichungskoordinaten Δx und Δy werden als Zustandsparametermesswerte 74-3 an den Stellwegsermittler 80 übermittelt. Die Zustandsparametermesswerte 74-3 umfassen damit zweiundsiebzig Einzelwerte y₂₁₇ bis y₂₈₈.
• Wie vorstehend erwähnt, kann die Bestimmung der Zustandsparametermesswerte 74-3 auch gemäß der in 6 veranschaulichten Ausführungsform erfolgen. In dieser Ausführungsform erfolgt zunächst eine Bestimmung der x- und y-Komponenten der jeweiligen Lage der bei Anordnung der Messstrahlungsquelle 62 in Standardposition von den Strahlungskanälen 35 auf den Spiegelelementen 32 des Pupillen-Facettenspiegels 30 erzeugten Beleuchtungspunkte bzw. Anstrahlpunkte, welche in 6 beispielhaft mit dem Anstrahlpunkt 31-2 des Strahlungskanals 35-4a veranschaulicht sind. Die in Standardposition gemäß 1 angeordnete Messstrahlungsquelle 62, die von ihr ausgehende Eingangswelle 16 sowie der Strahlungskanal 35-4a bis zum Anstrahlpunkt 31-2 auf dem Spiegelelement 32-4a sind in 6 mit unterbrochenen Linien eingezeichnet.
• Die Bestimmung der jeweiligen Lagekoordinaten der Anstrahlpunkte auf den Spiegelelementen 32 erfolgt für sämtliche Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9d mittels der die Lochmaske 72 sowie die Pupillenkamera 70 umfassenden Richtungsmesseinrichtung an einem Messort 84 in der Maskenebene 44, wie bereits vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
• Falls die Messungen zur Bestimmung der Zustandsparameter 74-2 gemäß der in 4 veranschaulichten Ausführungsform bereits stattgefunden haben, können die Lagekoordinaten der Anstrahlpunkte auf den Spiegelelementen 32 aus diesen Messergebnissen übernommen werden. Im PFx - PFy - Diagramm, welches im linken oberen Bereich von 6 dargestellt ist, ist die Position des Anstrahlpunkts 31-2 beispielhaft für den Messkanal 35-4a im Koordinatensystem (PFx/PFy) des Spiegelelements 32-4a eingezeichnet.
• Im weiteren Verlauf der Messung gemäß 6 wird anstelle der Punkt-Messstrahlungsquelle 62 eine z.B. mittels einer Streuscheibe realisierte Flächenstrahlungsquelle 86 angeordnet. Diese umfasst eine quer zur Anstrahlrichtung 58 ausgerichtete Abstrahlfläche 88 zur Bestrahlung des Feld-Facettenspiegels 22 mittels einer weiteren Eingangswelle 90 der Messstrahlung 65. Dabei ist die Abstrahlfläche 88 derart groß dimensioniert, dass die jeweiligen Spiegelelemente 32-1a bis 32-9d des Pupillen-Facettenspiegels 30 überstrahlt werden, d.h. der Querschnitt des jeweiligen Strahlungskanals 35-1a bis 35-9d am Ort des entsprechenden Spiegelelements 32-1a bis 32-9d übersteigt den Querschnitt des betreffenden Spiegelelements.
• In 6 ist der von der weiteren Eingangswelle 90 erzeugte Strahlengang über das Spiegelelement 32-4a des Pupillen-Facettenspiegels, d.h. der dem Strahlungskanal 35-4a entsprechende Strahlengang, dargestellt. Die mit diesem Strahlengang von der Pupillenkamera 70 erfasste Intensitätsverteilung enthält die in dem PFx - PFy - Diagramm dargestellte Leuchtfläche 94 mit im Wesentlichen konstanter Intensität. Die Leuchtfläche 94 ist sechseckig und gibt damit die Form des Spiegelelements 32-4a wieder. Der Abstand Δ zwischen dem Zentrum 96 der Leuchtfläche 94 und dem zuvor mittels der Messstrahlungsquelle 62 vermessenen Anstrahlpunkt 31-2 stellt die Zentierungsabweichung des Anstrahlpunkts 31-2 auf dem Spiegelelement 32-4a dar. Die x- und y-Komponenten Δx und Δy des Abstands Δ werden bezüglicher aller Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9d mittels der Anordnung gemäß 6 bestimmt und als Zustandsparametermesswerte 74-3 an den Stellwegsermittler 80 übermittelt. Wie bereits mit Bezug auf 5 erwähnt, umfassen die Zustandsparameter damit zweiundsiebzig Einzelwerte y₂₁₇ bis y₂₈₈.
• Nun wieder auf 1 bezugnehmend, stehen dem Stellwegsermittler 80 alle oder nur eine Teilmenge der Zustandsparametermesswerte 74-1, 74-2 und 74-3 zur Verfügung.
• Wie bereits vorstehend erläutert, umfassen die Zustandsparametermesswerte 74-1 Messwerte von Zustandsparametern in Gestalt von als Ortspositionsangaben dienenden Ortskoordinaten bezüglich zumindest der Einzelstrahlen 39-1 und 39-3 an den Anstrahlpunkten 44-1 und 44-3 in der Maskenebene 44. Die Zustandsparametermesswerte 74-2 umfassen Messwerte von Zustandsparametern in Gestalt von als Richtungsangaben dienenden Richtungskoordinaten bezüglich zumindest der Einzelstrahlen 39-2, 39-5 und 39-8 an zumindest dem Anstrahlpunkt 84 in der Maskenebene 44 und/oder Messwerte von Zustandsparametern in Gestalt von als Ortspositionsangaben dienenden Ortskoordinaten bezüglich zumindest der Einzelstrahlen 39-2, 39-5 und 39-8 an den Anstrahlpunkten 31-1, 31-5 und 31-8 in der als Pupillenebene dienenden Systemfläche 31. Die Zustandsparametermesswerte 74-3 umfassen Messwerte von Zustandsparametern in Gestalt von als Ortspositionsangaben dienenden Zentrierungsabweichungen der entsprechenden Anstrahlpunkte von Einzelstrahlen unterschiedlicher Strahlungskanäle 35-1a bis 35-9d auf den in der Systemfläche 31 angeordneten Spiegelelementen 32-1a bis 32-9d.
• Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können dem Stellwegsermittler 80 andere und/oder weitere Zustandsparametermesswerte zur Verfügung gestellt werden. So können Messwerte von Zustandsparametern in Gestalt von Ortspositionsangaben und/oder Richtungsangaben bezüglich beliebiger Einzelstrahlen 39 an den entsprechenden Anstrahlpunkten von beliebigen sich quer zum Beleuchtungsstrahlengang 34 erstreckender Referenzflächen als Zustandsparametermesswerte 74 dienen. Als Referenzflächen können neben den Systemflächen 23, 31 und 41 des Beleuchtungssystems 20, entlang denen optische Module angeordnet sind, oder der Maskenebene 44 auch weitere sich quer zum Beleuchtungsstrahlengang 34 erstreckende Flächen verwendet werden.
• Beispielhaft für eine solche Fläche ist in 1 die zwischen der Systemfläche 31 und der Systemfläche 41 im Strahlengang 34 angeordnete weitere Referenzfläche 45 eingezeichnet. So können zum Beispiel Ortspositionsangaben bezüglich der Einzelstrahlen 39-1 und 39-3 an den Anstrahlpunkten 45-1 und 45-3 an der Referenzfläche 45 als Zustandsparametermesswerte 74 bestimmt und an den Stellwegsermittler 80 übermittelt werden.
• Die Einzelwerte y^M _i der gemäß der Ausführungsform von 1 an den Stellwegsermittler 80 übermittelten Zustandsparametermesswerte 74, im vorliegenden Fall die Einzelwerte y^M ₁ bis y^M ₂₈₈, bilden einen Zustandsmessvektor y^M.
• Erfindungsgemäß werden dem Stellwegsermittler 80 weiterhin Zustandsparametersollwerte 75, und zwar zu jedem der Messwerte y^M ₁ bis y^M ₂₈₈ ein Sollwert y^S ₁ bis y^S ₂₈₈ bereit gestellt. Diese Einzelwerte y^S ₁ bis y^S ₂₈₈ bilden einen Zustandssollvektor y^M. Die Zustandsparametersollwerte 75 werden von einer Sollwertbestimmungseinrichtung 78 anhand optischer Designdaten 79 des Beleuchtungssystems 20 bestimmt.
• Dies erfolgt durch Simulationsrechnung des Beleuchtungsstrahlengangs 34 in Form von Strahlrückverfolgungsrechnung auf Grundlage der dem Beleuchtungssystem 20 zugrunde liegenden Designdaten 79. Die Strahlrückverfolgungsrechnung liefert die jeweiligen Sollwerte 75 des betreffenden geometrischen Zustandsparameters der ausgewählten Einzelstrahlen 39 an den ausgewählten Anstrahlpunkten an der jeweiligen Referenzfläche.
• Die Sollwertbestimmungseinrichtung 78 kann, wie in der Ausführungsform gemäß 1, Teil der Justagevorrichtung 60 sein. Wie bereits vorstehend erwähnt können die Zustandsparametersollwerte 75 weiterhin auch extern ermittelt werden und dem Stellwegsermittler 80 vorab zur Verfügung gestellt werden.
• Der Stellwegsermittler 80 ist dazu konfiguriert, durch Ausführen eines Optimierungsalgorithmus zur Optimierung einer Zielfunktion 82, auch als Gütefunktion oder Meritfunktion bezeichnet, einen Stellwegsvektor x zu ermitteln, dessen Vektorelemente x₁ Stellwegseinstellungen 76 für die einzelnen Manipulatorfreiheitsgrade des vorstehend beschriebenen Manipulatorsystems 28 des Beleuchtungssystems 20 darstellen.
• Dabei umfassen die Stellwegseinstellungen 76 die Stellwegseinstellungen 76-1 für die einzelnen Freiheitsgrade des Manipulators 28-1 des Feld-Facettenspiegels 22, die Stellwegseinstellungen 76-2 für die einzelnen Freiheitsgrade des Manipulators 28-2 des Pupillen-Facettenspiegels 30, die Stellwegseinstellungen 76-3 für die einzelnen Freiheitsgrade des G-Spiegels 36 sowie die Stellwegseinstellungen 76-4 für die einzelnen Freiheitsgrade der Manipulatoren 28-4 der Spiegelelemente 24 des Feld-Facettenspiegels 22.
• Das vom Stellwegsermittler 80 gelöste Optimierungsproblem lautet wie folgt: $$\text{min}{\Vert \text{Ax}-\text{y}\Vert }_2^2\text{ unter den Nebenbedingungen: }{x}_i\le c_i^{NB}.$$

  
• Dabei stellt ${\Vert \text{Ax}-\text{y}\Vert }_2^2$

  

  die zu minimierende Zielfunktion 82 dar, hierbei ist || ||₂ die Euklidische Norm, der Zustandsvektor y ist die Differenz aus dem Zustandsmessvektor y^M und dem Zustandssollvektor y^S, d.h. des gilt: y = y^M - y^S, und A ist eine Sensitivitätsmatrix, welche einen Zusammenhang zwischen einer Verstellung einer oder mehrerer Freiheitsgrade i des Manipulatorsystems 28 um einen Standard-Stellweg x_i ⁰ und einer daraus resultierenden Veränderung des Zustandsvektors y des Beleuchtungssystems 20 angibt. Die Sensitivitätsmatrix A kann mithilfe einer komplexen Optiksimulation bestimmt werden.
• Die Parameter c_i ^NB bezeichnen einen jeweiligen festen Grenzwert für eine betreffende Stellwegseinstellung x_i. Weiterhin kann im Rahmen der Nebenbedingungen z.B. eine Anforderung berücksichtigt werden, gemäß der einige oder alle Manipulatoren 28 des Feld-Facettenspiegels 22 nur gleichartig verstellt, insbesondere verkippt, werden können. Eine derartige Anforderung wird auch als „Common-Mode“ bezeichnet.
• Nähere Angaben zur prinzipiellen Lösung des vorstehend genannten Optimierungsproblems können z.B. aus WO 2010/034674 A1 , insbesondere Seiten 38 bis 45, entnommen werden. Insbesondere können Lösungsverfahren, die dem Fachmann als „quadratische Optimierung“ bekannt sind, Verwendung finden.
• Anhand der vom Stellwegsermittler 80 durch Optimierung der Zielfunktion 82 ermittelten Stellwegseinstellungen 76-1, 76-2, 76-3 und 76-4 werden die entsprechenden Freiheitsgrade der Manipulatoren 28-1, 28-2, 28-3 sowie 28-4 justiert.
• Nachstehend wird eine Vorgehensweise zur Stellwegsermittlung für die vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebene Ausführungsform des Manipulatorsystems 28, bei dem zumindest einige Manipulatorfreiheitsgrade, etwa bei Verwendung von „Spacern“, nur diskretisiert einstellbar sind.
• Zu Veranschaulichungszwecken wird hierzu unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 ein Manipulatorsystem 28 mit lediglich zwei Freiheitsgraden x₁ und x₂ betrachtet. Zunächst wird das vorstehend aufgeführte Optimierungsproblem durch Minimierung der Zielfunktion 82, etwa mittels quadratischer Optimierung gelöst. Die dabei erhaltene Lösung in Gestalt des Stellwegvektors x_a im kontinuierlichen Lösungsraum ist in 7 beispielhaft mit einem Wert von etwa 1,4 für x₁ und einem Wert von etwa -1,6 für x₂ eingezeichnet, d.h. x_a ≈ (1,4; -1,6). Aufgrund der Diskretisierung des Lösungsraums sind jedoch für x₁ und x₂ nur ganzzahlige Werte zulässig.
• Gemäß einer ersten Lösungsvariante werden nun für alle diskreten Lösungen in einem gewählten Umfeld 112 von x_a der Wert der Zielfunktion 82 bestimmt, und die Lösung mit dem niedrigsten Zielfunktionswert als finaler Stellwegsvektor x_f bestimmt.
• Im veranschaulichten Fall mit lediglich zwei Manipulatorfreiheitsgraden wird gemäß der ersten Lösungsvariante beispielsweise als Umfeld 112 der die diskreten Stellwegsvektoren (0; 0), (1; 0), (2; 0), (3; 0), (-1; 0), (-1; 1), (-1; 2) (-1; 3), (-2; 0), (-2; 1), (-2; 2), (-2; 3), (-3; 0), (-3; 1), (-3; 2) und (-3; 3) umfassende Bereich gewählt und für jeden der genannten Stellwegsvektoren der Wert der Zielfunktion 82 berechnet. Beispielsweise ergibt sich für den Vektor (3; -1) der niedrigste Zielfunktionswert, damit wird der Vektor (3; -1) als finaler Stellwegsvektor x_f bestimmt.
• Diese Vorgehensweise erscheint zwar für den veranschaulichten Fall mit lediglich zwei Manipulatorfreiheitsgraden als zielführend, wird jedoch mit zunehmender Anzahl an Manipulatorfreiheitsgraden dramatisch aufwändiger. So ist etwa in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit achtzehn diskretisierten Manipulatorfreiheitsgraden der Rechenaufwand erheblich.
• Zur Reduzierung des Rechenaufwandes wird von einer zweiten Lösungsvariante Gebrauch gemacht. Bei dieser wird zunächst, wie bei der ersten Lösungsvariante, der Stellwegsvektor x_a im kontinuierlichen Lösungsraum durch Minimierung der Zielfunktion 82 bestimmt (im veranschaulichten Beispiel mit den zwei Manipulatorfreiheitsgraden x₁ und x₂ gilt: x_a ≈ (1,4; -1,6)). Wie in 7 veranschaulicht, wird daraufhin der nächstgelegene diskretisierte Stellwegsvektor x_b gewählt (im veranschaulichten Beispiel gilt: x_b = (1; -2)).
• Nun erfolgt, ausgehend von x_b als Startvektor, eine abermalige Lösung des vorstehend aufgeführten Optimierungsproblems durch Minimierung der Zielfunktion 82, dabei werden jedoch ein oder mehrere Manipulatorfreiheitsgrade „gesperrt“, d.h. auf dem Wert des Stellwegsvektors x_b konstant gehalten. Mit anderen Worten erfolgt die Minimierung der Zielfunktion 82 anhand einer begrenzten Auswahl an Manipulatorfreiheitsgraden. Der dem dabei erhaltenen Lösungsvektor nächstgelegene diskretisierte Stellwegsvektor wird x_c bezeichnet.
• Im veranschaulichten Beispiel wird bei der von x_b als Startvektor ausgehenden Optimierung der Manipulatorfreiheitsgrad x₁ auf dem Wert +1 konstant gehalten und lediglich der Manipulatorfreiheitsgrad x₂ variiert. Der dem Ergebnis dieser Optimierung nächstgelegene diskretisierte Stellwegsvektor lautet im veranschaulichten Beispiel x_c = (1; -1).
• Daraufhin erfolgt, ausgehend von x_c als Startvektor, eine abermalige Lösung des vorstehend aufgeführten Optimierungsproblems durch Minimierung der Zielfunktion 82, dabei werden abermals ein oder mehrere Manipulatorfreiheitsgrade „gesperrt“, d.h. auf dem Wert des Stellwegsvektors x_c konstant gehalten. Die Gruppe der nun gesperrten Manipulatorfreiheitsgrade unterscheidet sich von der Gruppe der zur Bestimmung von x_c gesperrten Manipulatorfreiheitsgrade. Insbesondere werden nun die zur Bestimmung von x_c freigegebenen Manipulatorfreiheitsgrade gesperrt und die dabei gesperrten Manipulatorfreiheitsgrade freigegeben.
• Der dem bei der Optimierung erhaltenen Lösungsvektor nächstgelegene diskretisierte Stellwegsvektor kann als finaler Stellwegvektor x_f zur Einstellung des Manipulatorsystems 28 verwendet werden. Alternativ kann der erhaltene Lösungsvektor als neuer Startvektor für eine abermalige Lösung des Optimierungsproblems unter Sperrung einer anderen Auswahl an Manipulatorfreiheitsgraden verwendet werden. Dieses Vorgehen kann mehrfach bis zur Erlangung des finalen Stellwegvektors x_f wiederholt werden.
• Im veranschaulichten Beispiel wird, ausgehend von x_c als Startvektor, bei der abermaligen Optimierung der Manipulatorfreiheitsgrad x₂ auf dem Wert -1 konstant gehalten und lediglich der Manipulatorfreiheitsgrad x₁ variiert. Dabei werden die Koordinaten des finalen Stellwegvektors x_f= (3; -1) ermittelt.
• Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen, insoweit sie in den Rahmen der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen fallen, sowie Äquivalente vom Schutz der Ansprüche abgedeckt sein.
• Bezugszeichenliste

10

Projektionsbelichtungsanlage

12

Beleuchtungsstrahlungsquelle

14

Beleuchtungsstrahlung

16

Eingangswelle

18

Quellpunkt

20

Beleuchtungssystem

22

Feld-Facettenspiegel

23

Systemfläche

23-1, 23-3

Anstrahlpunkte

24-1 bis 24-3

Spiegelelemente

28

Manipulatorsystem

28-1

Manipulator des Feld-Facettenspiegels

28-2

Manipulator des Pupillen-Facettenspiegels

28-3

Manipulator des G-Spiegels

28-4

Manipulator der Spiegelelemente des Feld-Facettenspiegels

29-1 bis 29-3

Rahmenelemente

30

Pupillen-Facettenspiegel

31

Systemfläche

31-1, 31-8

Anstrahlpunkt

31-2

Anstrahlpunkt

31-2a, 31-2b

Anstrahlpunkt für unterschiedliche Positionen der Messstrahlungsquelle

32-1a bis 32-9d

Spiegelelemente

33

Schnittlinie

34

Beleuchtungsstrahlengang

35-1a bis 35-9d

Strahlungskanäle

36

G-Spiegel

36a

Spiegeloberfläche

38

Ausgangswelle

39

Einzelstrahl

40

Belichtungsretikel

41

Systemfläche

41-1, 41-3

Anstrahlpunkte

42

Maskenstrukturen

44

Maskenebene

44-1, 44-2

Anstrahlpunkte

45

weitere Referenzfläche

45-1, 45-2

Anstrahlpunkte

46

Beleuchtungsfeld

48

Abbildungsstrahlengang

50

Projektionsobjektiv

52

Substrat

53

Waferebene

54

Substrattisch

56

Verschiebungsrichtung

58

Anstrahlrichtung

60

Justagevorrichtung

62

Messstrahlungsquelle

62-1, 62-2

Messstrahlungsquelle in unterschiedlichen Positionen

64

Verschiebeschlitten

65

Messstrahlung

66

Messeinrichtung

68

Lagedetektor

70

Pupillenkamera

72

Lochmaske

74

Zustandsparametermesswerte

75

Zustandsparametersollwerte

76

Stellwegseinstellungen

78

Sollwertbestimmungseinrichtung

79

optische Designdaten

80

Stellwegsermittler

82

Zielfunktion

83

Spiegelzentrum

84

Anstrahlpunkt

86

Flächenstrahlungsquelle

88

Abstrahlfläche

90

weitere Eingangswelle

92

Leuchtspot der Eingangswelle

94

Leuchtfläche der weiteren Eingangswelle

96

Zentrum der Leuchtfläche

98

Steuerungseinrichtung

100

Steuerungssignal an Feld-Facettenspiegel

102

Steuerungssignal an Verschiebeschlitten

110

Stellposition

112

Umfeld

Claims (15)

1. Verfahren zum Justieren eines Beleuchtungssystems (20), welches einen Beleuchtungstrahlengang (34) für eine Vielzahl von Einzelstrahlen (39) zum Anstrahlen einer Maskenebene (44) einer Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie sowie ein mehrere Manipulatorfreiheitsgrade aufweisendes Manipulatorsystem (28) zur Veränderung der Konfiguration des Beleuchtungsstrahlengangs (34) umfasst, wobei der Beleuchtungsstrahlengang sich von einer Strahlungsquelle (18) der Einzelstrahlen (39) bis einschließlich zur Maskenebene (44) erstreckt, mit den Schritten: - Auswählen eines oder mehrerer der Einzelstrahlen (39), einer oder mehrerer sich quer zum Beleuchtungsstrahlengang erstreckender Referenzflächen (23; 31; 41; 44; 45) sowie eines oder mehrerer Anstrahlpunkte (31-1, 31-5, 31-8; 31-2; 41-1, 41-3; 44-1, 44-3; 45-1, 45-3; 84) des oder der ausgewählten Einzelstrahlen auf der oder den ausgewählten Referenzflächen, - Bestimmen eines jeweiligen Sollwertes (75) mindestens eines geometrischen Zustandsparameters des entsprechenden Einzelstrahls (39) an dem oder den ausgewählten Anstrahlpunkten mittels Strahlrückverfolgungsrechnung anhand optischer Designdaten (79) des Beleuchtungssystems, - Bestimmen eines jeweiligen Messwertes (74) des mindestens einen geometrischen Zustandsparameters an dem oder den ausgewählten Anstrahlpunkten mittels optischer Messung, sowie - Ermitteln von Stellwegseinstellungen (76) für die Manipulatorfreiheitsgrade des Manipulatorsystems (28) zur Annäherung des mindestens einen geometrischen Zustandsparameters an dem oder den ausgewählten Anstrahlpunkten an den jeweiligen Sollwert (75).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der mindestens eine geometrische Zustandsparameter des entsprechenden Einzelstrahls eine Ortspositionsangabe und/oder eine Richtungsangabe des Einzelstrahls (39) an dem entsprechenden Anstrahlpunkt umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zumindest die Maskenebene (44) als eine Referenzfläche ausgewählt wird.
4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem das Beleuchtungssystem mehrere, entlang unterschiedlicher Systemflächen (23, 31, 41) angeordnete, optische Module (22, 30, 36) aufweist und mindestens eine der Systemflächen als Referenzfläche ausgewählt wird.
5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem jeweils mehrere Anstrahlpunkte auf jeder von mehreren ausgewählten Referenzflächen ausgewählt werden.
6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem für mindestens einen ausgewählten Einzelstrahl (39) jeweilige Anstrahlpunkte auf mehreren der ausgewählten Referenzflächen ausgewählt werden.
7. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem bei der Bestimmung des jeweiligen Messwertes das Beleuchtungssystem (20) Teil der Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie ist und die Messwertbestimmung in einer einem Projektionsobjektiv (50) der Projektionsbelichtungsanlage nachgeordneten Ebene erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Bestimmung des jeweiligen Messwertes (74-1) durch Ermittlung einer Lage einer Intensitätsverteilung einer über den Beleuchtungsstrahlengang (34) auf die Maskenebene (44) eingestrahlten Messstrahlung (65) in der Maskenebene mittels eines in der Maskenebene (44) oder einer dazu konjugierten Ebene (53) angeordneten Lagedetektors (68) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Bestimmung des jeweiligen Messwertes (74-2) durch Ermittlung einer winkelaufgelösten Intensitätsverteilung einer über den Beleuchtungsstrahlengang (34) auf die Maskenebene (44) eingestrahlten Messstrahlung an zumindest einem Ort der Maskenebene (84) oder einer dazu konjugierten Ebene (53) mittels einer Richtungsmesseinrichtung (70, 72) erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Bestimmung des jeweiligen Messwertes (74-3) durch Ermittlung einer Zentrierungsabweichung einer im Beleuchtungsstrahlengang (34) geführten Messstrahlung auf mindestens einem optischen Element (32) innerhalb des Beleuchtungssystems erfolgt.
11. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem das Beleuchtungssystem (20) eine in einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems angeordnete Pupillen-Facettenoptik (30) mit einer Mehrzahl an Einzeloptiken (32) sowie eine in einer zur Maskenebene (44) konjugierten Ebene angeordnete Feld-Facettenoptik (22) aufweist, wobei die Feld-Facettenoptik eine Mehrzahl an weiteren Einzeloptiken (24) aufweist, die dazu konfiguriert sind, die Einzeloptiken der Pupillen-Facettenoptik zur jeweiligen Ausbildung eines Strahlungskanals (35) des Strahlengangs der Beleuchtungsstrahlung anzustrahlen, und der jeweilige Sollwert (75) sowie der jeweilige Messwert (74) des mindestens einen geometrischen Zustandsparameters für mehrere der Strahlungskanäle bestimmt wird.
12. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Ermittlung der Stellwegseinstellungen durch Optimieren einer Zielfunktion (82) erfolgt, welche eine Sensitivitätsmatrix umfasst, die einen Zusammenhang zwischen einem die Stellwegseinstellungen beschreibenden Stellwegsvektor (74) und einem mehrere Zustandsparameter umfassenden Zustandsvektor (76) definiert.
13. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Manipulatorfreiheitsgrade des Manipulatorsystems (28) mehrere diskretisierte Manipulatorfreiheitsgrade umfassen, bei denen die jeweils ermittelte Stellwegseinstellung (76) aus einer vorgegebenen Menge an diskretisierten Werten ausgewählt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Ermittlung der Stellwegseinstellungen der diskretisierten Manipulatorfreiheitsgrade eine erste Optimierung einer Zielfunktion umfasst, bei der mindestens einer der diskretisierten Manipulatorfreiheitsgrade konstant gehalten wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14 bei dem die Ermittlung der Stellwegseinstellungen der diskretisierten Manipulatorfreiheitsgrade eine weitere Optimierung der Zielfunktion (82) umfasst, bei der mindestens ein diskretisierter Manipulatorfreiheitsgrad, welcher bei der ersten Optimierung variiert wurde, konstant gehalten wird.

Images