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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, eine optische Anordnung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 18, eine Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage
sowie Verfahren nach den Oberbegriffen der Ansprüche 33
und 42.
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STAND DER TECHNIK
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Aus
dem Stand der Technik sind Lithographiesysteme bekannt, welche es
ermöglichen, Mikrostrukturen auf Halbleiterbauelementen
zu erzeugen. Diese Strukturen werden üblicherweise durch
eine Projektionsbelichtungsanlage erzeugt, in welchem sich eine
Maske bzw. ein Retikel mit entsprechenden Strukturen befindet, das
durch ein Projektionsobjektiv der Projektionsbelichtungsanlage auf
eine fotoempfindliche Schicht eines Halbleiterbauelementes abgebildet
wird. Zur Ausleuchtung des Retikels wird eine Beleuchtungsoptik
eingesetzt, bei welcher zur gewünschten Intensitätsverteilung
der Beleuchtung in einer Pupillenebene bzw. entsprechender Winkelverteilung
des Beleuchtungslichts in der Retikelebene eine Mehrfachspiegelanordnung,
ein sog. Multi-Mirror-Array (MMA) eingesetzt werden kann. Ein Beispiel
ist hierfür in der
WO 2005/026843 A2 gegeben.
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Darüber
hinaus können sog. Multi-Mirror-Arrays (MMA) auch anstelle
eines Retikels zur Strukturerzeugung eingesetzt werden.
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Insbesondere
für die Anwendung von Mehrfachspiegelanordnungen für
die Pupillenformung ist es erforderlich, dass die Ausrichtung und
Positionierung der Spiegelelemente (Mikrospiegel) der Mehrfachspiegelanordnung äußerst
exakt erfolgt und dauerhaft ist. Bei Ungenauigkeiten der Ausrichtung
bzw. Positionierung der Spiegelelemente kommt es zu einer Verschiebung
der Lichtflecke in der Pupillenebene, was die Beleuchtungsqualität
des Retikels nachhaltig beeinträchtigen kann.
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Zur
Lösung des Problems wird in der
DE 10 2006 054 746.2 vorgeschlagen,
dass Licht von der Mehrfachspiegelanordnung im Strahlengang der
Beleuchtungsoptik ausgekoppelt wird, um dort einer orts- und zeitaufgelösten
Detektionseinrichtung zugeführt zu werden. Entsprechend
wird während der gesamten Betriebszeit Nutzlicht ausgekoppelt,
welches nicht mehr für die Beleuchtung des Retikels zur Verfügung
steht.
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Außerdem
kann bei einem derartigen Verfahren die Position und Ausrichtung
der Mikrospiegel der Mehrfachspiegelanordnung nur dann überwacht werden,
wenn das Licht für die Beleuchtungsoptik angeschaltet ist.
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In
der
DE 10 2007 005 875.8 wird
demgegenüber ein Messverfahren und eine Messvorrichtung
vorgeschlagen, bei welchem die Spiegelelemente einer Mehrfachspiegelanordnung
mittels einer Hilfslichtquelle beleuchtet und das reflektierte Licht mittels
einer Detektionseinrichtung erfasst wird. Aus den erfassten Daten
des reflektierten Lichts kann die Stellung der Mikrospiegel ermittelt
werden. Diese Technik ermöglicht es jedoch nicht, Änderungen,
die beispielsweise durch eine veränderte Einstrahlung des
Nutzlichts (Primärstrahl) entstehen, zu erfassen, da bei
einer derartigen Messvorrichtung lediglich Positions- oder Ausrichtungsänderungen
der Spiegelelemente (Mikrospiegel) der Mehrfachspiegelanordnung
erfasst werden.
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Darüber
hinaus besteht die Problematik, dass bei einer Mehrfachspiegelanordnung
mit mehreren Tausend bis zu einigen Millionen Spiegelelementen die
Wahrscheinlichkeit, dass einzelne Spiegelelemente ausfallen, sehr
hoch ist. Mit den dargestellten Messsystemen lässt sich
dies sehr gut ermitteln. Allerdings besteht die Problematik, dass
das fehlerhafte Spiegelelement unter Umständen weiter beleuchtet
wird und reflektiertes Streulicht in unkontrollierter Weise in der
Beleuchtungsoptik verbleibt. Dies kann zu nachteilhaftem Verhalten
bei der Beleuchtung und Abbildung des Retikels führen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Überwachung von Mehrfachspiegelanordnungen,
insbesondere zur Ermittlung und Überprüfung der
Ausrichtung der Mikrospiegel sowie eine Möglichkeit zur
Abschaltung von als fehlerhaft festgestellten Spiegelelementen einer
Mehrfachspiegelanordnung bzw. zur Vermeidung nachteiliger Einflüsse
auf die Abbildungseigenschaften bereitzustellen. Hierbei sollen die
entsprechenden Vorrichtungen und Verfahren einfach herstellbar bzw.
einfach durchführbar oder betreibbar sein, so dass die
Aufgabe in effizienter Weise gelöst wird. Insbesondere
soll eine exakte Ausrichtung der Spiegelelemente einer Mehrfachspiegelanordnung
ermöglicht und Streulicht durch fehlerhafte Spiegelelemente
einer Mehrfachspiegelanordnung vermieden oder kompensiert werden.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese
Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 oder 3, einer optischen Anordnung mit den Merkmalen
der Ansprüche 18, 21 oder 26 sowie einer Beleuchtungsoptik
mit den Merkmalen des Anspruchs 32 und Verfahren mit den Merkmalen
der Ansprüche 33 und 42. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die
Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass eine exakte Überwachung
der Position eines Spiegelelements einer Mehrfachspiegelanordnung
in Bezug auf das mindestens eine primäre Strahlenbündel,
welches das reflektierende Spiegelelement der Mehrfachspiegelanordnung
beleuchtet, in exakter Weise lediglich dann möglich ist,
wenn tatsächlich das reflektierte Nutzlicht zumindest zum
Teil zur Bestimmung oder Erfassung der Ausrichtung eingesetzt wird,
da nur in diesem Fall die Beziehung zwischen einfallendem primären
Strahlbündel und Ausrichtung des Spiegelelements bzw. Mikrospiegels
erfasst werden kann. Um jedoch beispielsweise beim Einsatz von Mehrfachspiegelanordnungen
in Beleuchtungsoptiken der Mikrolithographie das Problem zu vermeiden,
dass zu viel Nutzlicht nicht für die Beleuchtung des Retikels
und dessen Abbildung auf den Wafer zur Verfügung steht,
liegt der Erfindung die Idee zugrunde, lediglich einzelne oder einige
wenige Spiegelelemente der Mehrfachspiegelanordnung zeitweise so
zu orientieren, dass das einfallende Nutzlicht (primäres
Strahlenbündel) auf eine erste Detektoreinrich tung gelenkt
wird. Damit lässt sich eine Relation der Beleuchtung durch
das primäre Strahlenbündel und der Stellung des
reflektierenden Spiegelelements der Mehrfachspiegelanordnung realisieren. Die
erste Detektoreinrichtung ist hierbei zur Vermeidung von Störungen
des reflektierten Nutzlichts und zur Ermöglichung einer
Messung während des Betriebs der Mehrfachspiegelanordnung
außerhalb des Strahlengangs des reflektierten Nutzlichts
angeordnet. Zwar wird die oben angesprochene Relation somit nicht
für eine Ausrichtung des Spiegelelements ermittelt, bei
welcher das reflektierte Licht als Nutzlicht genutzt werden kann,
jedoch lassen sich insbesondere durch Messungen an verschiedenen
Positionen des Spiegelelements entsprechende Messkurven ermitteln,
die extra-/interpoliert werden können oder aufgrund der
Geometrie und Anordnung der Spiegelelemente auf die Positionen oder
Ausrichtungen des Spiegelelements übertragen werden können,
in denen dieses das primäre Strahlenbündel z. B.
in die Systempupille lenkt.
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Zur
Realisierung eines entsprechenden Vorgehens wird deshalb vorgeschlagen,
die erste Detektoreinrichtung so anzuordnen, dass jedes Spiegelelement
einer Mehrfachspiegelanordnung das primäre Strahlenbündel
auf die erste Detektoreinrichtung außerhalb des Strahlengangs
des reflektierten Nutzlichts ablenken kann und zwar so, dass lediglich
die reflektierte Strahlung eines einzelnen Mikrospiegels von der
Detektoreinrichtung erfasst wird.
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Diese
Vorgehensweise wird bei einer Vorrichtung dadurch ermöglicht,
dass eine Detektoreinrichtung so angeordnet wird, dass von jedem
Spiegelelement der Mehrfachspiegelanordnung Nutzlicht, das als mindestens
ein primäres Strahlenbündel auf die Mehrfachspiegelanordnung
gerichtet wird, so abgelenkt bzw. reflektiert werden kann, dass
es die erste Detektoreinrichtung erreicht. Gleichzeitig wird sichergestellt,
dass durch eine Anordnung außerhalb des Strahlengangs für
das Nutzlicht die reflektierte Strahlung eines einzelnen Mikrospiegels
alleine auf die erste Detektoreinrichtung lenkbar ist. Dadurch wird
vermieden, dass zu viel Nutzlicht während des Betriebs
der Mehrfachspiegelanordnung verloren geht. Vielmehr wird durch
das Auslenken von Nutzlicht über einen oder einige wenige
Spiegelelemente nur ein sehr geringer Anteil des Nutzlichts verloren. Außerdem
kann die Messung auch in Zeiten erfolgen, in denen die Mehrfachspiegelanordnung
nicht genutzt wird, beispielsweise bei einem Waferwechsel bei einer
Projektionsbelichtungsanlage.
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Da
durch die Vermessung bzw. Überwachung von einzelnen Spiegelelementen
oder einigen wenigen Spiegelelementen in einer Mehrfachspiegelanordnung
mit mehreren Tausenden bis einigen Millionen Spiegelelementen die
Vermessung aller Spiegelelemente bzw. die Zykluszeit für
eine wiederholte Vermessung sehr lang ist, eignet sich dieses Mess-
bzw. Überwachungsprinzip im Wesentlichen für langsam
ablaufende Abweichungen, wie z. B. Driftvorgänge, die beispielsweise
durch niederfrequente Störungen im Frequenzbereich < 1 Hz stattfinden.
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Durch
die Auslenkung eines oder mehrerer Mikrospiegel der Mehrfachspiegelanordnung
zur Ablenkung von Nutzlicht auf eine außerhalb des Strahlengangs
befindliche Detektoreinrichtung (erste Detektoreinrichtung) kann
ein Zusammenhang hergestellt werden zwischen der Positionierung
bzw. Ausrichtung des betreffenden bzw. der betreffenden Mikrospiegel
und der Intensität und/oder örtlichen Verteilung
der Intensität des reflektierten Lichts in der Detektoreinrichtung
bzw. einem entsprechenden Sensor, z. B. Positionssensor. Aufgrund
der vorgegebenen Geometrie lässt sich hieraus beispielsweise bestimmen,
inwieweit die Einstrahlrichtung des primären Strahlenbündels
bzw. die Geometrie und Anordnung des Mikrospiegels den theoretischen
Vorgaben entspricht. Eine entsprechende Auswertung kann voll automatisch
durch eine insbesondere softwarebasierte Steuerungs-, Regelungs-
und Auswerteeinheit vorgenommen werden.
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Um
auch hochfrequente Störungen, beispielsweise mit einer
Frequenz im Bereich von 100 bis 1000 Hz, wirksam zu erfassen und
die Messung und Überwachung der Mehrfachspiegelanordnung aufgrund
des teilweise ausgekoppelten bzw. ausgelenkten Nutzlichts zu optimieren,
kann ein zweites Messprinzip gleichzeitig angewandt werden. Bei
diesem zweiten Messprinzip handelt es sich um die Überwachung
und Erfassung der Position der Spiegelelemente einer Mehrfachspiegelanordnung
mit Hilfe einer separaten Messbeleuchtungseinrichtung und einer
mit dieser zusammenwirkenden zweiten Detektoreinrichtung, welche
aus dem erfassten, reflektierten Licht von der Messbeleuchtungseinrichtung
die Ausrichtung und Position bzw. Winkelstellung der Spiegelelemente
der Mehrfachspiegelanordnung ermitteln kann. Dies kann ebenfalls
durch eine entsprechende Steuerungs- und Auswerteeinheit, die wiederum
softwarebasiert sein kann, erfolgen.
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Eine
derartige Messung kann idealerweise fortlaufend, also ständig
durchgeführt werden, oder aber zumindest mit einer sehr
schnellen Wiederholfrequenz.
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Außerdem
kann die Messung bzw. Überwachung mit Hilfe der ersten
Detektoreinrichtung mit den Ergebnissen der Messung bzw. Überwachung durch
die zweite Detektoreinrichtung korreliert werden und insbesondere
können die ermittelten Daten zur gegenseitigen Kalibrierung
Verwendung finden. Damit kann z. B. aus einer reinen Positionsänderung eines
Spiegelelements ohne aktuelle Messung mit Nutzlicht auf die Veränderung
der Reflexion des Nutzlichts zurückgeschlossen werden.
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Durch
die schnelle Wiederholmöglichkeit bzw. fortlaufende Überwachung
gemäß dem zweiten Messprinzip mit separater Messbeleuchtungsquelle und
zweiter Detektoreinrichtung können hiermit in einfacher
Weise hochfrequente Störungen ermittelt und durch eine
entsprechende Regelungseinheit kompensiert werden.
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Die
Einstrahlrichtung des Messstrahlenbündels von der separaten
Messbeleuchtungseinrichtung auf die Mehrfachspiegelanordnung kann
sich von der Einstrahlrichtung des primären Strahlenbündels
(Nutzlicht) im Einfallswinkel und/oder der azimutalen Einfallsrichtung
unterscheiden. Dies ermöglicht eine einfache Anordnung
der Messbeleuchtungseinrichtung und der zweiten Detektoreinrichtung.
Insbesondere kann sich die azimutale Einfallsrichtung um einen Drehwinkel
von mehr als 30°, vorzugsweise mehr als 60° und
insbesondere um 90° um die Oberflächennormale
der Mehrfachspiegelanordnung unterscheiden.
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Um
die Messbeleuchtungseinrichtung und/oder die Detektoreinrichtungen
in geeigneter und günstiger Weise anordnen zu können,
können jeweils zwischen Messbeleuchtungseinrichtung und Mehrfachspiegelanordnung
oder zwischen Mehrfachspiegelanordnung und erster oder zweiter Detektoreinrichtung
optische Systeme vorgesehen sein, die eine variable Anordnung der
entsprechenden Komponenten ermöglichen oder die entsprechende Messung
bzw. Überwachung vereinfachen.
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So
kann das optische System der Messbeleuchtungseinrichtung mindestens
einen Kollimator, vorzugsweise ein Lochblech mit einem Mirkolinsenfeld
umfassen, bei dem beispielsweise das Lochblech in der Brennebene
der Mikrolinsen angeordnet ist, so dass parallele Strahlenbündel
erzeugt werden, die auf die einzelnen Spiegelelemente der Mehrfachspiegelanordnung
gerichtet werden können.
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Die
optischen Systeme, die zwischen der Mehrfachspiegelanordnung und
den Detektoreinrichtungen, insbesondere der zweiten Detektoreinrichtung
angeordnet sein können, können auch dazu dienen,
eine entsprechende Verwendung unterschiedlicher Arten von Sensoren
zu ermöglichen.
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So
kann ein Positionssensor, welcher in der Brennebene einer Sammellinse
angeordnet ist oder ein Feld von nebeneinander angeordneten Positionssensoren,
welche in der Brennebene eines Linsenfeldes mit Sammellinsen angeordnet
sind, eingesetzt werden, um die Winkelabhängigkeit des
reflektierten Lichts in eine Position auf dem oder den Positionssensoren
zu übertragen.
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Zusätzlich
kann noch eine zusätzliche Optik vorgesehen werden, die
beispielsweise als telezentrische Abbildungsoptik oder sog. Relaisoptik
ausgebildet ist, um die Anordnung der Detektoreinrichtung variabel
zu gestalten. Dies ist z. B. auch dann gewährleistet, wenn
das optische System der zweiten Detektoreinrichtung derartig gestaltet
ist, dass die Spiegelelemente der Mehrfachspiegelanordnung unter
Einhaltung der Scheimpflugbedingungen auf die optischen Linsen abgebildet
werden, die in deren Brennebene angeordneten Positionssensoren vorgeschaltet
sind.
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Die
Sensoren der Detektoreinrichtungen können sowohl winkelauflösende
als auch ortsauflösende Sensoren sein. Insbesondere können
die Detektoreinrichtungen auch so ausgebildet sein, dass die Messwerte
zeitaufgelöst ermittelt werden.
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Um
fehlerhafte Spiegelelemente einer Mehrfachspiegelanordnung wirksam
ausschalten zu können, kann nach einem weiteren Aspekt
der vorliegenden Erfindung, für den auch selbstständig
Schutz begehrt wird, eine zweite Mehrfachspiegelanordnung in einer
optischen Anordnung vorgesehen sein, bei welcher die Spiegelelemente
der zweiten Mehrfachspiegelanordnung durch eine Optik auf die Spiegelelemente
der ersten Mehrfachspiegelanordnung abgebildet werden. Durch Zuordnung
von jeweils einem Spiegelelement der ersten Mehrfachspiegelanordnung
zu einem Spiegelelement der zweiten Mehrfachspiegelanordnung ist
es möglich, die Spiegelelemente in der zweiten Mehrfachspiegelanordnung
so anzuordnen, dass bei einer ersten Position der Spiegelelemente
einfallendes Licht (primäres Strahlenbündel) auf
das zugeordnete Spiegelelement der ersten Mehrfachspiegelanordnung
trifft, während bei einer zweiten Stellung der Spiegelelemente
der zweiten Mehrfachspiegelanordnung dies nicht der Fall ist. Damit
können sozusagen die Spiegelelemente der ersten Mehrfachspiegelanordnung
ein- und ausgeschaltet werden.
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Die
zweite Mehrfachspiegelanordnung kann sehr einfach in der Weise ausgebildet
sein, dass die Spiegelelemente lediglich zwischen einer Nullstellung,
in der Licht auf entsprechend korrespondierende Spiegelelemente
der ersten Mehrfachspiegelanordnung gelenkt wird, und einer zweiten
Stellung, in der kein Licht auf die Spiegelelemente der ersten Mehrfachspiegelanordnung
gelenkt wird, geschaltet werden können. In diesem Fall
kann es ausreichend sein, lediglich eine Kipp- oder Schwenkachse
für die Spiegelelemente der zweiten Mehrfachspiegelanordnung
vorzusehen. Fällt nun ein Spiegelelement der ersten Mehrfachspiegelanordnung
aus, so kann durch einfaches Schalten des korrespondierenden Spiegelelements
der zweiten Mehrfachspiegelanordnung in die zweite Stellung verhindert
werden, dass Licht auf das fehlerhafte Spiegelelement der ersten Mehrfachspiegelanordnung
fällt und als Streulicht weiterhin im Strahlengang der
optischen Anordnung zu Problemen führen kann.
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Die
erste und zweite Mehrfachspiegelanordnung können auch in
der Weise kombiniert werden, dass die Mehrfachspiegelanordnungen
Spiegel aufweisen, die lediglich um eine Achse verkippbar sind, wobei
jedoch die Kippsachsen der beiden Mehrfachspiegelanordnungen senkrecht
oder allgemein geneigt zueinander angeordnet sind, so dass die Spiegel
in verschiedene Richtungen ablenken.
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Die
Optik, die die zweite Mehrfachspiegelanordnung auf die erste Mehrfachspiegelanordnung
abbildet, und die hier auch als Zuordnungsoptik bezeichnet wird,
kann durch eine einfache Relaisoptik gebildet werden, welche eine
Orts- und winkelgetreue Abbildung sicherstellt. Die Relaisoptik
kann eine Blende aufweisen, die dafür sorgt, dass reflektiertes
Licht von einem Spiegelelement der zweiten Mehrfachspiegelanordnung,
welches sich in der zweiten Stellung befindet, nicht auf die erste
Mehrfachspiegelanordnung gelangt und somit ausgeblendet wird.
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Die
Blende kann auch variabel einstellbar sein, d. h. ihr Öffnungsquerschnitt
kann veränderbar sein. Mit dieser Maßnahme ist
es möglich, die Divergenz der von der zweiten Mehrfachspiegelanordnung reflektierten
Strahlung einzustellen und somit auch die Größe
des Lichtflecks einzustellen, die von den reflektierten Strahlbündeln
der ersten Mehrfachspiegelanordnung in einer Systempupille einer
entsprechenden Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage
erzeugt werden.
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Nach
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, für den
selbstständig und im Zusammenhang mit den anderen Aspekten
Schutz begehrt wird, wird ein Verfahren und eine entsprechend dafür hergerichtete
optische Anordnung beansprucht, bei welchen eine Kompensation von
Fehllicht in der Pupillenebene einer optischen Anordnung, welches durch
Fehlstellungen von Mikrospiegeln in einer Mehrfachspiegelanordnung
erzeugt wird, kompensiert werden kann. Neben der bereits vorher
angesprochenen Möglichkeit Licht von Mikrospiegeln, die defekt
sind und entsprechend nicht mehr ansteuerbar sind, durch geeignete
Maßnahmen aus dem Strahlengang zu entfernen, besteht eine
alternative Möglichkeit darin Kompensationslicht zu erzeugen, wel ches
die negativen Einflüssen des durch einen fehlerhaften Mikrospiegel
erzeugten Fehllichts vermeiden bzw. vermindern hilft. Hierzu wird
gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen
ein Kompensationslicht zu erzeugen, welches bzgl. der optischen Achse
in der Pupillenebene punktsymmetrisch zu dem Fehllicht erzeugt wird.
Dadurch wird es möglich, wichtige Eigenschaften für
die Abbildung, wie z. B. Elliptizität und Telezentrie aufrecht
zu erhalten.
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Um
eine entsprechende Kompensation durch Erzeugung von Kompensationslicht
vornehmen zu können, wird erfindungsgemäß das
Fehllicht erfasst und zwar insbesondere, wie nachfolgend noch beschrieben
wird, durch entsprechende Überwachungsverfahren und Überwachungseinrichtungen,
wie sie ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind. Allerdings
ist die Erfassung des Fehllichts nicht darauf beschränkt.
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Neben
einer punktsymmetrischen Erzeugung von Kompensationslicht im Bezug
auf das Fehllicht kann auch eine spiegelsymmetrische Erzeugung des
Kompensationslicht in einer Pupillenebene vorteilhaft sein, und
zwar spiegelsymmetrisch zum Fehllicht im Bezug auf eine die optische
Achse enthaltende Ebene.
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Ferner
kann auch eine spiegelsymmetrische Ausbildung des Kompensationslichts
in einer Pupillenebene zum Fehllicht im Bezug zu zwei die optische Achse
enthaltenden und senkrecht aufeinander stehenden Ebenen vorteilhaft
sein, um die sog. x-y-Symmetrie aufrecht zu erhalten.
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Die
Erfassung des Fehllichts, die die Basis für die Erzeugung
des Kompensationslichts ist, kann unmittelbar und direkt durch Messung
in der Pupillenebene erfolgen, wobei in diesem Fall während
der Messung des Fehllichts keine Abbildung möglich ist, so
dass dies lediglich in Abbildungspausen möglich ist. Alternativ
oder zusätzlich kann eine indirekte Erfassung bzw. Bestimmung
des Fehllichts durch Ermittlung der Fehlstellung des oder der Mikrospiegel einer
Mehrfachspiegelanordnung erfolgen, wobei die vorher beschriebenen
Verfahren und Vorrichtungen gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt werden können. Allerdings sind auch
andere Vorrichtungen und Verfahren zur Ermittlung der Fehlstellung des
oder der Mikrospiegel möglich, beispielsweise durch unmittelbare
Messung oder Ermittlung des Verkippungswinkels der einzelnen Mikrospiegel
oder durch andere aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur
Bestimmung der Ausrichtung der Mikrospiegel. Beispielsweise kann
auch eine in der vorliegenden Anmeldung beschriebene Messbeleuchtungseinrichtung
ohne zusätzliche Verwendung eines primären Strahlenbündels
des Nutzlichts für die Überwachung der Ausrichtung
der Mikrospiegel eingesetzt werden.
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Aus
der ermittelten Stellung des oder der fehlerhaften Mikrospiegel
kann dann beispielsweise durch rechnerische Simulation die Form
bzw. Verteilung und/oder Intensität des Fehllichts in der
Pupillenebene ermittelt werden, um eine entsprechenden Einstellung
des Kompensationslichts vornehmen zu können.
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Das
Kompensationslicht kann in jeder geeigneten Art und Weise erzeugt
werden, wobei vorzugsweise eine Verstellung von Mikrospiegeln der
Mehrfachspiegelanordnung zur Erzeugung des Kompensationslichts genutzt
werden kann.
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Entsprechend
kann zur Erzeugung des Kompensationslichts unmittelbar aus den ermittelten
Daten der Ausrichtung bzw. Stellung des oder der defekten Mikrospiegel,
welche das Fehllicht erzeugen, eine entsprechende Ausrichtung und
Stellung des oder der Mikrospiegel, die das Kompensationslicht erzeugen
sollen, vorgenommen werden. In diesem einfachen Fall können
dann punktsymmetrisch bzgl. der optischen Achse in der Mehrfachspiegelanordnung
im Bezug auf die defekten Mikrospiegel angeordnete Mikrospiegel
entsprechend punktsymmetrisch eingestellt werden, um das Kompensationslicht zu
erzeugen. In diesem Fall ist es also nicht erforderlich, die Form
bzw. Verteilung und/oder Intensität des Fehllichts in der
Pupillenebene an sich zu bestimmen und daraus die erforderliche
Stellung der Mikrospiegel für die Erzeugung entsprechenden
Kompensationslichts zu erzeugen. Stattdessen wird lediglich direkt
aus der Fehlstellung des oder der defekten Mikrospiegel auf die
Korrekturstellung des oder der korrigierenden Mikrospiegel geschlossen.
Sofern jedoch aus Gründen, die eine entsprechende Nutzung
korrigierender Mikrospiegel beispielsweise wegen anderer gewünschter
Abbildungseigenschaften nicht ermöglichen, andere als die
punktsymmetrisch angeordneten Mikrospiegel herangezogen werden,
um das Kompensationslicht zu erzeugen, kann eine entsprechende Berechnung
der Form, Verteilung und/oder Intensität des Fehllichts
sowie des zur Korrektur erforderlichen Kompensationslichts und der dazu
erforderlichen Verstellung der Spiegel vorgenommen werden.
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Entsprechend
kann eine optische Anordnung eine Einrichtung zur Überwachung
der Lichtintensität, d. h. eine Lichtintensitätsüberwachungseinrichtung,
aufweisen, mit der es möglich ist, die Form bzw. Verteilung
und/oder Intensität des Fehllichts in der Pupillenebene
direkt zu messen oder indirekt zu erfassen bzw. zu bestimmen. Darüber
hinaus kann eine derartige optische Anordnung mindestens ein Steuerungsmodul
zur Steuerung einzelner oder mehrerer Mikrospiegel umfassen, so
dass das entsprechende Verfahren zur Kompensation von Fehllicht durchgeführt
werden kann. Hierbei ist es denkbar ein zentrales Steuerungsmodul
einzusetzen, welches auch ansonsten für die Regelung und
Steuerung der Mikrospiegel der Mehrfachspiegelanordnung eingesetzt
wird oder es können ein oder mehrere separate Steuerungsmodule
vorgesehen sein, die entsprechend mit der Lichtintensitätsüberwachungseinrichtung
und untereinander kommunizieren können.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Weitere
Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Die Figuren
zeigen hierbei in rein schematischer Weise in
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1 einen
Teil einer Beleuchtungsoptik;
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2 eine
Darstellung eines Mikrospiegels einer Mehrfachspiegelanordnung bei
erfindungsgemäßem Einsatz;
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3 eine
Draufsicht auf eine Mehrfachspiegelanordnung;
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4 eine
perspektivische Darstellung der Wirkungsweise einer Messanordnung
bzgl. eines Mikrospiegels;
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5 eine
erste Ausführungsform einer Messanordnung;
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6 eine
zweite Ausführungsform einer Messanordnung;
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7 eine
dritte Ausführungsform einer Messanordnung in einem Teil
einer Beleuchtungsoptik;
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8 eine
Darstellung eines winkelauflösenden Detektors;
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9 eine
Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Messanordnung
in einem Teil einer Beleuchtungsoptik;
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10 ein
weiteres Teil einer Beleuchtungsoptik in einer ersten Funktionsstellung;
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11 das
Teil einer Beleuchtungsoptik aus 10 in
einer zweiten Funktionsstellung;
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12 eine
weitere Ausführungsform eines Teils einer Beleuchtungsoptik;
und in
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13 eine
schematische Darstellung einer Pupillenebene zur Erläuterung
des Kompensationsverfahrens zur Kompensation von Fehllicht, welches durch
defekte Mikrospiegel einer Mehrfachspiegelanordnung erzeugt wird.
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Die 1 zeigt
in einer Schemadarstellung eine optische Anordnung als Teil einer
Beleuchtungsoptik beispielsweise für eine Projektionsbelichtungsanlage
für die Mikrolithographie.
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Die
optische Anordnung der 1 zeigt ein primäres
Strahlenbündel 1, welches von einer nicht näher
dargestellten Strahlenquelle bzw. Lichtquelle stammt. Als Lichtquelle
kommt beispielsweise ein Laser in Frage. Das primäre Strahlenbündel 1 wird
auf eine Mehrfachspiegelanordnung 2 mit einer Vielzahl von
Mikrospiegeln 3 geleitet, welche beweglich in der Mehrfachspiegelanordnung 2 angeordnet
sind, um durch unterschiedliche Reflexionswinkel eine Ausleuchtung
einer Systempupille 4 zu bewirken. Die Systempupille 4 befindet
sich in einer zur Pupillenebene einer nachgeschalteten Projektionsoptik
konjugierten Ebene, so dass die Intensitätsverteilung in der
Pupillenebene zu einer Winkelverteilung bei der Ausleuchtung des
abzubildenden Retikels führt.
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Die
Mikrospiegel 3 sind vorzugsweise um zwei unabhängige
Achsen drehbar bzw. verschwenkbar, so dass innerhalb bestimmter
Grenzen eine freie Ausrichtung und Orientierung der Mikrospiegel 3 zum primären
Strahlenbündel 1 einstellbar ist. Zwischen der
Systempupille 4 und der Mehrfachspiegelanordnung 2 ist
ein Kondensor 5 angeordnet.
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Aufgrund
der hohen Anforderungen an Beleuchtungssysteme in der Lithographie
ergeben sich für die Genauigkeit der Positionierung der
Mikrospiegel 3 sowie des einfallenden Beleuchtungslichts 1 sehr
hohe Anforderungen. Außerdem muss diese Genauigkeit auch über
einen längeren Zeitraum erhalten bleiben, so dass es auch
hohe Anforderungen an die zeitliche Stabilität gibt. Entsprechend
ist es erforderlich, die Stellung der Mikrospiegel insbesondere
in Bezug auf das primäre Strahlenbündel 1 zu überwachen,
um evtl. mittels des Überwachungsergebnisses eine Nachkorrektur
vornehmen zu können. Dies kann beispielsweise durch eine
nicht näher dargestellte Steuerungs-, Regelungs- und/oder
Auswerteeinheit für die Mehrfachspiegelanordnung 2 bzw.
die einzelnen Mikrospiegel erfolgen, in welcher das Überwachungsergebnis
verarbeitet wird.
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Bei
der Ausführungsform der 1 sind zwei Überwachungs-
bzw. Messsysteme dargestellt, die einzeln, aber insbesondere auch
zusammen zu einer Überwachung der Mehrfachspiegelanordnung
und der Positionierung der dort vorgesehenen Mikrospiegel 3 dienen.
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In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 ist
eine erste Detektoreinrichtung 6 im Bereich der Pupillenebene
außerhalb der Systempupille vorgesehen. Die erste Detektoreinrichtung 6 kann
allerdings auch in einer Ebene beispielsweise zwischen dem Kondensor 5 und
der Systempupille 4 vorgesehen sein.
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Die
erste Detektoreinrichtung 6 ist außerhalb des
Strahlengangs des reflektierten Nutzlichts des primären
Strahlenbündels 1' angeordnet, so dass lediglich
dann Strahlung bzw. Licht auf die erste Detektoreinrichtung 6 fällt
und dort von einem entsprechenden Sensor ermittelt werden kann,
wenn einer der Mikrospiegel 3 über die üblichen
Nutzstellungen ausgelenkt ist. Insgesamt ist die Anordnung der ersten
Detektoreinrichtung 6 so, dass jeder einzelne Mikrospiegel 3 der
Mehrfachspiegelanordnung 2 so eingestellt werden kann,
dass reflektiertes Licht des primären Strahlenbündels 1 auf
die erste Detektoreinrichtung 6 gerichtet werden kann.
Gleichzeitig ist die Anordnung der ersten Detektoreinrichtung so,
dass Strahlung bzw. Licht, welches von der Mehrfachspiegelanordnung 2 in
die Systempupille reflektiert wird, unabhängig und getrennt
von dem auf die erste Detektoreinrichtung 6 ausgelenkten
Licht genutzt werden kann. Durch Verzicht auf eine Auskoppeleinrichtung,
welche das gesamte reflektierte Licht empfängt und einen
gleich bleibenden Teil auskoppelt, wird durch die gezeigte Anordnung
nur wenig Nutzlicht verloren.
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Die Überwachung
mittels der ersten Detektoreinrichtung 6 erfolgt nun in
der Weise, dass lediglich ein einzelner Mikrospiegel oder einige
wenige Mikrospiegel 3 von Zeit zu Zeit und insbesondere
in regelmäßiger Abfolge nacheinander so eingestellt
werden, dass das reflektierte Licht auf die erste Detektoreinrichtung 6 fällt.
Ausgehend von der Intensität des primären Strahlenbündels 1 und
der vorgegebenen Geometrie sowie Schwenkeigenschaften des Mikrospiegels 3 kann
die tatsächliche Einstrahlrichtung des primären
Strahlenbündels auf den Mikrospiegel 3 ermittelt
werden. Durch eine Reihe von Messungen des reflektierten Lichts
durch die erste Detektoreinrichtung bei verschiedenen Positionen
oder Stellungen des entsprechenden Mikrospiegels 3 kann
eine Messkurve aufgenommen werden, welche die Beziehung zwischen
einfallendem primären Strahlenbündel 1 und
Position des entsprechenden Mikrospiegels 3 erfasst.
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Wird
beispielsweise durch äußere Einflüsse eine
Veränderung der Einstrahlrichtung des primären Strahlenbündels 1 oder
der Positionierung des Mikrospiegels 3 bewirkt, kann dies
durch Vergleich mit vorangegangenen Messwerten festgestellt und
ausgeglichen werden. Dies kann beispielsweise wiederum voll automatisch
in einer entsprechenden Steuerungs- und/oder Regelungseinheit vorgenommen werden.
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Da
lediglich jeweils nur ein Mikrospiegel 3 oder einige wenige
Mikrospiegel 3 gleichzeitig Licht des primären
Strahlenbündels 1 zu Messzwecken auf die erste
Detektoreinrichtung 6 auskoppeln, ist der Intensitätsverlust
begrenzt, so dass dieses Verfahren auch während des Betriebs
durchgeführt werden kann.
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Da
Veränderungen der Einstrahlrichtung des primären
Strahlenbündels 1 oder Driftveränderungen des
Mikrospiegels 3 der Mehrfachspiegelanordnung nur langsam
erfolgen, ist es auch ausreichend, wenn intervallartig nacheinander
sämtliche Mikrospiegel 3 der Mehrfachspiegelanordnung 2 überprüft
werden. Beispielsweise kann die Überprüfung mit
einer Frequenz von 10 Hz oder darunter erfolgen.
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Neben
der ersten Detektoreinrichtung ist eine weitere Messeinrichtung
vorgesehen, die eine zweite Detektoreinrichtung 7 sowie
eine Hilfslichtquelle bzw. Hilfsstrahlungsquelle 8 aufweist.
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Die
Hilfslichtquelle
8 beleuchtet die Mehrfachspiegelanordnung
mit Hilfs- oder Messlicht, welches von dem primären Strahlenbündel
1 unterschiedliche
Einfallsrichtung und/oder Einfallswinkel aufweist, so dass das durch
die Mehrfachspiegelanordnung
2 bzw. Mikrospiegel
3 reflektierte
Licht auf die zweite Detektoreinrichtung
7 gelangt. Durch
das von der zweiten Detektoreinrichtung
7 erfasste, reflektierte
Licht der Hilfslichtquelle
8 kann die Stellung der Mikrospiegel
3 ermittelt
werden. Zusätzlich kann eine Optik
9 vorgesehen
sein, um die Erfassung und Ermittlung der Winkelstellungen der Mikrospiegel
3 zu
erleichtern. Grundsätzlich ist es jedoch auch vorstellbar,
eine zweite Detektoreinrichtung
7 ohne zusätzliche
Optik
9 zu betreiben. Das Verfahren der Messanordnung aus
Hilfslichtquelle
8 und zweiter Detektoreinrichtung
7 mit
optionaler Optik
9 ist in der
DE 10 2007 005 875.8 beschrieben,
deren Inhalt hiermit durch Verweis vollständig zum Gegenstand der
vorliegenden Anmeldungen gemacht wird.
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Durch
die Kombination der ersten Detektoreinrichtung 6 mit der
Messeinrichtung bestehend aus separater Lichtquelle 8 und
zweiter Detektoreinrichtung 7 sowie optionaler Optik ist
es möglich, die erfassten und ermittelten Daten gegenseitig
zu kalibrieren, so dass Abweichungen leichter ermittelbar sind und/oder
bestimmte Abweichungen überhaupt erst ermittelbar sind.
So könnte beispielsweise eine Veränderung des
Beleuchtungslichtseinfalls durch eine Driftbewegung des primären
Strahlenbündels 1 entlang eines nicht ebenen Mikrospiegels 3 vorliegen, ohne
dass dies durch die zweite Messeinrichtung 7, 8 alleine
festgestellt werden würde, da sich in diesem Fall die Winkelanordnung
bzw. Ausrichtung des Mikrospiegels 3 nicht verändern
würde, wie dies beispielsweise in 2 dargestellt
ist. Darüber hinaus bietet jedoch die separate Messanordnung
mit der Hilfslichtquelle 8 und der zweiten Detektoreinrichtung 7 die
Möglichkeit, Änderungen der Ausrichtung bzw. Positionierung
der einzelnen Mikrospiegel viel schneller und früher zu
erkennen, da durch die Hilfsbeleuchtung eine ständige Überwachung
möglich ist, welche für die einzelnen Mikrospiegel 3 der
Mehrfachspiegelanordnung 2 mit der ersten Detektoreinrichtung
nicht möglich ist.
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Die 3 verdeutlicht
in einer Draufsicht auf die Mehrfachspiegelanordnung 2 das
Prinzip der zweiten Messanordnung mit Hilfslicht. Wie aus der 3 zu
ersehen ist, wird beispielsweise senkrecht zu dem Strahlengang mit
dem primären Strahlenbündel 1 das Messlicht
von der Hilfslichtquelle 8 auf die Mehrfachspiegelanordnung 2 mit
den Mikrospiegeln 3 eingestrahlt und von einer entsprechenden
Messsensorik bzw. zweiten Detektoreinrichtung 7 erfasst. Die
reflektierten Strahlenbündel, welche von der zweiten Detektoreinrichtung 7 empfangen
werden, enthalten eine Information über den Kippzustand bzw.
die Ausrichtung der Spiegelelemente 3. Bei der in 3 dargestellten
Messanordnung wird die Messbeleuchtung in einer Ebene auf die Spiegelelemente 3 der
Mehrfachspiegelanordnung 2 eingestrahlt, welche um 90° um
die Oberflächenormale der Mehrfachspiegelanordnung 2 gegenüber
der Einfallsebene des primären Strahlenbündels 1 verdreht
ist.
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Damit
ist eine kontinuierliche Messung bzw. Überwachung der Orientierung
der Mikrospiegel 3 auch während der Nutzung der
Mehrfachspiegelanordnung möglich. Entsprechend sind keine
Ausfallzeiten für die Bestimmung der Ausrichtung der Mikrospiegel
bzw. Spiegelelemente sowie Justierung der Spiegelelemente 3 erforderlich.
Da für die Bestimmung der Ausrichtung der Mikrospiegel 3 auch
kein Nutzlicht des primären Strahlenbündels 1 verwendet wird,
kommt es auch nicht zu Intensitätsverlusten bei der Nutzung
der Mehrfachspiegelanordnung 2.
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Die 4 zeigt
eine perspektivische Darstellung des Prinzips der Messanordnung
mit Hilfsstrahlung. Wie aus der 4 zu entnehmen
ist, fällt das primäre Strahlenbündel 1 unter
einem bestimmten Einfallswinkel β in der Einfallsebene
(xz-Ebene) auf die Spiegeloberfläche des Mikrospiegels 3,
wobei das Strahlenbündel 1 gemäß dem
gezeigten reflektierten Strahl 1' reflektiert wird. Die
Einfallsebene (xz-Ebene) wird hierbei durch die Oberflächennormale
des Mikrospiegels 3 sowie den einfallenden Strahl 1 und
den reflektierten Strahl 1' aufgespannt. Gemäß der
Darstellung der 4 wird in einer yz-Ebene, welche
azimutal um die Oberflächennormale um einen Drehwinkel α in
der Größenordnung von 90° gegenüber
der Einfallsebene (xz-Ebene) verdreht ist, der Messstrahl 8 eingestrahlt,
welcher als reflektierter Strahl in eine entsprechende Detektoreinrichtung 7 abgelenkt
wird. Neben der Unterscheidung in der azimutalen Einfallsrichtung
zwischen dem primären Strahlenbündel 1 und
dem Strahlenbündel des Hilfslichts bzw. Messlichts 8 kann
zusätzlich oder alternativ auch ein unterschiedlicher Einfallswinkel
bzgl. der Oberfläche des Mikrospiegels gewählt
werden. Dies ist beispielsweise für den Messstrahl 8' dar gestellt, der
in der gleichen Einfallsebene wie das primäre Strahlenbündel 1 auf
den Mikrospiegel 3 trifft, jedoch einen anderen Einfallswinkel γ aufweist,
als den Einfallswinkel β des primären Strahlenbündels 1.
Entsprechend wird auch der reflektierte Messstrahl 7' in einem
anderen Winkel von dem Mikrospiegel 3 abgestrahlt als der
reflektierte Primärstrahl.
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Die 5 zeigt
eine erste Realisierung der Messanordnung mit separater Mess- bzw.
Hilfslichtquelle.
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Die 5 zeigt
eine Realisierung der Messvorrichtung, bei welcher eine Lichtquelle 10 für
die Messbeleuchtung Licht auf ein Lochblech 11 aussendet.
Durch das Lochblech 11 werden eine Vielzahl von Punktlichtquellen 12 erzeugt,
die mittels entsprechend nachgeschalteter Sammellinsen 13 in
Form eines Mikrolinsen-Arrays einen Kollimator darstellen und eine
Vielzahl paralleler, kollimierter Strahlen 14 erzeugen.
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Die
kollimierten Strahlenbündel 14 treffen auf die
zu untersuchende Mehrfachspiegelanordnung und werden dort in entsprechende
reflektierte Strahlenbündel 15 abgelenkt. Die
reflektierten Strahlenbündel 15 treffen wiederum
auf einen Mikrolinsen-Array mit einer Vielzahl von Sammellinsen 16,
welche in ihrer hinteren Brennebene das Fernfeld-Beugungsmuster,
die sog. Fourier-Transformierte des zugeordneten Spiegelelements 2 abbilden.
Dieses Fernfeld-Beugungsmuster ist abhängig von der Einstrahlrichtung
der reflektierten Strahlen 15 auf die Sammellinsen 16,
so dass bei Anordnung eines Positionssensors 17 in der
Brennebene der Linsen 16 eine Winkelveränderung
der Einstrahlrichtung der reflektierten Strahlen 15 durch
eine Abweichung des Brennflecks von einer Nullposition angezeigt
wird, welche von dem Positionssensor erfasst werden kann. Beispielsweise
können als Positionssensoren 4-Quadranten-Detektoren oder
zweidimensionale positionssensitive Sensoren eingesetzt werden.
Auf diese Weise kann beispielsweise ein Winkelbereich von ± 2
bis 3° einer Verkippung gegenüber einer vorbestimmten
Oberflächenausrichtung ermittelt werden.
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Um
die Detektoreinheit mit den Positionssensoren 17 und das
vorgeschaltete optische System mit dem Mirkolinsen-Array 16 in
einer gewissen Entfernung von der Mehrfachspiegelanordnung 2 anordnen
zu können, wird nach einer weiteren Ausführungsform
der 6 eine zusätzliche Relais-Optik 18 vorgesehen,
die rein schematisch mit zwei Sammellinsen 21 und 22 dargestellt
ist. Ferner sind die Detektoreinheit 17 und der Mirkolinsen-Array 16 in
Ebenen 19 und 20 angeordnet, die bzgl. der zu
untersuchenden Mehrfachspiegelanordnung 2 und dem verwendeten
optischen System die Scheimpflugbedingungen erfüllen. Damit
ist es möglich, eine Vielzahl der Spiegelelemente 3 gleich
scharf auf die Linsen 16 des Mikrolinsen-Arrays abzubilden.
Durch die Relais-Optik wird ein größerer Abstand
von der Mehrfachspiegelanordnung 2 ermöglicht,
ohne dass der zu untersuchende Winkelbereich eingeschränkt
wird. Auf diese Weise kann die Messvorrichtung außerhalb des
Strahlengangs angeordnet werden, wo genügend Bauraum zur
Verfügung steht. Durch die Relais-Optik ist der detektierbare
Winkelbereich der Verkippung nicht an den Abstand der Sensoren 17 von
der Mehrfachspiegelanordnung 2 gekoppelt. Außerdem
ermöglicht die Einhaltung der Scheimpflugbedingungen eine
entsprechende winklige Anordnung der Detektoreinrichtung.
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Ähnlich
wie bei der Ausführungsform der 5 verändert
sich die Position bzw. der Schwerpunkt des auf den Positionssensor 17 fallenden
Lichtkegels in Abhängigkeit von dem Einfallswinkel, mit dem
das Strahlenbündel auf die vorgeschaltete Linse 16 trifft.
Dieses ist jedoch aufgrund der Abbildung durch die Relais-Optik
wiederum proportional zum Kippwinkel des zugeordneten Spiegelelements 3. Insgesamt
ist es somit auch hier möglich, durch Abweichungen von
einer Nullposition, die einer vorbestimmten Ausrichtung der Spiegelelemente 3 entspricht,
im Positionssensor 17 auf den Kippwinkel des Spiegelelements 3 zurückzuschließen.
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Die 7 zeigt
eine weitere Ausführungsform einer Messanordnung mit separatem
Hilfslicht, wie sie in einer optischen Anordnung gemäß der 1 vorgesehen
ist. Entsprechend sind identische Komponenten mit identischen Bezugszeichen
versehen und werden nachfolgend nicht noch einmal beschrieben.
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In
dem Ausführungsbeispiel der 7 wird die
Optik 9 zwischen Mehrfachspiegelanordnung 2 und
zweiter Detektoreinrichtung 7 durch eine telezentrische
Abbildungsoptik gebildet, so dass in der zweiten Detektoreinrichtung 7 ein
winkelauflösender Sensor vorgesehen ist, um aus dem von
der Mehrfachspiegelanordnung 2 reflektierten Mess- bzw. Hilfslicht
der Hilfslichtquelle 8 die entsprechenden Positionen bzw.
Ausrichtungen der Mikrospiegel 3 zu erfassen.
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Ein
entsprechender winkelauflösender Sensor ist in der 8 dargestellt.
Der winkelauflösende Detektor der 8 ist aus
einem Linsen-Array 31, also einer Vielzahl von Sammellinsen
aufgebaut, die einem Positions-Array 32 aus einer Vielzahl
von Positionssensoren zugeordnet sind. Strahlenbündel 30, die
unter verschiedenen Winkeln aufgrund der unterschiedlichen Stellung
der Mikrospiegel 3 von der Mehrfachspiegelanordnung 2 auf
den Sensor der 8 geleitet werden, werden durch
die Sammellinsen des Linsen-Arrays 31 auf verschiedenen
Positionen der Positi onssensoren des Positionssensoren-Arrays 32 fokussiert,
so dass die Positionierung bzw. Ausrichtung der Mikrospiegel 3 in
der Mehrfachspiegelanordnung erfasst werden kann.
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Eine
weitere Ausführungsform der separaten Messanordnung mit
Hilfslicht in einer optischen Anordnung gemäß der 1 ist
in 9 dargestellt. Auch hier sind identische Komponenten
mit identischen Bezugszeichen versehen, so dass sich eine wiederholte
Beschreibung dieser Komponenten erübrigt.
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Bei
der Ausführungsform der 9 ist die Optik 9 durch
eine Messlinse 40 gebildet, in deren Brennebene sich ein
positionsempfindlicher Sensor als zweite Detektoreinrichtung 7 befindet.
Durch diese Anordnung entspricht die Position auf dem positionsempfindlichen
Sensor 7 der Ausrichtung bzw. Verkippung des Mikrospiegels 3,
welcher Hilfs- bzw. Messlicht von der Hilfslichtquelle 8 auf
die zweite Sensoreinrichtung 7 reflektiert.
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Bei
einer derartigen Vorgehensweise kann die Korellation zwischen den
beiden Messsystemen unmittelbar erfolgen, da die separate Hilfslichtquelle 8 als
ein Lichtquellenarray mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter
Lichtquellen ausgebildet ist, stellt jede Lichtquelle des Lichtquellenarrays 8 ein Messlichtstrahlenbündel
für ein Spiegelelemente oder einige wenige Spiegelelemente 3 der
Mehrfachspiegelanordnung 2 zur Verfügung, welches
entsprechend in Richtung der zweiten Detektoreinrichtung 7 reflektiert
wird.
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Da
jede Lichtquelle einem Mikrospiegel 3 zugeordnet ist, erfolgt
die Erfassung der Winkelposition der einzelnen Mikrospiegel 3 nacheinander.
In diesem Fall kann der jeweils zu vermessende Mikrospiegel so gestellt
werden, dass er zugleich das Licht des primären Lichtbündels 1 in
die erste Detektoreinrichtung reflektiert, während mit
der separaten Messeinrichtung 7, 8 die Ausrichtung
des Mikrospiegels 3 vermessen wird. Demgegenüber
wird beispielsweise bei der Ausführungsform der 7 die
Mehrfachspiegelanordnung 2 durch die Hilfslichtquelle 8 vollständig
ausgeleuchtet, so dass sämtliche Mikrospiegel 3 der
Mehrfachspiegelanordnung 2 vermessen und überwacht
werden.
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Die 10 zeigt
eine Ausführungsform einer optischen Anordnung, welche
ebenfalls für eine Beleuchtungsoptik verwenden finden kann,
wie sie in Teilen in den 1, 7 und 9 dargestellt
ist. Insbesondere kann die optische Anordnung der 10 im
Zusammenhang mit den optischen Anordnungen der 1, 7 und 9 eingesetzt
werden.
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Bei
der 10 ist der Mehrfachspiegelanordnung 2,
wie sie in den 1, 7 und 9 dargestellt
ist, eine zweite Mehrfachspiegelanordnung 50 vorangestellt,
welche das primäre Strahlenbündel 1 von
der Lichtquelle bzw. Strahlungsquelle empfängt.
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Die
zweite Mehrfachspiegelanordnung 50 ist so angeordnet, dass über
eine Optik 51 die zweite Mehrfachspiegelanordnung 50 auf
die erste Mehrfachspiegelanordnung 2 abgebildet wird, wobei
die Abbildung durch eine sog. Relais-Optik erfolgt, bei der eine
Orts- und winkelgetreue Abbildung erfolgt.
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Die
zweite Mehrfachspiegelanordnung 50 ist in dem Strahlengang
so angeordnet, dass bei einer sog. Nullstellung der Spiegelelemente
die zweite Mehrfachspiegelanordnung als einfacher Spiegel wirkt.
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Die
Spiegelelemente der zweiten Mehrfachspiegelanordnung sind ebenfalls
zumindest um eine einzige Achse verschwenkbar, so dass die Spiegelelemente
aus ihrer Nullstellung bewegt werden können. In diesem
Fall wird das Licht des primären Strahlenbündels 1 so
reflektiert, dass es durch eine Blende 52 der Optik 51 ausgeblendet
wird. Entsprechend ist es für die zweite Mehrfachspiegelanordnung
lediglich erforderlich, zwischen einer Nullstellung, in der reflektiertes
Licht durch die Optik 51 auf einen korrespondierenden Mikrospiegel
der ersten Mehrfachspiegelanordnung gelenkt wird, und einer zweiten
Stellung, in der entsprechendes Licht ausgeblendet werden kann,
geschaltet werden kann. Folglich ist es ausreichend, eine Mehrfachspiegelanordnung
vorzusehen, die lediglich eine Kippachse für die Spiegelelemente
vorsieht.
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Die
Anordnung mit zwei Mehrfachspiegelanordnungen kann in der Weise
genutzt werden, dass durch die zweite Mehrfachspiegelanordnung dafür gesorgt
wird, dass kein Licht des primären Strahlenbündels 1 mehr
auf einen Mikrospiegel 3 der ersten Mehrfachspiegelanordnung
gelenkt werden kann, wenn der betreffende Mikrospiegel 3 defekt
ist. Bei einer Vielzahl von Mikrospiegeln in einer Mehrfachspiegelanordnung
ist die Wahrscheinlichkeit, dass einzelne Spiegel ausfallen und
deshalb nicht mehr steuerbar sind, sehr hoch. Das dadurch in eine
Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage eingebrachte
Streulicht ist jedoch für die Mikrolithographie nachteilhaft,
so dass durch eine vorgeschaltete zweite Mehrfachspiegelanordnung
in einfacher Weise ein Ein- und Ausschalten entsprechender defekter
Mikrospiegel möglich ist.
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Dies
wird in 11 verdeutlicht, bei welcher der
Mikrospiegel 53 der Mehrfachspiegelanordnung 50 in
eine Stellung gebracht ist, in der kein Licht auf den korrespondierenden
Mikrospiegel 3 der Mehrfachspiegelanordnung 2 gelenkt
wird. Vielmehr befindet sich der Mikrospiegel bzw. das Spiegelelement 53 in
der 11 in einer Position, in der das reflektierte
Licht von der Blende 52 ausgeblendet wird.
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12 zeigt
eine Ausführungsform einer optischen Anordnung, die im
Wesentlichen den optischen Anordnungen der 10 und 11 entspricht,
so dass auch hier identische Komponenten mit identischen Bezugszeichen
versehen sind. Eine entsprechende Beschreibung bekannter Komponenten
ist somit entbehrlich.
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Die
Ausführungsform der 12 unterscheidet
sich von den Ausführungsformen der 10 und 11 dadurch,
dass die Blende eine verstellbare Blendenöffnung aufweist
bzw. als Irisblende ausgeführt ist. Die Irisblende 54 bewirkt,
dass durch eine Veränderung des Öffnungsdurchmessers
der Blende der Winkelbereich, aus dem Licht auf die erste Mehrfachspiegelanordnung 2 fällt,
verkleinert wird. Damit werden die Durchmesser der Lichtflecke der
Mikrospiegel 3 der ersten Mehrfachspiegelanordnung 2 verkleinert.
Dies ist insbesondere für eine Pupillenausleuchtung vorteilhaft,
in denen nur ein kleiner Bereich der Gesamtpupille ausgeleuchtet
werden soll.
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Die
beschriebene optische Anordnung mit zwei Mehrfachspiegelanordnungen
kann vorteilhaft mit den vorher beschriebenen Überwachungsvorrichtungen
kombiniert werden, um bei der Feststellung eines Ausfalls eines
Mikrospiegels die entsprechende Beleuchtung dieses Mikrospiegels
durch die zweite vorgeschaltete Mehrfachspiegelanordnung 50 abschalten
zu können. Dies kann beispielsweise automatisch durch eine
entsprechende Steuerungseinrichtung, die sowohl die Überwachungssysteme
als auch die zweite Mehrfachspiegelanordnung steuert, durchgeführt
werden.
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Die 13 zeigt
ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße
Kompensationsverfahren anhand der Lichtverteilung in einer Pupillenebene 4,
wie sie beispielsweise in den 1 und 7 für
ein Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage für
die Mikrolithographie dargestellt ist.
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Die
Pupillenebene 4, die auf der linken Seite der 13 dargestellt
ist, zeigt insgesamt 24 Leuchtflecke 101, wobei
beispielsweise jeder Leuchtfleck 101 von einem Mikrospiegel
einer Mehrfachspiegelanordnung stammen kann. Die Leuchtflecke 101 sind in
vier Gruppen zu jeweils sechs Leuchtflecken gruppiert, die um einen
Drehwinkel von 90° um die optische Achse 100 beabstandet
zueinander und beabstandet zur optischen Achse 100 angeordnet
sind. Eine der artige Beleuchtungseinstellung wird auch als Quadrupol-Beleuchtungseinstellung
bezeichnet, da die Gruppen von Leuchtflecken 101 vier Beleuchtungspole
bilden.
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Kommt
es nun beispielsweise zu einem Ausfall eines Mikrospiegels der Mehrfachspiegelanordnung,
so dass dieser Mikrospiegel nicht mehr angesteuert werden kann,
so wird ein Fehllichtfleck 102 erzeugt, der die Abbildung
bei einer entsprechenden Projektionsbelichtungsanlage stören
würde. Gemäß dem vorliegenden Verfahren
wird durch die Mehrfachspiegelanordnung ein Kompensationslichtfleck 103 erzeugt,
der zu dem Fehllichtfleck 102 im Bezug auf die optische
Achse 100 punktsymmetrisch angeordnet ist. Entsprechend
muss der Mikrospiegel der Mehrfachspiegelanordnung, von dem das
Licht des Kompensationslichtflecks 103 reflektiert wird,
entsprechend verkippt werden. Die Information hierzu kann in einfacher
Weise dadurch erhalten werden, dass die Ausrichtung bzw. Fehlstellung
des Mikrospiegels, der für den Fehllichtfleck 102 verantwortlich ist,
ermittelt wird, und zwar in jeder bekannten Weise, insbesondere
jedoch durch die vorher beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen
gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Kompensation
durch den Kompensationslichtfleck 103 ist in dem rechten
oberen Teilbild der 13 dargestellt.
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Neben
einer lediglich punktsymmetrischen Erzeugung eines Kompensationslichtflecks 103 ist
es auch denkbar, eine spiegelsymmetrische Erzeugung von Kompensationslichtflecken
vorzunehmen, um die x-y-Symmetrie im Hinblick auf ein in der 13 dargestelltes
x-y-Koordinatensystem aufrecht zu erhalten. Ein Beispiel hierfür
ist in dem unteren rechten Teilbild der 13 gezeigt,
wobei entsprechend Kompensationslichtflecke 104 und 105 durch
Spiegelung an den Ebenen 106 und 107 des Fehllichtflecks 102 zusätzlich
zu dem punktsymmetrischen Kompensationslichtfleck 103 erzeugt
werden. Damit ist eine weitgehende Symmetrie der Quadrupol-Beleuchtungseinstellung
trotz des Ausfalls eines Mikrospiegels wieder hergestellt und die
negativen Einflüsse des Fehllichts 102 durch einen
defekten Mikrospiegel können weitgehend vermieden oder
verringert werden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand der Ausfürungsbeispiele
detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann
klar ersichtlich, dass Abwandlungen oder Änderungen möglich
sind, insbesondere durch unterschiedliche Kombination einzelner
Merkmale oder Weglassen einzelner Merkmale, ohne den Schutzbereich
der beigefügten Ansprüche zu verlassen. Gleichzeitig
sollen die beigefügten Ausführungsbeispiele nicht
limitierend, sondern lediglich erläuternd verstanden werden.
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Soweit
in der vorliegenden Anmeldung von Mikrospiegeln gesprochen wird,
sind damit sämtliche Spiegelelemente einer Mehrfachspiegelanordnung gemeint,
unabhängig einer bestimmten Größe. Der Begriff
ergibt sich aus den üblicherweise vorliegenden Größenverhältnissen
für Mehrfachspiegelanordnungen mit einigen Tausend bis
zu einigen Millionen Spiegelelementen.
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Soweit
der Begriff Licht oder Beleuchtung in der vorliegenden Anmeldung
verwendet wird, ist damit jede elektromagnetische Strahlung gemeint,
die für die genannten Verfahren und Vorrichtungen einsetzbar
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2005/026843
A2 [0002]
- - DE 102006054746 [0005]
- - DE 102007005875 [0007, 0067]