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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Justage von
optischen Komponenten in einem optischen Bauteil, sowie ein Verfahren
zur Herstellung eines optischen Bauteils mit mindestens einer optischen
Komponente, die in dem optischen Bauteil angeordnet wird.
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STAND DER TECHNIK
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In
optischen Bauteilen, wie beispielsweise Objektiven und dergleichen,
müssen
die entsprechenden optischen Komponenten, wie beispielsweise Linsen,
exakt angeordnet werden, um ihre Funktion erfüllen zu können und die gewünschten
Eigenschaften des optischen Bauteils zu erzielen. Dies gilt umso
mehr für
hochpräzise
Anlagen, wie Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie, mittels
denen feinste Strukturen im Nanometerbereich erzeugt werden sollen,
indem Strukturen eines Retikels auf eine Fotoschicht eines Substrats
in verkleinerter Weise abgebildet werden. Um die erforderlichen
Auflösungen
im Nanometerbereich erzielen zu können, werden immer kleinere
Lichtwellenlängen für das Arbeitslicht
der Projektionsbelichtungsanlagen verwendet. So werden bereits EUV-Projektionsbelichtungsanlagen
konstruiert, welche Licht im extrem ultravioletten Bereich (EUV)
mit Wellenlängen von
1 nm bis 50 nm, beispielsweise mit einer Wellenlänge von 13,5 nm verwenden.
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Derartige
EUV-Projektionsbelichtungsanlagen verwenden als optische Komponenten
im Beleuchtungssystem zur Ausleuchtung eines Retikels bzw. in einem
Projektionsobjektiv zur Abbildung des Retikels auf das Substrat
unter anderem Spiegel die exakt angeordnet werden müssen. Insbesondere können im
Beleuchtungssystem auch Mehrfachspiegelanordnungen mit einer Vielzahl
einzelner Spiegel bzw. Spiegelfacetten vorgesehen werden.
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Zur
Herstellung eines derartigen, optischen Bauteils, wie beispielsweise
eines Beleuchtungssystems oder eines Projektionsobjektivs, müssen die
darin enthaltenen optischen Komponenten ex akt positioniert bzw.
justiert werden. Die Justage, bei der die optischen Komponenten,
wie beispielsweise Spiegel oder Spiegelanordnungen, an exakt einer
vordefinierten Position angeordnet werden, ist sehr aufwendig, da
eine hohe Positionsgenauigkeit erzielt werden muss. Entsprechend
besteht ein ständiges
Bedürfnis die
entgegengesetzten Anforderungen an exakte Positionierung und Verringerung
des Justageaufwands zu erfüllen.
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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 ein Verfahren zur
Justage einer optischen Komponente in einem optischen Bauteil bzw.
ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils mit mindestens
einer optischen Komponente bereitzustellen, die in dem optischen
Bauteil angeordnet wird. Darüber
hinaus ist es Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Justage
von optischen Komponenten in einem optischen Bauteil anzugeben,
wobei sowohl die entsprechenden Verfahren als auch die Vorrichtung
eine Verbesserung der Positioniergenauigkeit und/oder Verbesserung
des Justageaufwands ermöglichen.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine
Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird zur Justage bzw. Anordnung einer optischen Komponente
in einem optischen Bauteil ein Abstandsmesssystem verwendet, welches
nach dem Prinzip der Triangulation den Abstand zwischen dem Abstandsmesssystem
bzw. einem entsprechenden Abstandsmessgerät und der anzuordnenden optischen
Komponente ermittelt. Da gemäß der Erfindung
die Position des Abstandsmesssystems bzw. eines entsprechenden Geräts exakt
ermittelt bzw. durch eine Positioniervorrichtung eingestellt werden
kann, kann aufgrund der relativen Position der optischen Komponente
zu dem Abstandsmesssystem die exakte Position der optischen Komponente
in einem Koordinatensystem des Bauteils ermittelt werden. Das Koordinatensystem des
Bauteils kann durch eine Lagereinrichtung zur Lagerung des Bauteils
während
der Justage vorgegeben sein oder an dieses gekoppelt sein.
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Mit
der ermittelten Ist-Position der optischen Komponente und einem
Vergleich mit einer Soll-Position
der optischen Komponente im Bauteil kann der Justagebedarf bzw.
die erforderliche Positionsänderung,
z. B. mit einer Auswerteeinheit, bestimmt und die erforderliche
Veränderung
durchgeführt
werden, wobei entsprechende Justagemittel zur Positionsveränderung
der optischen Komponente vorgesehen sein können. Diese Justagemittel können entweder durch
die Justagevorrichtung selbst bereitgestellt werden oder in dem
entsprechenden optischen Bauteil und/oder der optischen Komponente
vorgesehen sein, wie beispielsweise Aktoren zur Positionsveränderung
der optischen Komponente in Form von Translationsbewegungen, Dreh-,
Kipp- oder Schwenkbewegungen. Darüber hinaus lassen sich auch
zusätzliche
Bauteile vorsehen, wie beispielsweise Abstandshalter und dergleichen.
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Obwohl
die Abstandsmessung nach dem Prinzip der Triangulation auf der Basis
unterschiedlicher Lichtquellen durchgeführt werden kann, kann bevorzugt
die Verwendung der Lasertriangulation gewählt werden, da damit eine sehr
hohe Genauigkeit der Positionsbestimmung erzielbar ist.
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Die
Abstandsmessung gemäß dem Prinzip der
Triangulation kann auf Basis einer diffusen und/oder gerichteten
Reflexion eines Primärlichtstrahls,
wie beispielsweise eines Laserlichtstrahls, erfolgen.
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Bei
der gerichteten Reflexion, die auch als spiegelnde Reflexion bezeichnet
werden kann, wird der Laserstrahl unter einem bestimmten Winkel
auf eine Fläche
eingestrahlt, deren Abstand zu dem Abstandsmesssystem bzw. Abstandsmessgerät bestimmt
werden soll. Da nach dem Reflexionsgesetz mit Einfallswinkel gleich
Reflexionswinkel die maximale Lichtintensität unter einem bestimmten Reflexionswinkel
abgestrahlt wird, kann bei Kenntnis der Position der Lichtquelle
und eines entsprechenden Detektors für den reflektierten Strahl
unter Anwendung der trigonometrischen Funktionen der Abstand zu
der Reflexionsfläche
bestimmt werden. Die Lichtquelle und der Detektor können bei
der entsprechenden Vorrichtung in einem Abstandsmessgerät beanstandet
zueinander angeordnet sein, so dass die Lage von Lichtquelle und
Detektor genau bekannt sind. Durch eine Variation des Einfallswinkels
des auf die zu messende Fläche
abgestrahlten Lichtstrahls und/oder Variation der Detektorposition
und Feststellung der Winkel- und Ortsverhältnisse von Lichtquelle, Detektor
sowie einfallendem und reflektiertem Lichtstrahl bei maximaler reflektierter
Intensität
kann der entsprechende Abstand ermittelt werden.
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Neben
der gerichteten bzw. gespiegelten Reflexion kann auch die diffuse
Reflexion eingesetzt werden, bei welcher man sich die Eigenschaft
zu Nutze macht, dass reale Oberflächen eine gewisse Rauigkeit
aufweisen, die dazu führt,
dass auch senkrecht auf eine reflektierende Fläche eingestrahlte Lichtstrahlen
in einem gewissen Umfang in andere Richtungen als die Oberflächennormale
zurück
reflektiert werden. Unter Berücksichtigung
des Lambertschen Gesetzes, welches die Verteilung der Lichtintensität in Abhängigkeit
vom Reflexionswinkel für
die diffuse Reflexion beschreibt, kann wiederum aus der ermittelten
reflektierten Lichtintensität
mit einem von der Lichtquelle beabstandet angeordneten Detektor über die
trigonometrischen Funktionen der Abstand einer entsprechenden Reflexionsfläche bestimmt
werden.
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Obwohl
insgesamt bei Spiegel bzw. Spiegelelementen die entsprechend optisch
wirksamen Flächen
selbst zur Abstandsmessung eingesetzt werden können, können für andere optische Elemente, die
eine entsprechende Reflexion nicht in idealer Weise zeigen, oder
als sonstige Referenzfläche
separate zusätzliche
Messflächen
in Form von Marker vorgesehen werden. So können beispielsweise Marker
auch eine oder mehrere Referenzflächen bei Mehrfachspiegelanordnungen
bereitstellen. Alternativ könnte
ein Spiegel der Mehrfachspiegelanordnung als Referenzspiegel eingesetzt
werden, wobei durch die Verwendung von Marker als Referenzflächen bzw.
durch die Verwendung eines Referenzspiegels die Abstandsmessung
lediglich zu einer oder wenigen Flächen der Mehrfachspiegelanordnung
vorgenommen werden muss und nicht für jedes einzelne Spiegelelement,
so dass sich für
eine Mehrfachspiegelanordnung der Messaufwand verringert. In diesem
Fall muss lediglich für
die anderen Spiegelelemente die Ausrichtung bzw. Positionierung
bzgl. der Referenzfläche
des Markers bzw. der Referenzfläche
eines Spiegelelements bekannt sein oder definiert einstellbar sein.
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Vorzugsweise
können
drei Marker an einer entsprechenden optischen Komponente, wie beispielsweise
einer Linse, einer Spiegelanordnung mit mehreren Spiegelfacetten
und dergleichen vorgesehen sein, um über die drei Marker die dreidimensionale
Ausrichtung der optischen Komponente zu bestimmen.
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Die
Marker selbst können
wiederum mehrere, insbesondere senkrecht zueinander ausgerichtete
Flächen
zur Abstandsmessung bereitstellen. Beispielsweise kann ein entsprechender
Marker als quaderförmiger
Körper
ausgebildet sein.
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Das
Verfahren mit der entsprechenden Positionsbestimmung lässt sich
für mehrere
optische Komponenten eines optischen Bauteils, wie beispielsweise
eines Beleuchtungssystems oder ei nes Projektionsobjektivs einer
Projektionsbelichtungsanlage durchführen und beliebig wiederholen,
bis die entsprechende Genauigkeit der Positionsbestimmung bzw. Positionseinstellung
erreicht ist.
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Insbesondere
kann die Erfindung für
Projektionsbelichtungsanlagen, die im extrem ultravioletten Wellenlängenbereich
arbeiten, eingesetzt werden und hierfür wiederum vorzugsweise für die Anordnung
von Spiegelmodulen im Beleuchtungssystem.
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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 eines Ausführungsbeispiels
anhand der beigefügten
Zeichnung deutlich. Die Zeichnungen zeigen hierbei in rein schematischer
Weise in
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1 eine
Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage, für welche
die Erfindung Verwendung findet; und in
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2 in
den Teilbildern a) und b) die Positionsbestimmung für ein Spiegelmodul
gemäß der vorliegenden
Erfindung
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Die 1 zeigt
eine Projektionsbelichtungsanlage 150, bei der die vorliegende
Erfindung eingesetzt werden kann.
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Die
Projektionsbelichtungsanlage 150 in der Ausgestaltung einer
EUV-Projektionsbelichtungsanlage
umfasst eine Lichtformungseinheit 151, ein Beleuchtungssystem 152 und
ein Projektionsobjektiv 154. Das Licht aus der Lichtformungseinheit 151, welches
teilweise schematisch in der 1 als Strahlengang
dargestellt ist, wird beispielsweise im Beleuchtungssystem 152 auf
Feldfacetten einer Mehrfachspiegelanordnung 110 gelenkt,
die das Licht auf Pupillenfacetten einer Mehrfachspiegelanordnung 120 reflektieren.
Am Ende des Beleuchtungssystems 152 wird ein Retikel 153 beleuchtet und
das reflektierte Licht wird im Projektionsobjektiv 154 auf
das Substrat 155 gelenkt, so dass die in dem Retikel 153 enthaltene
Struktur verkleinert auf dem Substrat 155 abgebildet wird.
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Die
Spiegelanordnungen 110 und 120 müssen neben
anderen Bestandteilen in dem Beleuchtungssystem 152 exakt
positioniert werden, wozu die vorliegende Erfindung eingesetzt wird.
Entsprechend ist z. B. die Spiegelanordnung 110 in 2 in
Bezug zum Abstandsmessgerät 100 gezeigt,
mit dem der Abstand des Spiegelmoduls bzw. der Spiegelanordnung 110 zu
dem Abstandsmessgerät 100 ermittelt werden
kann.
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Da
die Position des Abstandsmessgeräts
in einem Bezugssystem bzw. globalen Koordinatensystem der Projektionsbelichtungsanlage 150 bzw.
entsprechender Bauteile, wie beispielsweise des Beleuchtungssystems 152,
genau bestimmbar ist bzw. durch eine entsprechende Positioniervorrichtung (nicht
gezeigt) einstellbar ist, kann durch eine exakte Positionsbestimmung
der Spiegelanordnung 110 in Bezug auf das Abstandsmessgerät 100 die
Lage der Spiegelanordnung 110 bzw. der darauf angeordneten Spiegelfacetten 111 genau
bestimmt werden. Entsprechend kann aus der Positionsbestimmung durch einen
Vergleich der Ist-Position mit der Soll-Position der Spiegelanordnung 110 auch
bestimmt werden, wie die Position der Spiegelanordnung 110 verändert werden
muss, damit die Spiegelfacetten 111 die gewünschte Position
und Ausrichtung aufweisen. Aus dem so ermittelten Justagebedarf,
d. h. der Notwendigkeit die Position und Ausrichtung der Spiegelanordnung 110 zu
verändern,
können
entsprechende Justagemaßnahmen
getroffen werden. Hierzu können
unterschiedlichste Justagemittel eingesetzt werden. Beispielsweise
können
Abstandshalter (nicht gezeigt) zusätzlich angeordnet werden oder
es können
entsprechende Aktoren betätigt
werden, die in Bezug zu der Spiegelanordnung 110 vorgesehen sind,
um durch translatorische Bewegungen oder Schwenk- bzw. Kippbewegungen
die gewünschte Position
der Spiegelanordnung 110 zu erreichen.
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Obwohl
eine Abstandsbestimmung mittels des Abstandsmessgeräts 100 auch
im Bezug auf die einzelnen Spiegelfacetten 111, insbesondere
zu einer vorher definierten Referenzspiegelfacette vorgenommen werden
kann, ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
der 2 die Spiegelanordnung 110 mit entsprechenden
Markern 112 versehen, die zum Zusammenwirken mit dem Abstandsmessgerät 100 bestimmt
sind.
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Wie
sich aus der 2b) ergibt, sind bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
an der Grundplatte der Spiegelanordnung 110, auf welcher
die Spiegelfacetten 111 montiert sind, drei Marker 112 im
Form von quaderförmigen
Körpern
vorgesehen, welche entsprechende Referenzflächen für das Abstandsmessgerät 100 bereitstellen.
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Wie
sie sich aus den 2a) und b) ergibt, können sowohl
die Flächen,
die parallel zu den Spiegelflächen
der Spiegelfacetten ausgerichtet sind, als auch die Flächen senkrecht
hierzu als Referenzflächen
für das
Abstandsmessgerät 100 Verwendung finden.
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Bei
der Abstandsmessmethode, die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt,
werden durch das Abstandsmessgerät 100 eine
Lichtquelle, wie beispielsweise der Laserstrahl 101, sowie
ein Detektor für
das reflektierte Licht (nicht dargestellt) eingesetzt, wobei über trigonometrische
Funktionen aus der Kenntnis der Position der Lichtquelle und der
Position des Detektors der Abstand zwischen dem Abstandsmessgerät 100 und
der zu vermessenden, optischen Komponente, beispielsweise der Spiegelanordnung 110,
ermittelt werden kann.
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Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
der 2 wird der Laserstrahl 101 möglichst
senkrecht auf die Referenzoberfläche
des Markers 112 eingestrahlt, so dass bei einer ideal glatten
Oberfläche
der Laserstrahl direkt in die Lichtquelle, also Laserquelle, zurück reflektiert
wird. Da es sich bei den Referenzflächen des Markers 112 jedoch
um reale Oberflächen
mit Oberflächenrauigkeiten
handelt, tritt diffuse Reflexion auf, so dass gemäß dem Lambertschen Gesetz
im Ort des Detektors (nicht gezeigt) entsprechend der reflektierten
Intensität
ein Reflexionswinkel bestimmbar ist, so dass über die oben erwähnten trigonometrische
Funktionen der Abstand des Abstandsmessgeräts von der Referenzfläche des
Markers 112 bestimmbar ist.
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Anstelle
der diffusen Reflexion kann selbstverständlich auch eine gerichtete
Reflexion eines Lichtstrahls, beispielsweise eines Laserlichtstrahls 101 eingesetzt
werden, wobei gemäß dem Reflexionsgesetz
durch Einfallswinkel und Reflexionswinkel des einfallenden Lichts
und des reflektierten Lichts, sowie unter Verwendung entsprechender
trigonometrischer Funktionen wiederum der Abstand bestimmt werden
kann.
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Anstelle
eines Lasers können
auch andere Arten von Lichtquellen Verwendung finden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand des beschriebenen Ausführungsbeispiels
detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich,
dass Abwandlungen oder Änderungen möglich sind,
ohne den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen, insbesondere
durch andersartige Kombination einzelner Merkmale oder das Weglassen
bestimmter Merkmale. Insgesamt umfasst die vorliegende Erfindung
sämtliche
Kombinationen aller vorgestellten Merkmale.