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Die Erfindung betrifft eine Optikvorrichtung, insbesondere für ein Lithografiesystem, umfassend ein optisches Element mit einer optischen Oberfläche, und einen oder mehrere Aktuatoren für eine Deformation des optischen Elements, und eine Rückenplatte zur Abstützung des wenigstens einen Aktuators, wobei der wenigstens eine Aktuator zwischen dem optischen Element und der Rückenplatte angeordnet ist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Ermittlung einer Ist-Deformation einer optischen Oberfläche eines optischen Elements, insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Einstellung einer Soll-Deformation einer optischen Oberfläche eines optischen Elements, insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist.
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Optische Elemente zur Führung und Formung einer Strahlung in Projektionsbelichtungsanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei den bekannten optischen Elementen führt und formt eine Oberfläche des optischen Elements die auf das optische Element einfallenden Lichtwellen. Eine genaue Kontrolle der Form der Oberfläche ist daher zur Ausbildung einer exakten Wellenfront mit gewünschten Eigenschaften von besonderem Vorteil.
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Aus dem Stand der Technik sind Lithografiesysteme bekannt, welche ultraviolette Strahlung, insbesondere DUV (deep ultra-violet) und/oder EUV (extreme ultra-violet) Licht verwenden, um mikrolithografische Strukturen mit höchster Präzision herzustellen. Hierbei wird das Licht einer Strahlungsquelle über mehrere Spiegel zu einem zu belichtenden Wafer gelenkt. Eine Anordnung, eine Position sowie eine Form des Spiegels tragen hierbei entscheidend zu der Qualität der Belichtung bei.
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Um beispielsweise eine Anzahl von Transistoren auf einem Chip weiter zu erhöhen, ist es notwendig, bestehende Lithografiesysteme weiterzuentwickeln.
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Im Stand der Technik werden ferner verschiedene Systeme zur Aktuierung von deformierbaren Spiegeln beschrieben.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, optische Elemente in Optikvorrichtungen zu integrieren, welche Aktuatoren zur Krafterzeugung aufweisen, um die optische Oberfläche, welche mit den Lichtwellen interagiert, gezielt zu formen. Es ist zur Verbesserung der Lenkung und/oder Formung der Strahlung einer Strahlungsquelle bekannt, Aktuatoren an Spiegeln anzubringen, welche die Oberfläche der Spiegel mit möglichst vielen Freiheitsgraden, insbesondere mit dem Ziel der Schaffung einer Freiformfläche, formen
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Gemäß dem Stand der Technik wird eine Wirkung der Aktuatoren auf die optische Oberfläche, beispielsweise auf Basis einer Modellbildung vorhergesagt. Allerdings können in der Modellbildung nichtberücksichtigte Einflüsse die Vorhersagekraft des Modells schwächen.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Systeme zur Deformation von optischen Elementen nutzen eine Regelung zur Verformung der optischen Oberfläche und zur Einstellung einer Soll-Deformation. Hierzu wird mittels eines Sensors die Verformung erfasst und innerhalb einer Regelung als elektrisches Signal codiert auf die Aktuatoren gegeben. Im Rahmen von Lithografiesystemen ist es gemäß dem Stand der Technik nicht möglich, einen Sensor mit ausreichend hoher Messleistung mit in das Lithografiesystem bzw. das optische Element zu integrieren. Aus diesem Grund werden derartige Optikvorrichtungen zumindest während bestimmter Zeitfenster innerhalb einer offenen Steuerkette bzw. in einem Feed-Forward-Modus betrieben.
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Nachteilig an Optikvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik ist, dass es zur Erfüllung der stetig steigenden Anforderungen zur Erhöhung der Präzision entscheidend ist, die Soll-Deformation möglichst exakt einzuhalten, während die hierzu bekannten Maßnahmen zur exakten Einstellung der Soll-Deformation unzureichend sind, insbesondere, weil die Ist-Deformation nicht exakt genug feststellbar ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Optikvorrichtung zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine präzise Formung bzw. eine präzise Einstellung einer Soll-Deformation einer optischen Oberfläche ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Optikvorrichtung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
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Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung einer Ist-Deformation einer optischen Oberfläche zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine präzise und zuverlässige Messung einer Ist-Deformation der optischen Oberfläche ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den in Anspruch 17 genannten Merkmalen gelöst.
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Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einstellung einer Soll-Deformation einer optischen Oberfläche zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine präzise und zuverlässige Formung bzw. eine präzise Einstellung einer Soll-Deformation der optischen Oberfläche ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den in Anspruch 24 genannten Merkmalen gelöst.
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Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Lithografiesystem zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere die Ausbildung präzise geformter Wellenfronten einer Strahlung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 25 genannten Merkmalen gelöst.
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Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung insbesondere für ein Lithografiesystem umfasst ein optisches Element mit einer optischen Oberfläche, und einen oder mehrere Aktuatoren für eine Deformation des optischen Elements, und eine Rückenplatte zur Abstützung des wenigstens einen Aktuators, wobei der wenigstens eine Aktuator zwischen dem optischen Element und der Rückenplatte angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist eine Deformationsmesseinrichtung zur Ermittlung der Deformation der optischen Oberfläche aufweisend wenigstens eine Messeinheit vorgesehen, wobei die Rückenplatte eine geringere Steifigkeit aufweist als das zu deformierende optische Element. Erfindungsgemäß ist die Deformationsmesseinrichtung eingerichtet, eine Deformation der Rückenplatte und/oder des wenigstens einen Aktuators zu messen.
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Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung hat den Vorteil, dass mittels der Deformationsmesseinrichtung eine messtechnische Ermittlung der tatsächlich vorliegenden Deformation der optischen Oberfläche ermöglicht wird. Dadurch, dass die Rückenplatte eine geringere Steifigkeit aufweist als das zu deformierende optische Element, können an verschiedenen Bauteilen der Optikvorrichtung im Vergleich zu der optischen Oberfläche verstärkte Deformationen auftreten, welche durch die Deformationsmesseinrichtung mit hoher Präzision erfasst werden können.
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Hierdurch ist eine Steuerung der Sollform der optischen Oberfläche und ihre Einstellung durch den wenigstens einen Aktuator auf besonders zuverlässige Art und Weise möglich, da die Einstellung der Deformation der optischen Oberfläche über eine Feedback-Regelung durchgeführt werden kann.
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Das Merkmal, dass der wenigstens eine Aktuator zwischen dem optischen Element und der Rückenplatte angeordnet ist, umfasst sowohl Anordnungen, bei denen der wenigstens eine Aktuator direkt auf dem optischen Element und/oder der Rückenplatte angeordnet ist, als auch Anordnungen, bei denen zwischen dem wenigstens einen Aktuator und dem optischen Element und/oder der Rückenplatte noch weitere Zwischenelemente bzw. Zwischenlagen angeordnet sind.
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Die optische Oberfläche des optischen Elements ist vorzugsweise lichtreflektierend, vorzugsweise EUV-lichtreflektierend und/oder DUV-lichtreflektierend ausgebildet ist.
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Ist die Oberfläche lichtreflektierend, insbesondere EUV-lichtreflektierend ausgebildet, so ermöglicht dies einen Einsatz der Optikvorrichtung als deformierbarer Spiegel. Das optische Element ist vorzugsweise ein Spiegel, insbesondere ein Spiegel einer Projektionsbelichtungsanlage. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die optische Oberfläche transparent und als Teil einer deformierbaren Linse ausgebildet ist.
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Das optische Element kann des Weiteren eine Linse, insbesondere eine Linse einer DUV-Projektionsbelichtungsanlage, sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator als elektrostriktiver Aktuator ausgebildet ist. Eine Ausbildung als elektrostriktiver Aktuator hat hierbei den Vorteil, dass elektrostriktive Aktuatoren eine sehr geringe Driftneigung sowie eine geringe Hystereseneigung aufweisen.
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Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator ein ferroelektrischer Aktuator, insbesondere ein Piezo-Aktuator ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Optikvorrichtung mehrere Aktuatoren für eine Deformation des optischen Oberfläche aufweist, wobei jeder einzelne der mehreren Aktuatoren vorzugsweise individuell ansteuerbar ist.
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Durch eine Ansteuerung jedes einzelnen Aktuators ist es möglich, gezielt Profile der optischen Oberfläche und/oder des optischen Elements, insbesondere eines Spiegels einzustellen und somit die Optikvorrichtung bzw. das Lithografiesystem, in welche die Optikvorrichtung integriert ist, bestmöglich zu korrigieren und/oder gewünschte Wellenfrontmanipulationen durchzuführen.
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Eine Deformation der Rückenplatte ist einer Messung durch die Deformationsmesseinrichtung vorteilhaft zugänglich, da die Rückenplatte aufgrund ihrer geringeren Steifheit eine stärkere Deformation erfährt, wenn mittels des wenigstens einen Aktuators das optische Element deformiert wird. Die Rückenplatte zeigt demnach, verglichen mit dem optischen Element, eine verstärkte Deformation und kann mithin als Deformationsverstärker wirken.
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Es kann vorgesehen sein, dass das optische Element ein Trägerelement aufweist, auf welchem die optische Oberfläche angeordnet und/oder ausgebildet ist.
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Es kann vorteilhaftweise vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator mit dem optischen Element, insbesondere dem Trägerelement, und/oder der Rückenplatte durch eine kraftübertragende Verbindung, insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung, verbunden ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator mit dem optischen Element, insbesondere dem Trägerelement, und/oder der Rückenplatte durch eine, vorzugsweise einen Klebstoff aufweisende, Verbindungsschicht verbunden ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass die optische Oberfläche an dem Trägerelement, beispielsweise durch eine Beschichtung und/oder Strukturierung, ausgebildet ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass die optische Oberfläche ein Multilagensystem, insbesondere ein Molybdän-Silizium-Multilagensystem, aufweist.
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Um eine Kraftübertragung zwischen dem wenigstens einen Aktuator und dem optischen Element, insbesondere dem Trägerelement des optischen Elements zu gewährleisten, können diese mit einer Verbindungsschicht verbunden werden. Dies hat den Vorteil, dass der wenigstens eine Aktuator und das optische Element getrennt hergestellt und erst bei einer Erstellung der Optikvorrichtung zusammengefügt werden können. Die Verbindungsschicht, welche den wenigstens einen Aktuator mit dem optischen Element verbindet, ist vorzugsweise aus einem Klebstoff ausgebildet oder weist einen Klebstoff auf. Die Verwendung eines Klebstoffes ermöglicht hierbei eine große Flexibilität bei der Assemblierung der Optikvorrichtung.
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Vorzugsweise kann der wenigstens eine Aktuator an einer von der optischen Oberfläche abgewandten Rückseite des optischen Elements angeordnet sein.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator zur Deformation der optischen Oberfläche derart angeordnet ist, dass ein erster Wirkbereich, vorzugsweise ein erstes Ende des Aktuators auf das optische Element einwirkt und ein zweiter Wirkbereich, vorzugsweise ein zweites Ende des Aktuators auf die Rückenplatte einwirkt.
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Ist der wenigstens eine Aktuator derart zwischen der Rückenplatte und dem optischen Element angeordnet, dass er auf der einen Seite auf das optische Element einwirkt und auf der anderen Seite auf die Rückenplatte einwirkt, so kann eine vorteilhaft hohe Kraft zur Deformation der optischen Oberfläche auf das optische Element ausgeübt werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator derart angeordnet ist, dass seine Wirkungsrichtung bzw. Kraftrichtung wenigstens annähernd senkrecht zu der optischen Oberfläche bzw. dem optischen Element und/oder der Rückenplatte verläuft. Hierdurch ergibt sich eine besonders gute Kraftausübung und eine besonders vorteilhafte Deformationswirkung des wenigstens einen Aktuators.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Optikvorrichtung ein flächennormal wirkender deformierbarer Spiegel ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass das optische Element und die Rückenplatte derart ausgebildet sind, dass eine Auslenkung des Aktuators, um die optische Oberfläche zu deformieren, zu einer Deformation einer Oberfläche der Rückenplatte führt, die wenigstens dem doppelten, vorzugsweise wenigstens dem dreifachen, weiter bevorzugt wenigstens dem vierfachen, noch weiter bevorzugt wenigstens dem fünffachen, ganz besonders bevorzugt wenigstens dem sechsfachen, insbesondere wenigstens dem achtfachen der Deformation der optischen Oberfläche entspricht.
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Eine Abstimmung der mechanischen Eigenschaften der Rückenplatte auf diejenigen des optischen Elements hat den Vorteil, dass die Deformation der Rückenplatte, welche bei einem normalen Betrieb der Optikvorrichtung zu erwarten ist, derart gestaltet werden kann, dass die Deformation der Rückenplatte und/oder des wenigstens einen Aktuators ausreichend groß zur Erzielung einer hohen Messgenauigkeit sind und zugleich ausreichend klein sind, um eine Präzision der Optikvorrichtung nicht durch stark bewegliche und weit auslenkende bzw. stark deformierte Teile zu beeinträchtigen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Deformation der optischen Oberfläche und/oder der Rückenplatte eine Auslenkung und/oder eine Dehnung ist.
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Eine Deformation der optischen Oberfläche und/oder der Rückenplatte kann sich beispielsweise in einer Auslenkung aus einer Ruhelage und/oder in einer Dehnung äußern.
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Je nachdem, wie sich die Deformation der Rückenplatte und/oder des optischen Elements äußert, können verschiedene Messtechniken angewandt werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Rückenplatte eine geringere Stärke aufweist als das optische Element, vorzugsweise eine Stärke aufweist, die weniger als die Hälfte, vorzugsweise weniger als ein Drittel, besonders bevorzugt weniger als ein Viertel der Stärke des optischen Elements entspricht.
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Weist die Rückenplatte eine geringere Stärke, das heißt eine geringere Dicke, auf als das optische Element, so lässt sich eine geringere Steifigkeit der Rückenplatte im Vergleich zu dem optischen Element auf besonders einfache Weise realisieren.
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Ferner wird durch eine geringere Dicke der Rückenplatte im Vergleich zu dem optischen Element eine bauraumeffiziente Ausbildung der Optikvorrichtung ermöglicht.
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Weist die Rückenplatte eine Stärke auf, die weniger als die Hälfte jedoch mehr als ein Fünftel der Stärke des optischen Elements entspricht, so lassen sich vorteilhafte Werte für eine Deformationsverstärkung der Rückenplatte im Vergleich zum optischen Element auf besonders zuverlässige Weise erreichen.
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Ferner haben sich die vorbeschriebenen Stärken bzw. Dicken der Rückenplatte im Vergleich zu dem optischen Element als günstig erwiesen, um der Rückenplatte diejenige Steifigkeit zu verleihen, welche sie zur mechanischen Abstützung der Aktuatoren bei ihrer Wirkung gegen das optische Element vorteilhafterweise aufweisen kann.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Rückenplatte und das optische Element aus dem gleichen, insbesondere demselben Material ausgebildet sind.
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Eine Ausbildung der Rückenplatte und des optischen Elements aus einem identischen oder wenigstens annähernd gleichen Material hat den Vorteil, dass eine Einstellung der Steifigkeit der Rückenplatte im Vergleich zu dem optischen Element auf Grundlage geometrischer Überlegungen erleichtert wird.
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Weiterhin vorteilhaft ist, dass bei einer Ausbildung der Rückenplatte und des optischen Elements aus einem identischen oder wenigstens annähernd gleichen Material eine homogene Erwärmung nicht zu einer lateralen Verspannung der Bauteile gegeneinander führt.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Rückenplatte und/oder das optische Element wenigstens teilweise aus einem Borosilikatglas und/oder einem Aluminium und/oder einem Kupfer und/oder einem, vorzugsweise amorphen, Silizium und/oder einem Quarzglas und/oder einem Titanium-Silikatglas bzw. SiO2-TiO2-Glas ausgebildet sind.
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Vorzugsweise sind die Rückenplatte und das optische Element aus den vorgenannten Materialien ausgebildet.
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Es kann vorgesehen sein, dass, insbesondere zur Erzielung einer gewünschten Steifigkeit, die Rückenplatte streifenförmig und/oder netzartig ausgebildet ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Rückenplatte zur Erzielung einer gewünschten Steifigkeit Stege und/oder innere Kavitäten aufweist.
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Somit ist eine geometrische Beeinflussung der Steifigkeit der Rückenplatte ebenfalls möglich.
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Es kann vorgesehen sein, dass, insbesondere zur Erzielung einer anisotropen Steifigkeit, die Rückenplatte streifenweise dünner und/oder dicker ausgebildet ist, so dass die Steifigkeit entlang der Streifen höher ist als quer zu den Streifen.
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Es kann vorgesehen sein, dass, insbesondere zur Erreichung einer zuverlässigen Abstützungswirkung der Rückenplatte, die Rückenplatte in Regionen, welche bei einer Deformation der optischen Oberfläche mechanisch stark beansprucht sind, dicker ausgebildet ist als in solchen Regionen, die bei einer Deformation des optischen Elements weniger stark mechanisch beansprucht sind.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann auch vorgesehen sein, dass die Rückenplatte und das optische Element aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind, wobei vorzugsweise die Rückenplatte aus einem Material ausgebildet ist, welches eine geringere Steifigkeit aufweist als das Material aus dem das optische Element ausgebildet ist.
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Sind die Rückenplatte und das optische Element aus verschiedenen Materialien ausgebildet, so kann beispielsweise zur Ausbildung der Rückenplatte auf Materialien mit besonderen elastischen und/oder physikalischen Eigenschaften zurückgegriffen werden, die zu einer im Vergleich zu dem optischen Element stärkeren Deformation führen.
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Ist die Rückenplatte aus einem weniger steifen Material ausgebildet als das optische Element, so kann beispielsweise eine Rückenplatte dicker ausgebildet sein als bei einer Ausbildungsform mit einem steiferen Material. Hierdurch kann ein Randfaserabstand vorteilhaft groß ausgebildet sein, um ein starkes Messignal durch eine hohe mechanische Signalverstärkung zu erzeugen.
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Es kann vorgesehen sein, dass eine Steifigkeitsverringerung und/oder eine Deformationsüberhöhung durch eine konstruktive Gestaltung der Rückplatte, wie beispielsweise Kavitäten, vorzugsweise innere Kavitäten, eingestellt ist und/oder beeinflusst wird.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Messeinheit in und/oder an der Rückenplatte angeordnet ist.
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Ist die wenigstens eine Messeinheit in oder an der Rückenplatte angeordnet, so kann eine Deformation, das heißt insbesondere eine Auslenkung oder eine Dehnung der Rückenplatte, besonders einfach bzw. direkt erfasst werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäße Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Messeinheit in und/oder an dem wenigstens einen Aktuator angeordnet ist.
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Ist die wenigstens eine Messeinheit in oder an dem wenigstens einen Aktuator angeordnet, so kann beispielsweise eine Auslenkung und/oder Dehnung des wenigstens einen Aktuators, die aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Rückenplatte vergrößert ist, auf besonders einfache und zuverlässige Weise gemessen werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Messeinheit von der Rückenplatte beabstandet an einem Referenzelement angeordnet ist.
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Ist die wenigstens eine Messeinheit an dem vorzugsweise ortsfesten Referenzelement angeordnet, so kann insbesondere eine Auslenkung der Rückenplatte aus einer Ruhelage relativ zu dem Referenzelement bzw. zu der wenigstens einen Messeinheit, auf besonders einfache Weise bestimmt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Messeinheit zwischen der Rückenplatte und dem optischen Element angeordnet ist.
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Ist die wenigstens eine Messeinheit wie der wenigstens eine Aktuator zwischen der Rückenplatte und dem optischen Element, insbesondere dem Trägerelement, angeordnet, so kann die wenigstens eine Messeinheit den Wirkungsbereich des wenigstens einen Aktuators erfassen und den Abstand zwischen dem optischen Element und der Rückenplatte auf besonders einfache Weise messen.
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Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Messeinheit zwischen der Rückenplatte und dem optischen Element und von dem wenigstens einen Aktuator beabstandet angeordnet ist. Hierdurch kann eine Beeinflussung der Messpräzision durch von dem wenigstens einen Aktuator ausgehenden Störquellen, wie beispielsweise Wärme und/oder elektrische Felder, vermieden werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Messeinheit über mehrere Bauteile und Bereiche der Optikvorrichtung verteilt angeordnet und/oder ausgebildet ist. Ferner kann eine Mischung verschiedenartig platzierter Messeinheiten vorgesehen sein.
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Beispielsweise kann eine Messeinheit teilweise an der Rückenplatte und teilweise an dem wenigstens einen Aktuator angeordnet sein. Es können auch mehrere Messeinheiten vorgesehen sein, wobei wenigstens eine Messeinheit an der Rückenplatte und wenigstens eine Messeinheit an dem wenigstens einen Aktuator und wenigstens eine Messeinheit an dem optischen Element angeordnet ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Messeinheit wenigstens einen optischen Wellenleiter, vorzugsweise eine optische Faser, aufweist.
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Weist die wenigstens eine Messeinheit einen optischen Wellenleiter auf, so kann insbesondere eine Dehnung der Rückenplatte und/oder des wenigstens einen Aktuators besonders gut gemessen werden, da bei einer mechanischen Kopplung zwischen dem optischen Wellenleiter und der Rückenplatte und/oder dem Aktuator bei einer Deformation der Rückenplatte und/oder des Aktuators auch der optische Wellenleiter deformiert wird. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Deformation der optischen Oberfläche mit einem optisch erfassten Signal korreliert. Insbesondere kann sich eine optische Weglänge in dem optischen Wellenleiter verändern, was mittels geeigneter Messtechnik exakt messbar ist.
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Eine optische Faser stellt einen besonders zuverlässigen und einfachen Typ von optischen Wellenleitern dar.
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Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine optische Wellenleiter in die Rückenplatte und/oder den wenigstens einen Aktuator mittels eines Femtosekunden-Laser-Schreibens ausgebildet wird.
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Der Wellenleiter kann hierbei Bestandteil der Rückplatte und/oder des Aktuators sein und beispielsweise durch Einschreiben mit einem Femtosekunden-Laser erzeugt sein.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine optische Wellenleiter durch ein Femtosekunden-Laser-Schreiben in eine aus einem Silica-Glas und/oder einem Fused-Silica-Glas und/oder einem Titanium-Silikatglas bzw. SiO2-TiO2-Glas und/oder einem Borosilikatglas ausgebildeten Rückenplatte ausgebildet wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass die optische Faser in die Rückenplatte integriert ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die optische Faser in eine Nut in der Rückenplatte eingelegt und in dieser verklebt ist. Hierdurch wird eine besonders gute mechanische Kopplung zwischen der optischen Faser und der Rückenplatte erzielt.
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Es kann vorteilhaftweise vorgesehen sein, dass die Messeinheit wenigstens teilweise in der optionalen Verbindungsschicht zwischen dem Aktuator und der Rückenplatte angeordnet, vorzugsweise eingelegt, ist.
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Eine wenigstens teilweise Anordnung der Messeinheit an der Verbindungsschicht hat den Vorteil, dass die Dehnungen und Verzerrungen sowohl des wenigstens einen Aktuators als auch des optischen Elements mittels der Messeinheit bzw. der Deformationsmesseinrichtung erfasst werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass für die Anordnung der Messeinheit keine Modifikationen an dem wenigstens einen Aktuator und/oder dem optischen Element und/oder der Rückenplatte vorgenommen werden müssen.
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Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung der Messeinheit in der Verbindungsschicht, wenn die Messeinheit in diese, vorzugsweise vollständig, eingelegt werden kann. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Messeinheit eine optische Faser mit einem Faser-Bragg-Gitter aufweist, während die Verbindungsschicht aus einem Klebstoff hergestellt ist. In diesem Fall kann die optische Faser mit dem Faser-Bragg-Gitter in die Verbindungsschicht eingelegt und vorzugsweise mit dem Klebstoff umgossen werden, so dass sich die Ausbildung der Verbindungsschicht durch den Klebstoff durch die optische Faser der Messeinheit nicht beeinträchtigt wird.
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Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Messeinheit derart in der Verbindungsschicht angeordnet ist, dass eine mechanische Kopplung der Messeinheit mit dem wenigstens einen Aktuator und/oder dem optischen Element und/oder der Rückenplatte ermöglicht wird. Beispielsweise kann dies dadurch ermöglicht werden, dass bei einer Ausbildung der Verbindungsschicht durch einen Klebstoff, der Klebstoff auch die optische Faser der Messeinheit verklebt, wodurch sich eine mechanische Kopplung zwischen der Messeinheit, der Verbindungsschicht, der Rückenplatte und dem wenigstens einen Aktuator ergibt.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Messeinheit in Teilen sowohl in der Rückenplatte als auch in dem wenigstens einen Aktuator als auch in der wenigstens einen Verbindungsschicht angeordnet ist.
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Weist der optische Wellenleiter ein Faser-Bragg-Gitter auf, so ist das optisch erfasste Signal, das mit der Deformation der optischen Oberfläche korreliert, beispielsweise eine reflektierte Frequenz des Faser-Bragg-Gitters.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Messeinheit wenigstens einen Abstandssensor, vorzugsweise ein Interferometer, aufweist.
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Vorzugsweise in dem Fall, in dem die wenigstens eine Messeinheit an dem Referenzelement und/oder zwischen dem optischen Element und der Rückenplatte angeordnet ist, ist ein Abstandssensor als Teil der wenigstens einen Messeinheit von Vorteil, da eine Messung der Auslenkung der Rückenplatte und/oder des wenigstens einen Aktuators aus einer Ruhelage hierdurch auf besonders einfache Weise messbar wird.
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Interferometer stellen hierbei zuverlässige und genaue Abstandssensoren dar.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Abstandssensor von der Rückenplatte derart beabstandet angeordnet ist, dass der Abstand zwischen dem Abstandssensor und der Rückenplatte bei einer im Wesentlichen, insbesondere durchschnittlichen, zu erwartenden Auslenkung der Rückenplatte einem bevorzugten Arbeitsabstand des Abstandssensors entspricht.
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Weist der Abstandssensor einen bevorzugten Arbeitsbereich, insbesondere einen Arbeitsbereich mit besonders hohem Auflösungsvermögen, auf, so ist es von Vorteil, wenn der wenigstens eine Abstandssensor von einem an der Rückenplatte angeordneten Zielbereich derart beabstandet angeordnet ist, dass der häufigste bzw. normalerweise in einem Betrieb der Optikvorrichtung zu erwartende Abstand zwischen dem Zielbereich und dem Abstandssensor, innerhalb des Arbeitsbereiches liegt.
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Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Abstandssensoren zu den meisten im Betrieb einer Projektionsbelichtungsanlage und/oder Optikvorrichtung eingenommenen Deformationen mit einer höchsten Präzision arbeiten.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Wellenleiter ein oder mehrere Faser-Bragg-Gitter mit jeweiligen Gitterinterferenzspektren aufweist.
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Faser-Bragg-Gitter eignen sich in besonderem Maße zur Feststellung von Dehnungen auch auf kleinsten Skalen.
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Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Wellenleiter, insbesondere die wenigstens eine optische Faser, mehrere Faser-Bragg-Gitter aufweist, vorzugsweise schlaufenförmig verläuft, und die Wirkungsbereiche mehrerer Aktuatoren passiert.
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Durch einen schlaufenförmigen Verlauf der optischen Faser können mehrere Wirkungsbereiche mehrerer Aktuatoren durch eine einzelne optische Faser erfasst werden.
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Hierzu ist es von Vorteil, wenn die optische Faser derart dimensioniert und eingerichtet ist, dass in einer Mehrheit, vorzugsweise jedem, der Wirkungsbereiche ein Faser-Bragg-Gitter zu liegen kommt. Durch einen schlaufenförmigen Verlauf können die zu vermessenden Wirkungsbereiche ohne eine Überkreuzung der optischen Faser mit sich selbst jeweils einzeln adressiert werden.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass mehrere Faser-Bragg-Gitter in ein und demselben Wirkungsbereich eines Aktuators angeordnet sind. Hierbei können die Faser-Bragg-Gitter beispielsweise unterschiedlich orientiert sein und/oder in verschiedenen Bereichen des Wirkungsbereichs angeordnet sein. Hierdurch lässt sich eine Deformation, insbesondere eine Dehnung, des Wirkungsbereichs im dreidimensionalen Raum besonders vorteilhaft präzise erfassen.
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Ebenso kann vorgesehen sein, dass sich die Wellenleiter, insbesondere auch in unterschiedlichen Ebenen, kreuzen.
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Es kann alternativ vorgesehen sein, dass die optische Faser lediglich ein Faser-Bragg-Gitter aufweist, schlaufenförmig verläuft, und Wirkungsbereiche mehrerer Aktuatoren passiert.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Wirkungsbereiche mit den an späterer Stelle erläuterten Messbereichen wenigstens teilweise überlappen oder mit diesen übereinstimmen.
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Es kann vorteilhaftweise vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Wellenleiter mehrere Faser-Bragg-Gitter aufweist, wobei die Gitterinterferenzspektren der einzelnen Faser-Bragg-Gitter unterscheidbar ausgebildet sind.
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Ein rückreflektierter Spektralbereich und/oder ein Spektralbereich des Einschnitts in das Strahlungsspektrum eines einzelnen Faser-Bragg-Gitters und damit einer Dehnung eines individuellen Faser-Bragg-Gitters wird damit von den Dehnungen der anderen Wirkungsbereiche der anderen Faser-Bragg-Gitter des wenigstens einen Wellenleiters unterscheidbar. Hierdurch können mehrere Wirkungsbereiche synchron unter Auswertung lediglich eines Reflexions- und/oder Transmissionsspektrums überwacht werden
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Es kann vorteilhaftweise wenigstens eine Spektrometereinrichtung zur Bestimmung und/oder Charakterisierung der Gitterinterferenzspektren vorgesehen sein.
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Mittels einer Spektrometereinrichtung kann das wenigstens eine Gitterrinterferenzspektrum in Gänze oder in Teilen untersucht werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Faser-Bragg-Gitter vorhanden sind und die eingestrahlte Strahlung ein Spektrum aufweist, welches alle Reflexionsfrequenzen aller Faser-Bragg-Gitter umfasst und/oder, dass ein spektraler Auflösungsbereich der Spektrometereinrichtung alle Gitterinterferenzspektren aller Faser-Bragg-Gitter umfasst.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Spektrometereinrichtung dazu eingerichtet ist, reflektierte Strahlung innerhalb der Faserbandbreiten der Faser-Bragg-Gitter und/oder transmittierte Faserspektren mit Einschnitten innerhalb der Faserbandbreite der Faser-Bragg-Gitter zu bestimmen und/oder zu analysieren. Die Spektrometereinrichtung muss demnach nicht eingerichtet sein, das komplette Faserinterferenzspektrum in voller spektraler Breite aufzulösen, sondern die Spektrometereinrichtung kann darauf beschränkt sein, besonders charakteristische Bereiche der Faserinterferenzspektren zu bestimmen und/oder zu charakterisieren.
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Es kann vorteilhaftweise vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Spektrometereinrichtung eingerichtet ist, um eine direkte Frequenzverschiebung zu erfassen.
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Eine direkte Erfassung der Frequenzverschiebung bzw. Wellenlängenverschiebung der reflektierten Strahlung und/oder des Einschnitts in dem transmittierten Strahlungsspektrum hat den Vorteil, dass durch eine Begrenzung auf einen derartigen relevanten Teil des Spektrums eine besonders schnelle und zuverlässige Analyse der Gitterinterferenzspektren ermöglicht wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Messeinheit ein Mach-Zehnder-Interferometer aufweist.
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Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung nach dem Prinzip eines Log-In-Verstärkers arbeitet und die geloggte Frequenz erfasst.
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Weist die wenigstens eine Messeinheit ein Mach-Zehnder-Interferometer auf, so können die Deformationen der Rückenplatte durch eine Messung eines Laufzeitunterschieds in mehreren Armen des Interferometers ermittelt werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Messeinheit wenigstens teilweise zwischen den Aktuatoren angeordnet ist. Durch die geringe Steifigkeit, insbesondere die dünne Ausführungsform der Rückenplatte dehnt sich der wenigstens eine Aktuator deutlich stärker als ohne dünne Rückenplatte, vorzugsweise um einen Faktor 10 mehr als ohne dünne Rückenplatte. Dies hat zur Folge, dass die Messeinheit einen Faktor 10 größeren Messbereich nutzen kann. Eine Anbringung zwischen den Aktuatoren ist demnach von Vorteil.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine optische Wellenleiter polarisationserhaltend ist.
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Das Messignal (z. B. reflektierte Frequenz des Faser-Bragg-Gitters) hängt im Allgemeinen sowohl vom Dehnungszustand der Faser (bei Faser-Bragg-Sensorik im Speziellen von der Änderung der Gitterkonstante des optischen Gitters) als auch von der Temperatur ab.
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Die Erfindung ermöglicht die Erfassung des Dehnungszustandes und die Korrelation mit der Deformation der optischen Fläche. Mittels einer polarisationserhaltenden Faser lassen sich die Einflüsse von Dehnung und Temperatur auf das Messignal (z. B. reflektierte Frequenz des Faser-Bragg-Gitters) separieren. Somit kann ein temperaturkompensierter Dehnungswert zur Regelung der Aktuatoren herangezogen werden. Des Weiteren kann die Information über das Temperaturfeld für weitere Regelungen zu Verfügung gestellt werden und hier beispielsweise zur Verbesserung von Vorsteuerwerten für die Aktuatorik dienen oder zur Verbesserung einer Temperaturregelung beitragen bzw. deren Basis bilden. Alternativ kann die Temperatur der Messstellen auch durch anderweitige Temperatursensorik erfasst werden, die beispielsweise auf der Temperaturabhängigkeit elektrischer Widerstände beruhen kann.
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Hierdurch wird eine noch genauere und präzisere Kontrolle der Deformation bzw. der genauen Ausformung der optischen Oberfläche möglich, da die verschiedenen Einflussfaktoren auf die Formung der optischen Oberfläche gesondert adressiert und/oder beseitigt werden können.
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Eine Separation von temperaturinduzierten Einflüssen ist von besonderem Vorteil, da eine der größten Störgrößen bei einem Betrieb der Optikvorrichtung Temperaturschwankungen an der optischen Oberfläche, insbesondere bei der Verwendung in EUV-Lithografiesystemen, darstellen können. Insbesondere kann die Temperatur der optischen Oberfläche bzw. des optischen Elements während eines Betriebs zwischen 20° C und 40° C geändert werden.
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Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung eignet sich auch für einem Einsatz in deformierbaren Spiegeln in anderen Technologiefeldern als der Halbleiterlithografie, insbesondere bei Weltraumanwendungen sowie in einem militärischen Bereich.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Ermittlung einer Ist-Deformation mit den in Anspruch 17 genannten Merkmalen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung einer Ist-Deformation einer optischen Oberfläche eines optischen Elements, insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems, ist zwischen dem optischen Element und einer Rückenplatte wenigstens ein Aktuator angeordnet, der zur Deformation der optischen Oberfläche auf das optische Element einwirkt und sich dabei auf der Rückenplatte abstützt. Eine Ist-Deformation der optischen Oberfläche wird dadurch ermittelt, dass wenigstens eine Ist-Deformation wenigstens eines Messbereichs in oder an der Rückenplatte und/oder in und/oder an dem wenigstens einen Aktuator gemessen wird. Hierbei sind die Rückenplatte und das optische Element derart ausgebildet, dass die Rückenplatte durch den wenigstens einen Aktuator stärker deformiert wird als die optische Oberfläche.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass eine messtechnische Kontrolle einer tatsächlichen Deformation der optischen Oberfläche durch die vorgesehene Deformationsmesseinrichtung ermöglicht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung der Ist-Deformation ermöglicht somit eine präzisere und zuverlässigere Deformation der optischen Oberfläche, als Systeme gemäß dem Stand der Technik, welche eine Messung der tatsächlichen Deformation der optischen Oberfläche nicht zulassen.
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Dies ist besonders beim Einsatz der Aktuatoren für die Deformation bzw. zur Bewirkung der Deformation von Vorteil, da deren Wirkung auf die genaue Formung der optischen Oberfläche im Stand der Technik auf einer reinen Modellbildung basiert. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Modellbildung durch empirische Messung der tatsächlichen Deformation ergänzt und/oder ersetzt werden.
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Eine Erfassung der Deformation der Rückenplatte hat den Vorteil, dass die sensible und zur Formung der Wellenfronten höchstgradig präzise ausgebildete optische Oberfläche auf der Vorderseite des optischen Elements nicht durch weitere Messtechnik gestört wird.
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Eine Dehnung der Aktuatoren kann in einer ersten Näherung durch die Formel (1) beschrieben werden. Hierbei beschreibt M einen elektrostriktiven Koeffizienten, welcher durch Anlegen eines elektrischen Feldes E zu einer Dehnung S führt. Wie aus der Formel (1) ersichtlich ist, ist der elektrostriktive Koeffizient M abhängig von der Temperatur ϑ des Aktuators. Des Weiteren ist die Dehnung S des Aktuators abhängig von dessen Steifigkeit s sowie einer anliegenden mechanischen Spannung T. Ferner ergibt sich ein thermischer Anteil der Dehnung durch Multiplikation des thermischen Expansionskoeffizienten CTE mit der Differenz der Temperatur ϑ und einer Ausgangstemperatur ϑ
0.
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Für eine hochpräzise und konstante Regelung einer Position des wenigstens einen Aktuators ist es von Vorteil, wenn mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens sowohl ein Dehnungsverlust des wenigstens einen Aktuators auf Basis des elektrostriktiven Effekts als auch die thermische Dehnung korrigiert werden. Hierfür kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator mehr als 80 % seiner Arbeitsdistanz zur Selbstkorrektur von thermischen Dehnungen bzw. thermischen Effekten einsetzt.
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Es ist demnach von Vorteil, wenn eine hochgenaue Positionierung bzw. Deformation der optischen Oberfläche dadurch ermöglicht wird, dass neben einer Temperaturkalibrierung eine Modellierung und Kalibrierung einer elektrostriktiven und thermischen Hysterese sowie eines Drifts des Aktuators vorgenommen wird.
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Es kann ferner auf die Modellierung der Temperaturabhängigkeit der Aktuatorik verzichtet werden, sofern sich diese in einem Regelkreis befindet bzw. durch einen Regelkreis, insbesondere eine Feedback-Regelung geregelt ist.
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Eine Modellbildung bezüglich des wenigstens einen Aktuators kann zu einer Verbesserung einer Vorsteuerung bzw. eines Betriebs in einer offenen Steuerkette beitragen. In dem Wegfall Notwendigkeit für eine Modellbildung für den Aktuator ist einer der Hauptvorteile der Erfindung zu sehen.
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Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Ist-Deformation, insbesondere eine Ist-Auslenkung, in einem oder mehreren Messbereichen in wenigstens einer, den wenigstens einen Aktuator mit der Rückenplatte verbindenden, Verbindungsschicht bestimmt wird.
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Die Ermittlung bzw. Bestimmung der Ist-Deformation in der Verbindungsschicht hat den Vorteil, dass der wenigstens eine Messbereich in der Verbindungsschicht besonders einfach angeordnet werden kann, insbesondere wenn die Verbindungsschicht aus einem Klebematerial ausgebildet ist. Hierdurch kann eine relative Lage des wenigstens einen Aktuators und der Rückenplatte nahezu unverändert verbleiben.
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Ist ferner die Verbindungsschicht als Klebstoff ausgebildet, so kann durch den Klebstoff eine vorteilhaft hohe mechanische Kopplung zwischen dem wenigstens einen Aktuator, dem Messbereich und der Rückenplatte bewirkt werden.
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Der Klebstoff kann auch als anderweitige stoffschlüssige Verbindung ausgeführt sein.
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Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Ist-Deformation, insbesondere eine Ist-Auslenkung, in mehreren Messbereichen synchron bestimmt wird.
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Durch eine synchrone Bestimmung mehrerer Ist-Deformationen an mehreren Messbereichen kann die Ist-Deformation der optischen Oberfläche wenigstens annähernd vollständig bestimmt werden. Durch ein enges Raster an Messbereichen ergibt sich eine dichte Abtastung der Ist-Deformation der optischen Oberfläche.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Ist-Dehnung in mehreren Messbereichen in schneller zeitlicher Reihenfolge bestimmt wird. Insbesondere kann ein Auslesen der Messbereiche in einem Multiplexverfahren erfolgen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass jedem Ort auf der optischen Oberfläche wenigstens ein, vorzugsweise genau ein, Messbereich derart zugordnet wird, dass die Ist-Deformation der optischen Oberfläche an dem Ort aus der Ist-Deformation, insbesondere einer Ist-Auslenkung, in dem wenigstens einen Messbereich eindeutig bestimmt werden kann.
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Lässt sich aus der Messung des Messbereichs die Deformation eines jeden Orts auf der optischen Oberfläche eindeutig messen und/oder besteht zwischen den Messbereichen und jedem Ort der optischen Oberfläche ein biektives Abbildungsverhältnis, so vereinfacht dies das Verfahren zur Ermittlung der Ist-Deformation, da aus der Messung der Gesamtheit der Messbereiche die Ist-Deformation der Oberfläche eindeutig rekonstruiert werden kann.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Ist-Deformation des Messbereichs bewirkt wird, welche wenigstens zweifach, vorzugsweise wenigstens dreifach, weiter bevorzugt wenigstens vierfach, noch weiter bevorzugt wenigstens sechsfach, ganz besonders bevorzugt wenigstens achtfach, insbesondere wenigstens zehnfach größer ist als die Ist-Deformation des dem Messbereich zugeordneten Ortes auf der optischen Oberfläche.
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Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass das Messsignal mechanisch verstärkt wird und somit das Messsignal in Richtung der geforderten Messgenauigkeit verschoben werden kann.
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Vorteilhaft hieran ist, dass durch die hierdurch erzielte verbesserte Messgenauigkeit eine Closed-Loop-Steuerung der Deformation der optischen Oberfläche ermöglicht wird, was eine Anforderung an die Ansteuerung deutlich verringert.
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Hierdurch kann beispielsweise ein Drift während eines Tages gemessen werden, was die Anforderungen der Creep-Eigenschaften und/oder der Drift-Eigenschaften des wenigstens einen Aktuators deutlich verringert.
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Es kann vorgesehen sein, einen vollen Closed-Loop bzw. einen geregelten Betrieb zu implementieren. Insbesondere bei einer starken mechanischen Verstärkung und bei einer hohen Messgenauigkeit kann ein Closed-Loop von Vorteil sein. Eine Implementierung eines Closed-Loops kann beispielsweise zur vorteilhaften Folge haben, dass sämtliche Arten von Piezokeramiken und/oder Aktuatoren zur Verwendung als herangezogen werden können, welche bisher aufgrund einer zu hohen Hysterese nicht zu den favorisierten Aktuatortypen gehört haben.
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Hierdurch kann auf kostengünstige Aktuatoren zurückgegriffen werden, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise zu einem kostengünstigen Betrieb einer Projektionsbelichtungsanlage beiträgt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass ein Wellenleiter, vorzugsweise eine optische Faser, mit einem Faser-Bragg-Gitter derart angeordnet wird, dass in wenigstens einem der Faser-Bragg-Gitter wenigstens ein Gitterinterferenzspektrum durch die Ist-Deformation, insbesondere eine Ist-Dehnung, des wenigstens einen Messbereichs beeinflusst wird.
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Durch die Integration einer optischen Faser, insbesondere eines Faser-Bragg-Gitters in eine vorzugsweise dünne Rückenplatte eines deformierbaren Spiegels, kann die vorbeschriebene mechanische Deformationsverstärkung besonders einfach gemessen werden, da die Rückenplatte eine stärkere Dehnung erfährt als das optische Element.
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Es kann vorgesehen sein, dass alternativ oder zusätzlich zu einer Abdünnung der Rückenplatte ein Material mit deutlich geringerer Steifigkeit zur Ausbildung der Rückenplatte verwendet wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Sensoren, insbesondere Faser-Bragg-Gitter, in einem einzelnen optischen Wellenleiter untergebracht werden und somit mittels einem optischen Wellenleiter die Deformation an mehreren Messbereichen ausgelesen wird.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Gitterinterferenzspektren der in den mehreren Messbereichen angeordneten Faser-Bragg-Gittern voneinander unterscheidbar sind. Hierdurch wird eine synchrone Bestimmung der Faserinterferenzspektren und damit der Ist-Deformationen erleichtert. Insbesondere kann hierbei eine einzelne optische Faser mit mehreren Faser-Bragg-Gittern zur Überwachung und Kontrolle mehrerer Messbereiche verwendet werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in den Wellenleiter eine Messstrahlung eingekoppelt wird.
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Die Verwendung optischer Verfahren ermöglicht eine hochpräzise Bestimmung der Deformation. Insbesondere generieren optische Messverfahren, insbesondere die Messstrahlung, wenige Störsignale beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Wellenleiter, insbesondere die Faser-Bragg-Gitter, direkt an dem wenigstens einen Aktuator angeordnet werden. Da aufgrund der geringen Steifigkeit der Rückenplatte auch der wenigstens eine Aktuator einer hohen Deformation unterliegt, ist es auch an dem wenigstens einen Aktuator möglich, die größere Deformation messtechnisch abzugreifen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Ist-Deformation des wenigstens einen Messbereichs, insbesondere eine Ist-Auslenkung des wenigstens einen Messbereichs, aus einem Abstand zwischen dem Messbereich und wenigstens einem Abstandssensor ermittelt wird.
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Im Rahmen der Erfindung ist unter einem Messbereich ein geografischer Ort und/oder eine Umgebung des geografischen Ortes in und/oder an der Optikvorrichtung, an dem gemessen wird, zu verstehen.
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Die Ermittlung der Ist-Auslenkung des wenigstens einen Messbereichs stellt eine weitere Umsetzungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, wobei die Auslenkung der dünnen Rückenplatte auch mit anderen Sensorvarianten detektiert werden kann.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Abstand interferometrisch und/oder kapazitativ ermittelt wird.
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Kapazitative und/oder interferometrische Sensoren haben den Vorteil, dass diese auf einfache Weise hochpräzise Abstandsinformationen liefern können.
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Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Ist-Deformation der optischen Oberfläche in dem Lithografiesystem und/oder während eines Betriebes des Lithografiesystems und/oder während einer Reflexion einer Strahlung durch die optische Oberfläche, insbesondere in einem Zeitbereich einer Waferbelichtung, bestimmt wird.
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Besonderen Vorteil bietet das Verfahren, wenn es zur Überwachung der Ist-Deformation der optischen Oberfläche in einem Lithografiesystem eingesetzt wird, da optische Oberflächen, insbesondere bei deformierbaren Spiegeln, in Lithografiesystemen besondere Anforderungen an eine präzise Ausbildung der Oberflächenform erfüllen müssen.
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Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ist-Deformation der optischen Oberfläche während eines Betriebs eines derartigen durch die optische Oberfläche ausgebildeten Spiegels, insbesondere in dem Lithografiesystem, durch das Verfahren bestimmt wird. Während einer tatsächlich stattfindenden Reflexion einer Strahlung, insbesondere einer EUV-Strahlung, ist die optische Oberfläche einer erhöhten Energiedeposition und damit einem erhöhten Risiko vorhergesehener und unkontrollierter Ausdehnungen ausgesetzt. Um während des Betriebs der optischen Oberfläche bei einer Reflexion die Aufgabe der Führung und Formung des reflektierten Lichts vollumfänglich zu erfüllen, ist daher eine Kontrolle bzw. Bestimmung der Ist-Deformation der optischen Oberfläche von besonderem Vorteil.
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Des Weiteren kann auch eine Variation der Form der optischen Oberfläche über eine Belichtungszeit hinweg gewünscht sein, um eine zunehmende Flexibilisierung von Lithografiesystemen bzw. Projektionsbelichtungsanlagen zu ermöglichen. Ferner kann hierdurch ein Durchsatz und eine Abbildungsqualität gesteigert werden.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Einstellung einer Soll-Deformation mit den in Anspruch 24 genannten Merkmalen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Einstellung einer Soll-Deformation einer optischen Oberfläche eines optischen Elements, insbesondere eines optischen Elements eines Lithografiesystems, wird eine Ist-Deformation der optischen Oberfläche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung einer Ist-Deformation oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen bestimmt.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Ist-Deformation durch wenigstens einen Aktuator eingestellt wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator zwischen dem optischen Element und einer Rückenplatte angeordnet ist und das optische Element durch die Wirkung des wenigstens einen Aktuators, welcher sich gegen die Rückenplatte abstützt, deformiert wird.
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Mittels der durch das Messverfahren gemessenen Deformation der optischen Oberfläche kann der Aktuator vorzugsweise in einem Closed-Loop gesteuert und geregelt werden.
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Dadurch, dass die Rückenplatte stärker deformiert wird als das optische Element, mithin eine Deformationsüberhöhung erfährt, kann die Ist-Deformation der optischen Oberfläche besonders genau bestimmt werden und die Ansteuerung des wenigstens einen Aktuators mit besonders genauen Informationen über die Ist-Deformation gespeist werden.
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Die Soll-Deformation der optischen Oberfläche lässt sich somit gezielt auf die gemessene bzw. ermittelte Ist-Deformation bzw. unter Berücksichtigung der Ist-Daten kontrolliert einstellen.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 25 genannten Merkmalen.
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Das erfindungsgemäße Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie mit einem Beleuchtungssystem mit wenigstens einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens eine optisches Element aufweist, umfasst wenigstens eine erfindungsgemäße Optikvorrichtung oder eine ihrer bevorzugten Ausführungsformen. Hierbei ist wenigstens eines der optischen Elemente ein optisches Element der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung. Alternativ oder zusätzlich weist wenigstens eines der optischen Elemente eine optische Oberfläche auf, deren Deformation mit einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung der Ist-Deformation gemessen ist und/oder mit einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Einstellung der Ist-Deformation deformiert ist.
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Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch die erfindungsgemäße Optikvorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung der Ist-Deformation, dass erfindungsgemäße Verfahren zur Einstellung der Soll-Deformation oder das erfindungsgemäße Lithografiesystem, beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.
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Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
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In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
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Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie „erstes“ oder „zweites“ etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
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Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage im Meridionalschnitt;
- 2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
- 3 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
- 4 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
- 5 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
- 6 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
- 7 eine schematische Darstellung der Optikvorrichtung nach 6 in einem deformierten Zustand;
- 8 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
- 9 eine schematische Darstellung der Optikvorrichtung nach 8 in einem deformierten Zustand;
- 10 eine blockdiagrammartige Darstellung einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung einer Ist-Deformation;
- 11 eine blockdiagrammartige Darstellung einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung einer Soll-Deformation;
- 12 eine schematische Darstellung möglicher Dehnungsverläufe eines elektrostriktiven Effekts bei verschiedenen Temperaturen;
- 13 eine schematische Darstellung eines möglichen Verlaufs einer thermischen Dehnung eines elektrostriktiven Aktuators;
- 14 eine schematische Darstellung einer möglichen Driftkurve eines elektrostriktiven Aktuators;
- 15 eine schematische Darstellung eines Gitterinterferenzspektrums; und
- 16 eine blockdiagrammartige Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung einer Ist-Deformation.
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Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 für die Mikrolithografie als Beispiel für ein Lithografiesystem beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
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Ein Beleuchtungssystem 101 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 weist neben einer Strahlungsquelle 102 eine Beleuchtungsoptik 103 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 104 in einer Objektebene 105 auf. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 104 angeordnetes Retikel 106. Das Retikel 106 ist von einem Retikelhalter 107 gehalten. Der Retikelhalter 107 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 108 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
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In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 105.
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Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 umfasst eine Projektionsoptik 109. Die Projektionsoptik 109 dient zur Abbildung des Objektfeldes 104 in ein Bildfeld 110 in einer Bildebene 111. Die Bildebene 111 verläuft parallel zur Objektebene 105. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111 möglich.
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Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 106 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 110 in der Bildebene 111 angeordneten Wafers 112. Der Wafer 112 wird von einem Waferhalter 113 gehalten. Der Waferhalter 113 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 114 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 106 über den Retikelverlagerungsantrieb 108 und andererseits des Wafers 112 über den Waferverlagerungsantrieb 114 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
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Bei der Strahlungsquelle 102 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 102 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 115, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 115 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle („Laser Produced Plasma“, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle („Gas Discharged Produced Plasma“, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser („Free-Electron-Laser“, FEL) handeln.
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Die Beleuchtungsstrahlung 115, die von der Strahlungsquelle 102 ausgeht, wird von einem Kollektor 116 gebündelt. Bei dem Kollektor 116 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 116 kann im streifenden Einfall („Grazing Incidence“, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall („Normal Incidence“, NI), also mit Einfallwinkeln (zur Flächennormalen) kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 115 beaufschlagt werden. Der Kollektor 116 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung 115 und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
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Nach dem Kollektor 116 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 115 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 117. Die Zwischenfokusebene 117 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 102 und den Kollektor 116, und der Beleuchtungsoptik 103 darstellen.
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Die Beleuchtungsoptik 103 umfasst einen Umlenkspiegel 118 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 119. Bei dem Umlenkspiegel 118 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 118 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 115 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 119 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, die zur Objektebene 105 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 119 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 120, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 120 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
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Die ersten Facetten 120 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 120 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
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Wie beispielsweise aus der
DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 120 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 119 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die
DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
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Zwischen dem Kollektor 116 und dem Umlenkspiegel 118 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 115 horizontal, also längs der y-Richtung.
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Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 ist dem ersten Facettenspiegel 119 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 121. Sofern der zweite Facettenspiegel 121 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 121 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 119 und dem zweiten Facettenspiegel 121 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der
US 2006/0132747 A1 , der
EP 1 614 008 B1 und der
US 6,573,978 .
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Der zweite Facettenspiegel 121 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 122. Die zweiten Facetten 122 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
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Bei den zweiten Facetten 122 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die
DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
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Die zweiten Facetten 122 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
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Die Beleuchtungsoptik 103 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator („Fly's Eye Integrator“) bezeichnet.
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Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 121 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 109 optisch konjugiert ist, anzuordnen.
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Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 121 werden die einzelnen ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 121 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 115 im Strahlengang vor dem Objektfeld 104.
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Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Objektfeld 104 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, „Normal Incidence“-Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, „Gracing Incidence“-Spiegel) umfassen.
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Die Beleuchtungsoptik 103 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 116 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 118, den Feldfacettenspiegel 119 und den Pupillenfacettenspiegel 121.
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Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann der Umlenkspiegel 118 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 103 nach dem Kollektor 116 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 119 und den zweiten Facettenspiegel 121.
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Die Abbildung der ersten Facetten 120 mittels der zweiten Facetten 122 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 122 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 105 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
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Die Projektionsoptik 109 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 durchnummeriert sind.
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Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 109 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 115. Bei der Projektionsoptik 109 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 109 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
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Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 103, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 115 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
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Die Projektionsoptik 109 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 104 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 110. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111.
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Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 109 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
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Die Projektionsoptik 109 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
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Die Projektionsoptik 109 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
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Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
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Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 104 und dem Bildfeld 110 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 109, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der
US 2018/0074303 A1 .
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Jeweils eine der Pupillenfacetten 122 ist genau einer der Feldfacetten 120 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 120 in eine Vielzahl an Objektfeldern 104 zerlegt. Die Feldfacetten 120 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 122.
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Die Feldfacetten 120 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 122 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 auf das Retikel 106 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 104 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2% auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
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Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
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Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 103 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
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Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 104 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 beschrieben.
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Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
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Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 121 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 109, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 121 telezentrisch auf den Wafer 112 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
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Es kann sein, dass die Projektionsoptik 109 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Retikel 106 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Bauelements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
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Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 103 ist der Pupillenfacettenspiegel 121 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Feldfacettenspiegel 119 ist verkippt zur Objektebene 105 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 118 definiert ist.
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Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 121 definiert ist.
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In 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 dargestellt. Die DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 weist ein Beleuchtungssystem 201, eine Retikelstage 202 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 203, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 204 bestimmt werden, einen Waferhalter 205 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 204 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich eine Projektionsoptik 206, mit mehreren optischen Elementen, insbesondere Linsen 207, die über Fassungen 208 in einem Objektivgehäuse 209 der Projektionsoptik 206 gehalten sind, auf.
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Alternativ oder ergänzend zu den dargestellten Linsen 207 können diverse refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente, unter anderem auch Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen, vorgesehen sein.
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Das grundsätzliche Funktionsprinzip der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 sieht vor, dass die in das Retikel 203 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 204 abgebildet werden.
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Das Beleuchtungssystem 201 stellt einen für die Abbildung des Retikels 203 auf den Wafer 204 benötigten Projektionsstrahl 210 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 201 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 210 beim Auftreffen auf das Retikel 203 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
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Mittels des Projektionsstrahls 210 wird ein Bild des Retikels 203 erzeugt und von der Projektionsoptik 206 entsprechend verkleinert auf den Wafer 204 übertragen. Dabei können das Retikel 203 und der Wafer 204 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 203 auf entsprechende Bereiche des Wafers 204 abgebildet werden.
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Optional kann ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 207 und dem Wafer 204 durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex größer 1,0 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf.
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Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, insbesondere auch nicht mit dem beschriebenen Aufbau, beschränkt. Die Erfindung eignet sich für beliebige Lithografiesysteme, insbesondere jedoch für Projektionsbelichtungsanlagen, mit dem beschriebenen Aufbau. Die Erfindung eignet sich auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine geringere bildseitige numerische Apertur als jene, die im Zusammenhang mit 1 beschrieben ist, sowie keinen obskurierten Spiegel M5 und/oder M6 aufweisen. Insbesondere eignet sich die Erfindung auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine bildseitige numerische Apertur von 0,25 bis 0,5, vorzugsweise 0,3 bis 0,4, besonders bevorzug 0,33, aufweisen. Die Erfindung sowie die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sind ferner nicht auf eine spezifische Bauform beschränkt zu verstehen. Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer Optikvorrichtung 1 insbesondere für ein Lithografiesystem 100, 200.
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Die Optikvorrichtung 1 umfasst ein optisches Element 2 mit einer optischen Oberfläche 3 und einen oder mehrere Aktuatoren 4 für eine Deformation des optischen Elements 2 und eine Rückenplatte 5 zur Abstützung des wenigstens einen Aktuators 4. Hierbei ist der wenigstens eine Aktuator 4, im Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl an Aktuatoren 4, zwischen dem optischen Element 2 und der Rückenplatte 5 angeordnet.
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Bei der Optikvorrichtung 1 ist eine Deformationsmesseinrichtung 6 zur Ermittlung der Deformation der optischen Oberfläche 3 aufweisend wenigstens eine Messeinheit 7, im Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl an Messeinheiten 7, vorgesehen. Die Rückenplatte 5 weist eine geringere Steifigkeit auf als das zu deformierende optische Element 2.
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Das optische Element 2 ist vorzugsweise ein optisches Element 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 des Lithografiesystems 100,200.
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Die Optikvorrichtung 1 weist in den dargestellten Ausführungsbeispielen ein optisches Element 2, eine optische Oberfläche 3, mehrere Aktuatoren 4 und mehrere Messeinheiten 7 auf. Vorzugsweise ist für jeden Aktuator 4 eine Messeinheit 7 vorgesehen und/oder jedem Aktuator 4 eine Messeinheit 7 zugeordnet.
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In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Deformationsmesseinrichtung 6 vorzugsweise dazu eingerichtet, eine Deformation der Rückenplatte 5 zu messen.
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Ferner weist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel das optische Element 2 vorzugsweise ein Trägerelement 8 auf, auf welchem die optische Oberfläche 3 angeordnet bzw. ausgebildet ist. Das Trägerelement 8 ist vorzugsweise ein Glaskörper.
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In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der wenigstens eine Aktuator 4 zur Deformation der optischen Oberfläche 3 vorzugsweise derart angeordnet, dass ein erster Wirkbereich 9, vorzugsweise ein erstes Ende des Aktuators 4, auf das optische Element 2 einwirkt und ein zweiter Wirkbereich 10, vorzugsweise ein zweites Ende des Aktuators 4, auf die Rückenplatte 5 einwirkt.
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In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind das optische Element 2 und die Rückenplatte 5 vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine Auslenkung des Aktuators 4, um die optische Oberfläche 3 zu deformieren, zu einer Deformation einer Oberfläche 11 der Rückenplatte 5 führt, die wenigstens den doppelten, vorzugsweise wenigstens den dreifachen, weiter bevorzugt wenigstens dem vierfahren, noch weiter bevorzugt wenigstens dem sechsfachen, ganz besonders bevorzugt wenigstens dem achtfachen, insbesondere wenigstens dem zehnfachen, der Deformation der optischen Oberfläche 3 entspricht.
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In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 ist vorzugsweise die Deformation der optischen Oberfläche 3 und der Rückenplatte 5 sowohl eine Auslenkung als auch eine Dehnung.
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Je nach Ausführungsart der optischen Oberfläche 3 und der Rückenplatte 5 kann die Deformation vorzugsweise auch lediglich als Auslenkung oder lediglich als Dehnung ausgebildet sein.
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Ferner weist vorzugsweise in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die Rückenplatte 5 eine geringere Stärke bzw. Dicke auf als das optische Element 2. Insbesondere weist die Rückenplatte 5 eine Stärke auf, die weniger als die Hälfte, vorzugsweise weniger als ein Drittel, besonders bevorzugt wenigstens weniger als ein Viertel, der Stärke des optischen Elements 2 entspricht.
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Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rückenplatte 5 und das optische Element 2 vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet, wobei vorzugsweise die Rückenplatte 5 aus einem Material ausgebildet ist, welches eine geringere Steifigkeit aufweist als das Material, aus dem das optische Element 2 ausgebildet ist. Die unterschiedlichen Materialen sind in 3 durch unterschiedliche Schraffuren versinnbildlicht.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Rückenplatte 5 und das optische Element 2 aus denselben Materialien ausgebildet sind. Dies stellt insbesondere hinsichtlich der Minimierung thermischer Verspannungen zwischen dem optischen Element 2 und der Rückenplatte 5 eine besonders bevorzugte Ausführungsform dar. Hierdurch kann beispielsweise eine CTE-Mismatch-Problematik vermieden werden.
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Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 ist die wenigstens eine Messeinheit 7 vorzugsweise an der Rückenplatte 5 angeordnet, vorzugsweise angebracht.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Messeinheit 7 in der Rückenplatte 5 angeordnet oder angebracht ist.
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In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 weist die wenigstens eine Messeinheit 7 vorzugsweise wenigstens einen optischen Wellenleiter 12, vorzugsweise eine optische Faser 13, auf.
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Ferner ist in die optische Faser vorzugsweise eine Messstrahlung 19 eingekoppelt, welche in 3 durch einen Doppelpfeil versinnbildlicht ist.
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Der wenigstens eine Wellenleiter 12 weist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel vorzugsweise mehrere Faser-Bragg-Gitter 14 mit jeweiligen Gitterinterferenzspektren 15 (siehe 15) auf.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Wellenleiter 12 lediglich ein Faser-Bragg-Gitter 14 aufweist.
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In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel erfasst die Deformationsmesseinrichtung 6 vorzugsweise die Ist-Deformation in wenigstens einem Messbereich 18 (siehe hierzu auch 10)
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In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 ist vorzugsweise wenigstens eine Spektrometereinrichtung 23 zur Bestimmung und/oder Charakterisierung der Gitterinterferenzspektren 15 vorgesehen ist. Die Spektrometereinrichtung 23 kann Teil der Deformationsmesseinrichtung 6 sein.
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Ferner ist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Regeleinrichtung 24 vorhanden und vorzugsweise dazu eingerichtet, die Soll-Deformation durch einen geschlossenen Regelkreis einzustellen. Hierbei dient die Ist-Deformation als Rückkopplungssignal für die Ansteuerung und/oder Regelung des wenigstens einen Aktuators 4. Hierdurch kann der Regelkreis besonders genau auf die Aktuationswirkung des wenigstens einen Aktuators 4 abgestimmt werden. Wirkverbindungen sind in 3 durch gestrichelte Linien dargestellt.
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Der wenigstens eine optische Wellenleiter 12 ist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel vorzugsweise polarisationserhaltend ausgebildet.
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Nachfolgend werden anhand der 4 bis 9 weitere Ausführungsbeispiele der Optikvorrichtung 1 erläutert. Hinsichtlich der Bezugszeichen und der möglichen Ausgestaltungen sei auf die 3 verwiesen.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung 1.
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In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist sowohl die Rückenplatte 5 als auch das optische Element 2 durch die Wirkung der Aktuatoren 4 in einem deformierten Zustand.
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In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner die Rückenplatte 5 vorzugsweise aus dem gleichen, insbesondere demselben Material ausgebildet wie das optische Element 2, insbesondere wie das Trägerelement 8.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung 1.
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Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 ist die wenigstens eine Messeinheit 7 vorzugsweise an dem wenigstens einen Aktuator 4 angeordnet.
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Die Messeinheit 7 kann vorzugsweise eine optische Faser 13 mit einem Faser-Bragg-Gitter 14 aufweisen, wobei das Faser-Bragg-Gitter 14 seitlich an dem wenigstens einen Aktuator 4 angebracht sein kann.
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In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform, kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Messeinheit 7 in dem wenigstens einen Aktuator 4 angeordnet ist.
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Ferner ist in dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel die wenigstens eine Messeinheit 7 vorzugsweise zwischen der Rückenplatte 5 und dem Trägerelement 8 bzw. dem optischen Element 2 angeordnet.
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6 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung 1.
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Die wenigstens eine Messeinheit 7 ist in dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel von der Rückenplatte 5 beabstandet vorzugsweise an einem, vorzugsweise ortsfesten, Referenzelement 16 angeordnet.
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Die wenigstens eine Messeinheit 7 weist in dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel vorzugsweise wenigstens einen Abstandssensor 17 auf. In dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Abstandssensor 17 vorzugsweise um ein Interferometer. Alternativ oder zusätzlich können Sensoren vorgesehen sein, welche auf einer kapazitativen Wirkungsweise beruhen.
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7 zeigt die Optikvorrichtung 1 nach 6 in einem ausgelenkten Zustand.
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Die Abstandssensoren 17 sind vorzugsweise so angeordnet, dass sie die durch die Auslenkungsüberhöhung erhöhte Auslenkung der Rückenplatte 5 besonders zuverlässig erfassen können.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das optische Element 2 und/oder die Rückenplatte 5 in einer Fassung angeordnet sind..
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Hinsichtlich der weiteren Bezugszeichen sei auf 3 verweisen.
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8 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung 1.
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In dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Abstandssensoren 17 der Messeinheit 7 zwischen der Rückenplatte 5 und dem optischen Element 2, vorzugsweise zwischen der Rückenplatte 5 und dem Trägerelement 8 des optischen Elements 2, angeordnet.
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In dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der wenigstens eine Aktuator 4 von den Abstandssensoren 17 beabstandet angeordnet.
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Der wenigstens eine Abstandssensor 17 ist ferner in dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel von der Rückenplatte 5 vorzugsweise derart beabstandet angeordnet, dass ein Abstand zwischen dem Abstandssensor 17 und der Rückenplatte 5 bei einer im Wesentlichen zu erwartenden Auslenkung der Rückenplatte 5 einen bevorzugten Arbeitsabstand des wenigstens einen Abstandssensors 17 entspricht.
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Der Abstandssensors 17 kann mechanisch mit dem Trägerelement 8 verbunden sein, bevorzugt kann er mit der Rückenplatte 5 mechanisch verbunden sein. Er kann auch in einer separaten Halteeinrichtung gehalten sein.
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9 zeigt die Optikvorrichtung 1 nach 8 in einem deformierten bzw. ausgelenkten Zustand.
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10 zeigt eine blockdiagrammartige Darstellung einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung einer Ist-Deformation der optischen Oberfläche 3.
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Bei dem Verfahren zur Ermittlung einer Ist-Deformation der optischen Oberfläche 3 des optischen Elements 2, insbesondere eines optischen Elements 2 eines Lithografiesystems 100, 200, ist zwischen dem optischen Element 2 und einer Rückenplatte 5 wenigstens ein Aktuator 4 angeordnet. In einem Wirkungsblock 50 wirkt der wenigstens eine Aktuator 4 zur Deformation der optischen Oberfläche 3 auf das optische Element 2 ein und stützt sich hierbei auf der Rückenplatte 5 ab. In einem Messblock 51 wird wenigstens eine Ist-Deformation wenigstens eines Messbereichs 18 in und/oder an der Rückenplatte 5 und/oder in und/oder an dem wenigstens einen Aktuator 4 gemessen. In einem Ermittlungsblock 52 wird aus der in dem Messblock 51 ermittelten Ist-Deformation des wenigstens einen Messbereichs 18 eine Ist-Deformation der optischen Oberfläche 3 ermittelt.
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Die Rückenplatte 5 und das optische Element 2 sind derart ausgebildet, dass in einem Verstärkungsblock 53 die Rückenplatte 5 durch den wenigstens einen Aktuator 4 stärker deformiert wird als die optische Oberfläche 3.
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Im Rahmen des Messblocks 51 und/oder des Ermittlungsblocks 52 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass jedem Ort auf der optischen Oberfläche 3 wenigstens ein, vorzugsweise genau ein, Messbereich 18 derart zugeordnet wird, dass die Ist-Deformation der optischen Oberfläche 3 an dem Ort aus der Ist-Deformation, insbesondere der Ist-Auslenkung in dem wenigstens einen Messbereich 18 eindeutig bestimmt werden kann.
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Im Rahmen des Verstärkungsblocks 53 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass eine Ist-Deformation des Messbereichs 18 bewirkt wird, welche wenigstens zweifach, vorzugsweise wenigstens dreifach, weiter bevorzugt wenigstens vierfach, noch weiter bevorzugt wenigstens sechsfach, ganz besonders bevorzugt wenigstens achtfach, insbesondere wenigstens zehnfach größer ist als die Ist-Deformation des dem Messbereich 18 zugeordneten Ortes auf der optischen Oberfläche 3.
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Vorzugsweise kann ein Wellenleiterblock 54 vorgesehen sein, bei dem der Wellenleiter 12, vorzugsweise die optische Faser 13, mit dem Faser-Bragg-Gitter 14 derart angeordnet wird, dass in wenigstens einem der Faser-Bragg-Gitter 14 wenigstens ein Gitterinterferenzspektrum 15 (siehe 15) durch die Ist-Deformation, insbesondere eine Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs 18 beeinflusst wird.
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Im Rahmen des Messblocks 51 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass in den Wellenleiter 12 die Messstrahlung 19 eingekoppelt wird.
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Im Rahmen des Messblocks 51 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Ist-Deformation des wenigstens einen Messbereichs 18, insbesondere die Ist-Auslenkung, des wenigstens einen Messbereichs 18, aus einem Abstand zwischen dem Messbereich 18 und wenigstens einem Abstandssensor 17 ermittelt wird.
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Im Rahmen des Messblocks 51 kann ferner vorgesehen sein, dass der Abstand vorzugsweise interferometrisch und/oder kapazitativ ermittelt wird.
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11 zeigt eine blockdiagrammmäßige Darstellung eines Verfahrens zur Einstellung einer Soll-Deformation.
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Bei dem Verfahren zur Einstellung der Soll-Deformation der optischen Oberfläche 3 des optischen Elements 2, insbesondere eines optischen Elements 2 des Lithografiesystems 100, 200, wird in einem Inputblock 70 die Ist-Deformation der optischen Oberfläche 3 mit dem im Zusammenhang mit 10 geschilderten Verfahren oder einer seiner Ausführungsformen bestimmt. In einem Outputblock 71 wird der wenigstens eine Aktuator 4 mit einem Steuersignal derart beaufschlagt, dass die optische Oberfläche eine Soll-Deformation einnimmt.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Inputblock 70 und der Outputblock 71 über einen geschlossenen Regelkreis verbunden sind.
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Die Optikvorrichtung 1, wie im Zusammenhang mit den 3 bis 9 geschildert, sowie die beiden im Zusammenhang mit den 10 und 11 geschilderten Verfahren, eignen sich in besonderer Weise zur Verwendung in einem Lithografiesystem, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage 100, 200 für die Halbleiterlithografie, ganz besonders jedoch für die Spiegel M1 bis M6 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100.
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Die Spiegel M1 bis M6 stellen dabei das optische Element 2 der Optikvorrichtung 1 dar.
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12 zeigt eine schematische Darstellung verschiedener Dehnungskurven des wenigstens einen Aktuators 4.
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Auf einer vertikalen Dehnungsachse 20 ist eine Dehnung des Aktuators 4 und/oder eine Dehnung des Wirkungsbereichs des Aktuators 4 abgetragen.
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Auf einer horizontalen Achse 21 ist in 12 die Feldstärke eines angelegten elektrischen Feldes abgetragen. In dem Diagramm in 12 sind vier Dehnungskurven dargestellt, welche mit unterschiedlichen Temperaturen des Aktuators 4 korrespondieren. Alle vier Dehnungskurven weisen eine Hysterese auf.
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Diejenige Dehnungskurve mit dem niedrigsten Verlauf korrespondiert hierbei mit der höchsten Temperatur, während diejenige Dehnungskurve mit dem höchsten Verlauf mit der niedrigsten Temperatur des Aktuators 4 korrespondiert.
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Die in 12 dargestellten Dehnungskurven des Aktuators 4 geben das Verhalten des Aktuators 4 gemäß der Formel (1) wieder. Eine Hysterese des Aktuators 4 ist hierbei ersichtlich und liegt im dargestellten Beispiel in einem Bereich von < 1 %.
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13 zeigt eine schematische Darstellung einer Dehnungskurve des Aktuators 4 unter Temperaturänderung. Auf der Dehnungsachse 20 ist wiederum die Dehnung des Aktuators 4 abgetragen, während auf der horizontalen Achse 21 die Temperatur des Aktuators 4 abgetragen ist. Es ist eine Hysterese der Dehnungskurve beim Durchlaufen eines Temperaturzyklus erkennbar.
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Die Ausdehnung des Aktuators 4 bei der Änderung der Temperatur gegenüber der am Ursprung des in 13 dargestellten Diagramms angeordneten Normaltemperatur wird insbesondere durch den thermalen Ausdehungskoeffizieten CTE (siehe Formel (1)) bestimmt. Bei der in 13 dargestellten Dehnungskurve ist eine thermale Hysterese der Dehnung ersichtlich. Der Effekte der Hysterese kann hierbei nichtreproduzierbar sein.
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14 zeigt eine schematische Darstellung einer Driftkurve des Aktuators 4. Auf der Dehnungsachse 20 ist die Dehnung des Aktuators 4 aufgetragen, während auf der horizontalen Achse 21 ein Zeitverlauf abgetragen ist. Am Ursprung, das heißt zu Beginn der Zeitmessung, befindet sich der Aktuator 4 in einer Ausgangsposition bzw. Ausgangsdehnung und erhält zu einem Signalzeitpunkt 62 ein Sprungsignal, vorzugsweise in Form einer angelegten Spannung, eine Soll-Position 61 (in 14 als gestrichelte Linie dargestellt), das heißt eine Soll-Dehnung, einzunehmen, um eine Soll-Deformation an der optischen Oberfläche 3 einzustellen. Der Aktuator 4 nähert sich im Laufe der Zeit der Soll-Position 61 bzw. der Soll-Dehnung an bzw. driftet dieser entgegen.
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Ferner kann die in 14 dargestellte Drift abhängig von der jeweiligen Sprunghöhe des Aktuators 4 sein.
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Die in den 12, 13 und 14 dargestellten Eigenschaften des wenigstens einen Aktuators 4 können bei einem Einsatz in der Optikvorrichtung 1 unerwünscht sein und durch die Merkmale der Optikvorrichtung korrigiert werden.
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15 zeigt eine schematische Darstellung des Gitterinterferenzspektrums 15. Auf der horizontalen Achse 21 ist die Wellenlänge abgetragen. Auf einer Intensitätsachse 22 ist in einer durchgezogenen Linie das gemessene Gitterinterferenzspektrum 15 einer rückreflektierten Messstrahlung 19 aufgetragen. In einer gestrichelten Linie ist ein Eingangsspektrum der eingestrahlten Messstrahlung 19 aufgetragen.
16 zeigt eine blockdiagrammartige Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform des Verfahrens zur Einstellung einer Soll-Deformation.
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In dem in 16 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Sollwertblock 55 vorgesehen, in welchem ein Sollwert für eine Deformation der Oberfläche 3 vorgegeben wird.
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In einem Regelblock 56 wird die Sollwertvorgabe aus dem Sollwertblock 55 an den Wirkungsblock 50 in Form eines Regelsignals weitergegeben. Wirkverbindungen zwischen einzelnen Blöcken sind in 16 durch Pfeile dargestellt. Durch Pfeile mit durchgezogenen Linien werden Regelpfade 56a beschrieben.
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In den Regelblock 56 werden in dem in 16 dargestellten Ausführungsbeispiel Ergebnisse eines Modellierungsblocks 57 eingespeist. In dem in 16 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser Informationsfluss durch einen Modellierungsinputpfad 57a in gestrichelter Pfeilform dargestellt.
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Durch den Wirkungsblock 50 wird in einem Deformationsblock 58 eine Deformation der optischen Oberfläche 3 bewirkt.
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Ebenfalls durch den Wirkungsblock 50 wird in dem Verstärkungsblock 53 die mechanisch verstärkte Übersetzung der Deformation der optischen Oberfläche 3 an der Rückenplatte 5 bewirkt.
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Die mechanisch verstärkte Deformation wird in einem Messblock 59 gemessen.
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Die Erhebung von Messdaten bezüglich der mechanisch verstärkten Deformation aus dem Verstärkungsblock 53 innerhalb des Messblocks 59 kann in dem in 16 dargestellten Ausführungsbeispiel entlang wenigstens dreier Pfade erfolgen.
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In einer ersten möglichen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in dem Messblock 59 Daten bzw. Messwerte mittels des Wellenleiters 12 erfasst werden, welcher in 16 ebenfalls als Block versinnbildlicht ist. In einer zweiten möglichen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in dem Messblock 59 Daten über die mechanisch verstärkte Deformation aus dem Verstärkungsblock 53 mittels vorzugsweise kapazitativ und/oder interferometrisch wirkender Abstandssensoren 17 erfasst wird. Der Abstandssensor 17 ist in dem in 16 dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls als Block versinnbildlicht.
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Durch einen direkten Pfeil zwischen den Blöcken 53 und 59 sind ferner weitere mögliche Messmethoden zur Erfassung der mechanisch verstärkten Deformation aus dem Verstärkungsblock 53 in den Messblock 59 beinhaltet.
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Im Rahmen des Ermittlungsblocks 52 wird die tatsächlich vorliegende Ist-Deformation der optischen Oberfläche 3 ermittelt. Hierzu fließen in den Ermittlungsblock 52 Messwerte aus dem Messblock 59 ein. Ferner fließen optional in den Ermittlungsblock 52 Daten bzw. Informationen aus einem weiteren Modellierungsblock 57 ein, in welchem ein funktionaler Zusammenhang zwischen den Messwerten aus dem Messblock 59 und der tatsächlich vorliegenden Ist-Deformation der optischen Oberfläche 3 modelliert wird.
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Ferner fließen optional in den Ermittlungsblock 52 Informationen aus einem Kalibrierblock 60 ein, in welchem die Oberflächendeformation bzw. die Ist-Deformation der optischen Oberfläche 3 direkt, d. h. nicht über die mechanisch verstärkte Deformation der Rückenplatte 5, erfasst wird.
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In dem Kalibrierblock 60 wird demnach ein funktionaler Zusammenhang zwischen der gemessenen mechanisch verstärkten Ist-Deformation der Rückenplatte 5 und der tatsächlich vorliegenden Ist-Deformation der optischen Oberfläche 3 bestimmt bzw. hergestellt. Der Kalibrierblock 60 ist mit dem Ermittlungsblock 52 in dem in 16 dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Kalibrierpfad 60a, welcher als punktierte Linie dargestellt ist, verbunden.
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Insbesondere kann die im Zusammenhang mit 16 geschilderte Ausführungsform des Verfahrens zur Einstellung einer Soll-Deformation teilweise oder ganz im Rahmen des Inputblocks 70 und/oder des Outputblocks 71 in die in 11 geschilderte Ausführungsform des Verfahrens zur Einstellung einer Soll-Deformation einfließen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Optikvorrichtung
- 2
- optisches Element
- 3
- optische Oberfläche
- 4
- Aktuator
- 5
- Rückenplatte
- 6
- Deformationsmesseinrichtung
- 7
- Messeinheit
- 8
- Trägerelement
- 9
- erster Wirkbereich
- 10
- zweiter Wirkbereich
- 11
- Oberfläche der Rückenplatte
- 12
- Wellenleiter
- 13
- optische Faser
- 14
- Faser-Bragg-Gitter
- 15
- Gitterinterferenzspektrum
- 16
- Referenzelement
- 17
- Abstandssensor
- 18
- Messbereich
- 19
- Messstrahlung
- 20
- Dehnungsachse
- 21
- horizontale Achse
- 22
- Intensitätsachse
- 23
- Spektrometereinrichtung
- 24
- Regeleinrichtung
- 50
- Wirkungsblock
- 51
- Messblock
- 52
- Ermittlungsblock
- 53
- Verstärkungsblock
- 54
- Wellenleiterblock
- 55
- Sollwertblock
- 56
- Regelblock
- 56a
- Regelpfad
- 57
- Modellierungsblock
- 57a
- Modellierungsinputpfad
- 58
- Deformationsblock
- 59
- Messblock
- 60
- Kalibrierblock
- 61
- Soll-Position
- 62
- Signalzeitpunkt
- 70
- Inputblock
- 71
- Outputblock
- 100
- EUV-Projektionsbelichtungsanlage
- 101
- Beleuchtungssystem
- 102
- Strahlungsquelle
- 103
- Beleuchtungsoptik
- 104
- Objektfeld
- 105
- Objektebene
- 106
- Retikel
- 107
- Retikelhalter
- 108
- Retikelverlagerungsantrieb
- 109
- Projektionsoptik
- 110
- Bildfeld
- 111
- Bildebene
- 112
- Wafer
- 113
- Waferhalter
- 114
- Waferverlagerungsantrieb
- 115
- EUV- / Nutz- / Beleuchtungsstrahlung
- 116
- Kollektor
- 117
- Zwischenfokusebene
- 118
- Umlenkspiegel
- 119
- erster Facettenspiegel / Feldfacettenspiegel
- 120
- erste Facetten / Feldfacetten
- 121
- zweiter Facettenspiegel / Pupillenfacettenspiegel
- 122
- zweite Facetten / Pupillenfacetten
- 200
- DUV-Projektionsbelichtungsanlage
- 201
- Beleuchtungssystem
- 202
- Retikelstage
- 203
- Retikel
- 204
- Wafer
- 205
- Waferhalter
- 206
- Projektionsoptik
- 207
- Linse
- 208
- Fassung
- 209
- Objektivgehäuse
- 210
- Projektionsstrahl
- Mi
- Spiegel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008009600 A1 [0193, 0197]
- US 2006/0132747 A1 [0195]
- EP 1614008 B1 [0195]
- US 6573978 [0195]
- US 2018/0074303 A1 [0214]