DE102014207865A1 - Kippspiegelüberwachung - Google Patents

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Rolf Freimann
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mindestens einem, vorzugsweise einer Vielzahl von um mindestens eine Achse kippbaren Elementen (9), insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, und mit einer Überwachungseinrichtung zur Bestimmung des Kippwinkels des kippbaren Elements, wobei die Überwachungseinrichtung eine Überwachungslichtquelle (12) und mindestens eine Erfassungseinrichtung für das Überwachungslicht umfasst, so dass Überwachungslicht von der Überwachungslichtquelle auf das kippbare Element gestrahlt und von der Erfassungseinrichtung erfasst werden kann, wobei das kippbare Element mindestens ein Dispersionselement oder Streuelement aufweist, welches auftreffendes Überwachungslicht streut, wobei die Erfassungseinrichtung ausgebildet ist, das gestreute Überwachungslicht zu detektieren. Außerdem betrifft die Erfindung entsprechende Verfahren zum Betrieb derartiger Vorrichtungen sowie eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Vorrichtung.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mindestens einem, vorzugsweise einer Vielzahl von um mindestens eine Achse kippbaren Elementen, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Mehrfachspiegelanordnung für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Vielzahl von verkippbaren Spiegeln, wobei jeder Spiegel um mindestens eine Achse kippbar ist und eine Reflexionsfläche aufweist, an der Arbeitslicht von einer Lichtquelle der Projektionsbelichtungsanlage in verschiedene Richtungen reflektiert werden kann. Die kippbaren Elemente oder Spiegel werden mit einer Überwachungseinrichtung zur Bestimmung der Kippwinkel der kippbaren Elemente oder Spiegel überwacht, die eine Überwachungslichtquelle und eine Erfassungseinrichtung für das Überwachungslicht umfasst, so dass Überwachungslicht von der Überwachungslichtquelle auf die kippbaren Elemente oder Spiegel gestrahlt und das an den kippbaren Elementen oder Spiegeln reflektierte oder gestreute Überwachungslicht von der Erfassungseinrichtung erfasst werden kann. Das Überwachungslicht kann dabei insbesondere unabhängig von und quer zum Arbeitslicht eines Beleuchtungssystems einer Projektionsbelichtungsanlage eingestrahlt werden. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung bzw. Mehrfachspiegelanordnung einer Projektionsbelichtungsanlage sowie eine entsprechende Projektionsbelichtungsanlage.
  • STAND DER TECHNIK
  • Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen dienen zur Herstellung von mikrostrukturierten Bauelementen mittels eines photolithographischen Verfahrens. Dabei wird eine strukturtragende Maske, das sogenannte Retikel, mit Hilfe einer Lichtquelleneinheit und einer Beleuchtungsoptik beleuchtet und mit Hilfe einer Projektionsoptik auf eine photosensitive Schicht abgebildet. Dabei stellt die Lichtquelleneinheit eine Strahlung zur Verfügung, die in die Beleuchtungsoptik geleitet wird. Die Beleuchtungsoptik dient dazu, am Ort der strukturtragenden Maske eine gleichmäßige Ausleuchtung mit einer vorbestimmten winkelabhängigen Intensitätsverteilung zur Verfügung zu stellen. Hierzu sind innerhalb der Beleuchtungsoptik verschiedene, geeignete optische Elemente vorgesehen. Die so ausgeleuchtete, strukturtragende Maske wird mit Hilfe der Projektionsoptik auf eine photosensitive Schicht abgebildet. Dabei wird die minimale Strukturbreite, die mit Hilfe einer solchen Projektionsoptik abgebildet werden kann, unter anderem durch die Wellenlänge der verwendeten Strahlung bestimmt. Je kleiner die Wellenlänge der Strahlung ist, desto kleinere Strukturen können mit Hilfe der Projektionsoptik abgebildet werden. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, Strahlung mit der Wellenlänge im Bereich von 5 nm bis 15 nm zu verwenden. Dieser Bereich wird als extrem ultravioletter (EUV) Wellenlängenbereich bezeichnet.
  • Bei Beleuchtungssystemen, die in entsprechenden Projektionsbelichtungsanlagen beispielsweise im Wellenlängenbereich des extrem ultravioletten Spektrums, also bei Wellenlängen im Bereich von beispielsweise 13 nm arbeiten, werden Facettenspiegelanordnungen in einer Feldebene eingesetzt, die aus einer Vielzahl von verkippbaren Spiegeln, den Feldfacettenspiegeln, bestehen. Die Facettenspiegel, die um mindestens eine Achse, meist aber um zwei quer zueinander angeordnete Achsen verkippbar sind, bestimmen die Intensitätsverteilung in einer Pupillenebene, die wiederum optisch konjugiert zur Eintrittspupillenebene der Projektionsoptik ist, sodass die Intensitätsverteilung der Strahlung in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems die winkelabhängige Intensitätsverteilung der Strahlung im Bereich des Objektfeldes bestimmt.
  • Aus diesem Grund muss die Einstellung der Facettenspiegel, also deren Ausrichtung, exakt gewählt werden. Folglich ist es auch wichtig, dass die Einstellung bzw. Ausrichtung der Spiegel, also deren Verkippungswinkel um eine oder zwei senkrecht zueinander stehende Kippachsen, genau bestimmt werden kann. Deshalb sind auch im Stand der Technik bereits Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung der Kippwinkel von Spiegelanordnungen beschrieben. Beispiele hierfür sind in der DE 10 2009 009 372 A1 , DE 10 2009 052 739 A1 WO 2008/095695 A2 und der WO 2010/008993 A1 gegeben.
  • Allerdings besteht trotz der vorgeschlagenen Lösungen weiterhin der Bedarf an einem verbesserten Überwachungssystem, welches die Kippwinkel der kippbaren Feldfacettenspiegel schnell und hochpräzise erfassen kann, um in Steuer- und/oder Regelkreisen zur Kippwinkelregelung der Feldfacetten verwendet zu werden. Darüber hinaus muss darauf geachtet werden, dass sich das entsprechende Überwachungsverfahren bzw. das korrespondierende Überwachungssystem hinsichtlich der Vakuumtauglichkeit, der Materialverträglichkeit usw. in das Beleuchtungssystem integrieren lässt.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Überwachungseinrichtung bzw. eine Mehrfachspiegelanordnung mit einer Überwachungseinrichtung für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, insbesondere eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welches ein geeignetes Überwachungssystem zur Bestimmung der Ausrichtung von verkippbaren Spiegeln oder allgemein kippbaren Elementen aufweist. Darüber hinaus soll ein entsprechendes Betriebsverfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung oder Mehrfachspiegelanordnung angegeben werden. Die Überwachungseinrichtung bzw. das Betriebsverfahren sollen eine hochpräzise und schnelle Messung der Ausrichtung der kippbaren Elemente und insbesondere der Feldfacettenspiegel ermöglichen und einfach in das Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage integrierbar sein.
  • TECHNISCHE LÖSUNG
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Der Anspruch 20 hat weiterhin eine entsprechend ausgestattete Projektionsbelichtungsanlage zum Gegenstand. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, als Überwachungslicht ein breitbandiges Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen (weißes Licht) zu verwenden, welches durch ein Dispersionselement an einem kippbaren Element oder Spiegel in seine spektralen Bestandteile zerlegt, also in Lichtbündel mit unterschiedlichen Wellenlängen aufgespaltet wird, so dass auf Grund der spektralen Zerlegung eines durch das Dispersionselement aufgespalteten Überwachungslichtstrahls eine Bestimmung der Verkippung bzw. Ausrichtung eines kippbaren Elements oder Spiegels möglich ist. Unter Dispersionselement wird somit bei der vorliegenden Erfindung ein Element verstanden, welches geeignet ist ein breitbandiges Licht (weißes Licht) in Lichtbündel unterschiedlicher Wellenlängen (Spektralfarben) zu zerlegen. Ein Beispiel hierfür sind optische Gitter.
  • Die aufgespalteten Lichtbündel bzw. die Spektralfarben können vorzugsweise automatisiert erfasst und ausgewertet werden, wozu bei einer entsprechenden Überwachungseinrichtung zur Bestimmung der Kippwinkel von kippbaren Elementen eine Erfassungseinrichtung vorgesehen wird, die das durch das Dispersionselement modifizierte Licht entsprechend der Wellenlängen detektieren kann. Die Überwachungseinrichtung kann hierbei so ausgebildet sein, dass das in Spektralfarben zerlegte Überwachungslicht automatisch detektiert und aus dem Detektionsergebnis automatisiert die Ausrichtung der entsprechenden Spiegel bzw. die Verkippwinkel bestimmt werden können. Die Überwachungseinrichtung kann hierzu eine entsprechend eingerichtete Datenverarbeitungsanlage umfassen.
  • Als Dispersionselement kann ein sogenanntes Littrow-Gitter Verwendung finden, welches an dem zu überwachenden kippbaren Element angeordnet ist. Bei einem Littrow-Gitter wird eine Gitterstruktur, z. B. in Form von Ausnehmungen, Vertiefungen oder Furchen und dazwischen angeordneten Stegen, die sich periodisch beabstandet zueinander und parallel zueinander erstrecken, so ausgebildet, dass unter einen bestimmten Einfallswinkel auftreffendes Überwachungslicht nach Beugung am Gitter genau entgegengesetzt reflektiert wird, wobei das genau zur Einfallsrichtung entgegengesetzt reflektierte Licht als Littrow-Reflex bezeichnet wird.
  • Bei Verwendung eines breitbandigen Überwachungslichts mit einem entsprechenden Wellenlängenspektrum weist der Littrow-Reflex, der unter der der Einfallsrichtung entgegengesetzten Reflexionsrichtung beobachtet wird, eine charakteristische Wellenlänge auf. Wird das zu überwachende kippbare Element mit dem Littrow-Gitter verkippt, so wird unter der der Einfallsrichtung entgegengesetzten Reflexionsrichtung ein Littrow-Reflex mit einer veränderten Wellenlänge beobachtet, die zur Bestimmung des Verkippungswinkels des kippbaren Elements herangezogen werden kann. Die zu überwachende Verkippung kann hierbei vorteilhafter Weise um eine Kippachse erfolgen, die parallel zur länglichen Erstreckung der Gitterstrukturen in Form der Ausnehmungen und Stege des Littrow-Gitters angeordnet ist.
  • Sollen Verkippungen um zwei unabhängige Kippachsen überwacht bzw. ermittelt werden, so können zwei Littrow-Gitter mit zueinander entsprechend verdrehter Orientierung an dem kippbaren Element angeordnet werden. Vorzugsweise sind die Littrow-Gitter mit ihren länglichen Gitterstrukturen um 90° zueinander verdreht angeordnet, um Verkippungen um zwei senkrecht zueinander angeordnete Kippachsen ermitteln, bestimmen und überwachen zu können. Entsprechend können auch zwei oder mehr Überwachungseinrichtungen mit jeweils einer Überwachungslichtquelle und jeweils einer Erfassungseinrichtung bzw. zumindest zwei oder mehr Erfassungseinrichtungen vorgesehen werden, die jeweils den einzelnen Littrow-Gittern an dem kippbaren Element zugeordnet sind.
  • Die Littrow-Gitter mit unterschiedlicher Orientierung zueinander können als separate Gitter an einem zu überwachenden kippbaren Element angeordnet sein, oder in einem Kreuzgitter integriert sein, bei welchem die entsprechenden Gitterstege bzw. Ausnehmungen quer, insbesondere senkrecht zueinander verlaufen und einander entsprechend schneiden.
  • Die Überwachungseinrichtung kann mindestens einen Filter aufweisen, der eine Änderung der Wellenlänge des Überwachungslichts in eine Änderung der Lichtintensität umsetzt, damit die Erfassungseinrichtung keine Wellenlängenänderungen, sondern Intensitätsänderungen messen kann. Der Filter kann hierzu sowohl im Bereich der Überwachungslichtquelle oder einer dieser zugeordneten entsprechenden Beleuchtungsoptik angeordnet sein, als auch im Bereich der Erfassungseinrichtung.
  • Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, für den unabhängig und in Kombination mit anderen Aspekten der Erfindung Schutz begehrt wird, wird eine Vorrichtung zur Bestimmung, Ermittlung und/oder Überwachung von Verkippungen kippbarer Elemente vorgeschlagen, bei welcher an einem kippbaren Element ein Streuelement angeordnet ist, welches auf dem Streuelement auftreffendes Überwachungslicht richtungsabhängig mit unterschiedlicher Intensität streut, sodass die Erfassungseinrichtung eine richtungsabhängige Intensitätsverteilung detektieren und damit auf den Kippstatus des kippbaren Elements schließen kann. Damit ist bei einer derartigen Ausführungsform unter Verwendung eines Streuelements, welches richtungsabhängig mit unterschiedlicher Intensität streut, keine Umsetzung einer Wellenlängenänderung des Überwachungslichts in Intensitätsänderungen des Überwachungslichts mehr notwendig, wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform.
  • Das Streuelement kann ein asymmetrisches optisches Element sein, das an dem kippbaren Element angeordnet ist und von dem Überwachungslicht be- bzw. durchstrahlt wird. Die bei der Be- bzw. Durchstrahlung mit Überwachungslicht auftretende Mie-Streuung mit streuwinkelabhängiger Intensitätsverteilung kann wiederum zur Bestimmung des Kippwinkels bzw. der Orientierung eines kippbaren Elements Verwendung finden.
  • Die Überwachungseinrichtung kann eine Abbildungsoptik umfassen, mit der die kippbaren Elemente auf einen ortsauflösenden Intensitätsdetektor, insbesondere eine CCD-Kamera, abgebildet werden, sodass jedem kippbaren Element ein Bereich des Intensitätsdetektors, beispielsweise ein Pixelbereich einer CCD-Kamera zugeordnet ist. Damit können eine Vielzahl von kippbaren Elementen, wie Spiegel einer Facettenspiegelanordnung gleichzeitig überwacht und die Kippwinkel bzw. die Orientierung der kippbaren Elemente gleichzeitig ermittelt werden, wenn beispielsweise die in den einzelnen Bereichen eines ortsauflösenden Intensitätsdetektors gemessenen Lichtintensitäten über eine automatisierte Auswertungseinheit ausgewertet bzw. mittels einer Datenverarbeitungsanlage die entsprechenden Kippwinkel bestimmt werden. Die Erfassungsgeschwindigkeit wird dabei lediglich durch die Aufnahmegeschwindigkeit des Detektors und/oder die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Auswerteeinheit oder Datenverarbeitungsanlage bestimmt.
  • Durch die Abbildungsoptik der Erfassungseinrichtung wird die winkelabhängige Intensitätsverteilung des Überwachungslichts nach Streuung am Streuelement bzw. der Littrow-Reflex bei Verwendung eines Littrow-Gitters in Richtung des Detektors auf diesem abgebildet, sodass bei einem ortsaufgelöstem Intensitätsdetektor die jeweilige charakteristische Intensitätsverteilung eines entsprechenden kippbaren Elements in dem zugehörigen Bereich des Intensitätsdetektors erfasst werden kann.
  • Bei Verwendung eines Littrow-Gitters kann eine Blende in der Abbildungsoptik vorgesehen sein, die so ausgebildet und angeordnet ist, dass möglichst nur der Littrow-Reflex passieren kann, während anderes, reflektiertes Überwachungslicht ausgeblendet wird. Allerdings ist es selbstverständlich, dass die durch die Blende definierte numerische Apertur der Erfassungseinrichtung ausreichend groß bemessen sein muss, um den Littrow-Reflex mit ausreichender Intensität erfassen zu können. Beispielsweise wird bei einer seitlichen Beobachtung des kippbaren Elements durch die Erfassungseinrichtung, bei dem also das Bild des kippbaren Elements nicht senkrecht zur optischen Achse, sondern schräg dazu liegt, eine entsprechend seitliche Verkippung des kippbaren Elements auch dazu führen, dass der Littrow-Reflex eine seitliche Strahlablage erfährt, die durch die Erfassungseinrichtung berücksichtigt werden muss, sodass also die Blende ausreichend groß hinsichtlich ihrer Blendenöffnung dimensioniert werden muss.
  • Bei einer seitlichen Überwachung bzw. Abbildung, bei der also das zu überwachende kippbare Element bzw. eine entsprechende Vielzahl von kippbaren Elementen, wie beispielsweise Spiegelelemente einer Facettenspiegelanordnung, schräg zur Bildebene des Detektors der Erfassungseinrichtung liegen, wie dies unter Umständen durch konstruktive Vorgabe erforderlich sein kann, kann die Abbildungsoptik so ausgebildet sein, dass sie die Scheimpflug-Bedingungen erfüllt, sodass trotz schräger Anordnung des im Detektor zu erfassenden Bildes der zu überwachenden, kippbaren Elemente diese scharf abgebildet werden.
  • Die Abbildungsoptik kann weiterhin so ausgebildet sein, dass die kippbaren Elemente verkleinert auf den Detektor der Erfassungseinrichtung abgebildet werden. Dadurch ist es zum einen möglich, den Detektor der Erfassungseinrichtung in einer größeren Entfernung von dem zu überwachenden kippbaren Element anzuordnen, und zum anderen kann bei der Überwachung einer Vielzahl von kippbaren Elementen das Feld von kippbaren Elementen, wie beispielsweise eine Facettenspiegelanordnung, auf einen einzigen ortsaufgelösten Detektor abgebildet werden, der typischerweise eine kleinere Dimension der Detektionsfläche aufweist, als die räumliche Ausdehnung des Feldes der kippbaren Elemente.
  • Darüber hinaus kann die Abbildungsoptik eine Teleobjektiv aufweisen, um den Bauraum der Erfassungseinrichtung bestehend aus Detektor, wie beispielweise Kamera, Okular, Blende, Filter und Objektiv möglichst klein zu halten und diese in einem möglichst großen Abstand vom zu überwachenden kippbaren Element anordnen zu können.
  • Die Überwachungseinrichtung kann neben der Erfassungseinrichtung eine Überwachungslichtquelle und eine Beleuchtungsoptik umfassen, wobei die Beleuchtungsoptik so ausgebildet ist, dass die kippbaren Elemente von mindestens einem kollimierten Lichtbündel bestrahlt werden. Durch eine kollimierte Beleuchtung des oder der kippbaren Elemente wird eine definierte Beleuchtung des oder der Dispersions- oder Streuelemente erreicht.
  • Für den Fall, dass die zu überwachenden kippbaren Elemente Spiegel einer Spiegelanordnung sind, kann bei Ausbildung des Dispersionselement als Gitter das Gitter in zumindest einem Teil der Spiegeloberfläche, beispielsweise einer Spiegelbeschichtung, ausgebildet sein.
  • Mit den vorgestellten Vorrichtungen bzw. den zugrunde liegenden Verfahren kann die Orientierung von kippbaren Elementen bezüglich der Verkippung um eine oder mehrere Kippachsen bestimmt, ermittelt und überwacht werden. Dies schließt verschiedene Arten und Grade der Überwachung ein, wie beispielsweise die Feststellung, ob eine kippbares Element in einem von zwei vorgegebenen Kippzuständen angeordnet ist, über die Feststellung, dass eine Abweichung von einer Sollposition vorliegt, bis hin zu einer absoluten Bestimmung eines gerade vorliegenden, insbesondere beliebigen Kippwinkels.
  • Insbesondere können die entsprechenden Verfahren auch zur Kalibrierung einer Steuerung des mindestens einen kippbaren Elements verwendet werden, sodass nach der Kalibrierung der Steuerung diese das oder die kippbaren Elemente entsprechend der Kalibrierung steuern kann, ohne dass es einer weiteren unmittelbaren Überwachung der kippbaren Elemente bzw. eine Bestimmung der Kippwinkel bedarf. So kann beispielsweise ein kippbares Element in einem Kippwinkelbereich schrittweise um entsprechende Teile des Kippwinkelbereichs verkippt werden, wobei die zugehörigen Kippwinkel durch die entsprechenden Überwachungsverfahren oder Überwachungseinrichtungen ermittelt werden und die Steuerungsdaten für die entsprechenden Kippwinkel gespeichert werden, sodass nach diesen gespeicherten Daten die Steuerung der kippbaren Elemente erfolgen kann. Die Kalibrierung kann in festgelegten Zeitintervallen oder bei Feststellung von Abweichungen wiederholt werden.
  • Darüber hinaus können die vorgestellten Überwachungsverfahren bzw. Überwachungseinrichtungen auch dazu verwendet werden, dass eine Verkippung des oder der kippbaren Elemente relativ zur Überwachungseinrichtung um eine Drehachse, die sich von den vorgegebenen Kippachsen des oder der kippbaren Elemente unterscheidet, ermittelt werden kann. Kommt es so beispielsweise durch Erschütterungen oder sonstige äußere Einflüsse zu einer Missorientierung des oder der kippbaren Elemente relativ zur Überwachungseinrichtung, so kann dies durch Veränderung der Intensitätsmaxima in den zugeordneten Bereichen des ortsauflösenden Intensitätsdetektors ermittel werden. Anstelle einer Intensitätsveränderung bei gleichbleibender Intensitätsverteilung, die auch als Bildschwerpunktlage des abgebildeten kippbaren Elements bezeichnet werden kann, kommt es bei einer Änderung der Ausrichtung bzw. Orientierung des kippbaren Elements oder einer Anordnung aus kippbaren Elementen an sich zu einer Verschiebung der Intensitätsverteilung bzw. Bildschwerpunktlage im Aufnahmebereich des ortsauflösenden Intensitätsdetektors, die über den Intensitätsdetektor erfasst werden kann. Damit lässt sich eine Positionsveränderung der kippbaren Elemente an sich, beispielsweise der Facettenspiegelanordnung gegenüber der Überwachungseinrichtung ermitteln.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
  • 1 eine Darstellung einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage;
  • 2 eine Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung;
  • 3 eine Seitenansicht eines kippbaren Elements mit einem Littrow-Gitter zum Zusammenwirken mit der Überwachungseinrichtung;
  • 4 eine Detaildarstellung einer Spiegelbeschichtung mit einem Littrow-Gitter entsprechend der Darstellung der 3;
  • 5 eine Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Überwachungseinrichtung aus 2;
  • 6 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung;
  • 7 eine Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung;
  • 8 eine dreidimensionale Darstellung der Anordnung von zwei Überwachungseinrichtungen gemäß der vorher dargestellten Ausführungsformen zur Überwachung eines Spiegelfeldes;
  • 9 eine dreidimensionale Darstellung der Anordnung einer einzigen Überwachungseinrichtung zur Überwachung eines Spiegelfeldes;
  • 10 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines kippbaren Elements zur Verwendung in einer Überwachungseinrichtung gemäß den vorher vorgestellten Ausführungsbeispielen; und in
  • 11 eine Seitenansicht eines kippbaren Elements in einer weiteren Ausgestaltung zur Verwendung mit einer Überwachungseinrichtung.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
  • Die 1 zeigt eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage 1 mit einer Beleuchtungsoptik 3 und einer Projektionsoptik 5. Die Beleuchtungsoptik 3 umfasst eine Beleuchtungslichtquelle, die als Baueinheit 2 dargestellt ist, ein erstes optisches Element 7 mit einer Mehrzahl von reflektiven, ersten Facettenelementen 9 und ein zweites optisches Element 11 mit einer Mehrzahl von zweiten, reflektiven Facettenelementen 13. Im Lichtweg nach dem zweiten optischen Element 11 sind weitere optische Elemente angeordnet, die schematisch in der Baueinheit 4 aufgenommen sind und das Arbeitslicht der Projektionsbelichtungsanlage 1 auf das Objektfeld 21 in der Objektebene 8 lenken.
  • Am Ort des Objektfeldes 21 ist eine reflektive, strukturtragende Maske angeordnet, die mit Hilfe der Projektionsoptik 5 in die Bildebene 6 abgebildet wird.
  • Die Aufgabe der zweiten Facettenelemente 13 und der nachfolgenden Optik, die mehrere Spiegel umfasst, ist es, die ersten Facettenelemente 9 überlagernd auf das Objektfeld 21 abzubilden. Hierzu weisen die zweiten reflektiven Facettenelemente 13 eine reflektive, optische Fläche mit einem Normalenvektor auf, dessen Richtung die Orientierung der reflektiven, optischen Fläche im Raum festlegt. Für jedes zweite Facettenelement 13 ist die Richtung des Normalenvektors so gewählt, dass das ihm zugeordnete erste Facettenelement 9 auf das Objektfeld 21 in der Objektebene abgebildet wird. Da die ersten Facettenelemente 9 auf das Objektfeld 21 abgebildet werden, entspricht die Form des ausgeleuchteten Objektfeldes 21 der äußeren Form der ersten Facettenelemente 9. Die äußere Form der ersten Facettenelemente 9 wird daher üblicherweise derart bogenförmig gewählt, dass die langen Berandungslinien des ausgeleuchteten Objektfeldes 21 im Wesentlichen kreisbogenförmig um die optische Achse der Projektionsoptik 5 verlaufen.
  • Die 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Überwachungseinrichtung 10, wie sie zur Bestimmung der Kippwinkel bzw. der Ausrichtung der Spiegel 9 der Facettenspiegelanordnung 7 in der Projektionsbelichtungsanlage 1 aus 1 eingesetzt werden kann.
  • Die Überwachungseinrichtung 10 umfasst eine Beleuchtungseinheit 12, die ein breitbandiges Licht zur Verfügung stellt, d. h. ein Licht mit einem ausreichen großen Wellenlängenspektrum. Das Licht der Beleuchtungseinheit 12 wird über einen Umlenkspiegel 14 und das Objektiv 15 als kollimiertes Lichtbündel, also mit im Wesentlichen parallelen Lichtstrahlen, auf die zu überwachenden kippbaren Elemente in Form der Spiegelelemente 9 der Facettenspiegelanordnung 7 gelenkt. Jeder Spiegel 9 umfasst ein Littrow-Gitter, welches nachfolgend noch näher beschrieben wird und welches bei der Streuung und Reflexion des Überwachungslichts aus der Beleuchtungseinheit 12 zu einer Dispersion, d. h. einer spektralen Aufspaltung des Überwachungslichtstrahls 20, führt.
  • Das Littrow-Gitter ist an dem Spiegel 9 so angeordnet, dass das Licht einer bestimmten Wellenlänge genau entgegengesetzt zur Einstrahlrichtung rückwärts gebeugt, also praktisch reflektiert wird. Dieser reflektierte Lichtstrahl 22 wird als Littrow-Reflex bezeichnet und dient zur Bestimmung des Kippwinkels des Spiegels 9, indem der Littrow-Reflex in einem ortsauflösenden Detektor 16 detektiert wird. Hierzu ist eine Erfassungseinrichtung mit einer Abbildungsoptik vorgesehen, mit der der Spiegel 9 auf den ortsauflösenden Intensitätsdetektor in Form einer CCD(charge-coupled device)-Kamera 16 abgebildet wird. Die Erfassungseinrichtung umfasst somit die Kamera 16 und die Abbildungsoptik, die wiederum ein Objektiv 15, eine Blende 17, ein Okular 18 und einen Kantenfilter 19 aufweist.
  • Um möglichst nur den Littrow-Reflex 22, der genau entgegengesetzt zum einfallenden Überwachungslicht reflektiert wird, für die Überwachung zu verwenden und andere reflektierte Lichtstrahlen 23 mit anderen Wellenlängen möglichst von der Überwachung auszuschließen, ist eine Blende 17 vorgesehen, die soweit möglich andere reflektierte Lichtstrahlen mit Ausnahme des Littrow-Reflexes 22 ausblendet. Die Blende 17 zur Begrenzung der numerischen Apertur der Erfassungseinrichtung für das Überwachungslicht ist in der Brennebene des Objektivs 15 angeordnet. Neben einer Blende können auch andere Einrichtungen zur Begrenzung der numerischen Apertur der Erfassungseinrichtung vorgesehen sein.
  • Wie bereits oben erläutert, umfasst die Erfasssungseinrichtung eine Kamera 16, beispielsweise eine CCD-Kamera (charged-coupled device CCD), die das reflektierte Überwachungslicht, welches die Blende 17 passiert hat, empfängt.
  • Vor dem Auftreffen auf die Kamera 16 durchläuft das reflektierte Überwachungslicht ein Okular 18 sowie einen Kantenfilter 19, der die bestimmte Wellenlänge des Littrow-Reflexes 22 in einen bestimmten Intensitätswert des mit der Kamera 16 erfassten Lichts umsetzt. Der Kantenfilter filtert abhängig von der Wellenlänge des Lichts Teile des Lichts aus, sodass nach Durchlaufen des Kantenfilters das Licht in Abhängigkeit der Wellenlänge eine bestimme Intensität aufweist, die von einer Kamera 16 gemessen werden kann.
  • Die Funktionsweise der Überwachungseinrichtung 10 ist somit derart, dass das Überwachungslicht der Beleuchtungseinheit 12 in einem kollimierten Strahl 20 auf das verkippbare Element in Form eines Spiegels 9 gelenkt wird und bei der rückwärts gerichteten Beugung des Lichts an einem Littrow-Gitter ein Littrow-Reflex 22 erzeugt wird, der genau entgegengesetzt zum eingestrahlten Licht reflektiert wird. Dieser Littrow-Reflex 22 weist eine definierte Wellenlänge auf, die sich mit der Kippstellung des Spiegels 9 ändert. Da das reflektierte Licht in Form des Littrow-Reflexes 22 einen Kantenfilter 19 durchläuft, ist die Intensität des von der Kamera 16 erfassten reflektierten Lichts ebenfalls abhängig von der Kippstellung des Spiegels 9, da bei unterschiedlichen Kippstellungen der Littrow-Reflex 22, also das von der Kamera 16 erfasste, reflektierte Licht unterschiedliche Wellenlängen aufweist und der Kantenfilter 19 entsprechend der unterschiedlichen Wellenlängen unterschiedlich viel Licht herausfiltert, sodass sich abhängig von der Kippstellung des Spiegels 9 Intensitätsunterschiede ergeben, die von der Kamera 16 erfasst werden.
  • Bei der gleichzeitigen Überwachung einer Mehrzahl von kippbaren Elementen, wie von Spiegeln 9 einer Facettenspiegelanordnung 7, erfolgt die örtliche getrennte Überwachung der Vielzahl von Spiegeln 9 durch die ortsaufgelöste Messung der Intensität in der Kamera 16 und die Abbildung der Spiegel 9 durch die Überwachungseinrichtung 10 bzw. deren Abbildungsoptik in die Kamera 16, so dass jedem Spiegel 9 ein Bereich des ortsaufgelösten Detektors zugeordnet ist.
  • Die 3 zeigt einen Spiegel 9 mit einem Littrow-Gitter 35, welcher bei der Überwachungseinrichtung 10 Verwendung finden kann.
  • Der Spiegel 9 umfasst auf einem Kippspiegelsubstrat 46 eine Spiegelbeschichtung 29, die aus einer Vielzahl von alternierend angeordneten Schichten 32, 33 aus unterschiedlichen Materialien gebildet ist. In dieser Spiegelbeschichtung 29 ist das Littrow-Gitter 35 durch Einbringen von periodisch angeordneten, parallel zueinander verlaufenden geraden Ausnehmungen 38 und dazwischen angeordneten Stegen 39 ausgebildet. Wie in der Darstellung der 3 gezeigt, verlaufen die länglichen Ausnehmungen 38 bzw. die Stege 39 senkrecht zur Bildebene und parallel zu der Drehachse, um die der Spiegel 9 verkippt wird. Die Kippbewegung wird entsprechend durch den Doppelpfeil 45 angezeigt.
  • Das Überwachungslicht wird seitlich auf das Littrow-Gitter 35 eingestrahlt, wobei das Littrow-Gitter 35 so ausgebildet ist, dass der Littrow-Reflex 22 mit einer wesentlichen Lichtintensität genau entgegengesetzt zur Einstrahlrichtung reflektiert wird, wie dies mit dem geraden Doppelpfeil zur Darstellung des Littrow-Reflexes gezeigt ist. Neben dem Littrow-Reflex 22 wird das breitbandige Überwachungslicht zusätzlich mit anderen Wellenlängen in andere Richtungen reflektiert, wie durch die Pfeile 36 gezeigt ist.
  • Aus der 3 ergibt sich, dass das EUV-Arbeitslicht, mit dem die Projektionsbelichtungsanlage 1 betrieben wird und das von den Spiegelelementen 9 reflektiert werden soll, ebenfalls auf die Spiegelbeschichtung 29 auftrifft und dort reflektiert wird, wie dies durch den einfallenden Strahl 30 und den reflektierten Strahl 31 gezeigt ist. Im Bereich des Littrow-Gitters 35 findet aufgrund der Struktur des Littrow-Gitters 35 eine geringere Reflexion des EUV-Arbeitslichts statt, was jedoch insgesamt auf Grund des beschränkten Bereichs des Littrow-Gitters die Verwendung des Spiegels 9 nicht beeinträchtigt.
  • Darüber hinaus ist in der 3 zu erkennen, dass das eingestrahlte Überwachungslicht und der reflektierte Littrow-Reflex 22 sowie das eingestrahlte EUV-Arbeitslicht 30 und das reflektierte EUV-Arbeitslicht 31 unterschiedliche Strahlrichtungen aufweisen, sodass eine gegenseitige Beeinträchtigung vermieden werden kann. Wie sich insbesondere aus der 3 auch ergibt, wird das Überwachungslicht nicht senkrecht auf das Littrow-Gitter 35 eingestrahlt, sondern seitlich schräg.
  • Die 4 zeigt die Situation am Littrow-Gitter 35 im Detail. Der Doppelpfeil mit durchgezogener Linie zeigt zum einen das einfallende Licht als auch den Littrow-Reflex 22. Der Winkel i zwischen der Normalen auf der Spiegelbeschichtung 29 mit den alternierenden Schichten 32 und 33 und dem Littrow-Reflex beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel beispielsweise 60°.
  • Das einfallende Überwachungslicht wird in nullter Ordnung gemäß dem gestrichelt dargestellten Pfeil 37 sowie in weiteren Beugungsordnungen m = –1, m = 1, m = 2 etc. gemäß den Pfeilen 36 gestreut. Der Littrow-Reflex 22 weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 4 die Beugungsordnung m = 3 auf.
  • Für die Auslegung des Littrow-Gitters wird die Gittergleichung der Beugung an einem Gitter in Reflexion mit der Annahme des Brechungsindex des Umgebungsmediums gleich 1 zugrunde gelegt. Damit gilt: sin(i) + sin(i ' / m) = m· λ / ρ wobei i der Einfallswinkel, i' der Reflexionswinkel, m die Beugungsordnung, λ die Wellenlänge und ρ die Gitterkonstante bzw. die Periode der Ausnehmungen 38 bzw. Stege 39 des Littrow-Gitters 35 sind.
  • Da für den Littrow-Reflex 22 gilt, dass der Einfallswinkel i gleich dem Reflexionswinkel i' ist, ergibt sich 2·sin(i) = m· λ / ρ
  • Damit ergibt sich für die reflektierte Wellenlänge λ(i) = 2ρ / m·sin(i) und für die Sensitivität dλ / di = λ / tan(i)
  • In linearer Näherung beträgt damit die relative Wellenlängenverschiebung des Littrow-Reflexes bei kleiner Verkippung um einen Winkel Δi: Δλ / λ = 1 / tan(i)·Δi
  • Wie sich ergibt, ist die Sensitivität aufgrund des vorgegebenen Einfallswinkels und der vorgegebenen Wellenlänge unabhängig von der Gitterkonstante bzw. Periode ρ, weil das Verhältnis ρ zu m festgelegt ist. Allerdings lässt sich die Periode ρ bei gleichbleibender Sensitivität bei Übergang zu höheren Beugungsordnungen vervielfachen.
  • Für die Auslegung des Littrow-Gitters ergibt sich beispielhaft bei einer mittleren Wellenlänge des verwendeten Untersuchungslichts von λ = 600 nm in einem Einfallswinkel von i = 60° sowie einer Littrow-Beugungsordnung von m = 3 eine Gitterkonstante bzw.
  • Periode ρ = 1,04 μm und eine Steg- bzw. Ausnehmungsdichte von 1 / ρ = 962 lp / mm .
  • Die relative Wellenlängenverschiebung beträgt bei kleinen Winkeln somit Δλ / λ = λi / 1,73 sodass sich für einen Kippwinkel Δi = 0,1 rad eine Wellenlängenverschiebung Δλ von 35 nm ergibt.
  • Für das Littrow-Gitter 35, welches als zweistufig-binäres Phasengitter in Reflexion betrieben wird, kann die Tiefe der Ausnehmungen 38 in etwa zu einem Viertel der verwendeten Wellenlänge des Untersuchungslichts bestimmt werden, also bei einer mittleren Wellenlänge des Untersuchungslichts von 600 nm mit einer Tiefe von 150 nm. Da die Reflexionsbeschichtung 29 alternierende Schichten 32, 33 mit einer Dicke in der Größenordnung der halben EUV-Wellenlänge aufweist und ca. 30 bis 50 Paare von entsprechenden alternierenden Schichten 32 und 33 umfasst, verbleibt, wie in 4 gezeigt ist, im Bereich der Ausnehmungen 38 ein Rest der Reflexionsbeschichtung 29, sodass auch im Bereich des Littrow-Gitters weiterhin EUV-Licht reflektiert werden kann. Durch Verringerung des Tiefe der Ausnehmungen 38 kann die Reflektivität des EUV-Lichts erhöht werden, wobei allerdings der Beugungswirkungsgrad für das Untersuchungslicht reduziert wird. Entsprechend kann durch Einstellung der Tiefe der Ausnehmungen 38 bzw. der Höhe der Stege 39 eine Optimierung dahingehend durchgeführt werden, dass ausreichend EUV-Reflektivität bereitgestellt wird und andererseits ausreichend reflektiertes Licht des Untersuchungslichts für die Auswertung und Messung zur Verfügung steht.
  • Die 5 zeigt mit einem Diagramm, in welchem die Intensität des Lichts gegenüber der Wellenlänge λ aufgetragen ist, das Wirkungsprinzip der Überwachungseinrichtung 10.
  • In der 5 ist dargestellt, dass der Littrow-Reflex 41 bei einer bestimmten Wellenlänge ein Maximum aufweist, während reflektiertes Licht mit anderen Wellenlängen nur eine geringe Intensität in Richtung der Erfassungseinrichtung besitzt (Kurve 40). Zugleich ist dargestellt, dass der Kantenfilter 19 eine Filter-Kennlinie 42 im Bereich des Littrow-Reflexes 41 aufweist, bei der ausgehend von einem Bereich niedriger Lichtintensität der durchgelassenen Lichtstrahlung die Intensität des durch den Kantenfilter 19 hindurchgehenden Lichts mit zunehmender Wellenlänge ansteigt bis sie in einen stationären Bereich hoher Transmission mündet. Verschiebt sich durch die Verkippung des Spiegels 9 der Littrow-Reflex 41 bezüglich der Wellenlänge λ, wie dies durch den Doppelpfeil 43 angedeutet ist, so liegt der Littrow-Reflex 41 in einem anderen Bereich der Transmission des Kantenfilters 19, sodass sich an der Erfassungseinrichtung in Form der Kamera 16 ein Intensitätsunterschied ergibt.
  • Die Verschiebung der Mittenwellenlänge des Littrow-Reflexes 41 ist durch die Begrenzung der Kippwinkelspannweite des kippbaren Elements bzw. Spiegels 9 gegeben und durch die strichlinierten Linien im Diagramm der 5 gezeigt.
  • Die spektrale Breite des Littrow-Reflexes 41, die ebenfalls durch strichlinierte Linien und den dazwischen angeordneten Doppelpfeil 44 dargestellt ist, ist dispersionsbedingt und hängt von der numerischen Apertur der Erfassungseinrichtung für das reflektierte Untersuchungslicht ab und vergrößert sich entsprechend mit der numerischen Apertur.
  • Zwar ist es wünschenswert, die numerische Apertur der Erfassungseinrichtung möglichst klein auszubilden, um die spektrale Breite des Littrow-Reflexes 41 klein zu halten, um dadurch im Zusammenwirken mit dem Kantenfilter 19 definierte Intensitätsunterschiede zu erhalten, aber gleichzeitig ist zu berücksichtigen, dass ausreichend Intensität des zu messenden Lichts zur Verfügung stehen muss und dass durch bauliche Gegebenheiten die numerische Apertur ausreichend groß dimensioniert werden muss. Beispielsweise erfordert die üblicherweise notwendige seitliche Beobachtung der kippbaren Elemente bzw. Spiegel 9 mittels der Überwachungseinrichtung 10, um Beeinflussungen des Arbeitslichts der EUV-Projektionsbelichtungsanlage zu vermeiden, eine gewisse Mindestgröße der numerischen Apertur der Erfassungseinrichtung. Ist nämlich die Überwachungseinrichtung derart angeordnet, dass eine Verkippung des kippbaren Elements bzw. des Spiegels 9 eine gewisse seitliche Komponente aufweist, so wird der Littrow-Reflex 22 der 4 die Bildebene verlassen und durch eine ausreichende Größe der numerischen Apertur der Erfassungseinrichtung muss sichergestellt werden, dass auch ein seitlich auswandernder, reflektierter Strahl für die Überwachung noch zur Verfügung steht.
  • Der Aperturdurchmesser der Blendenöffnung der Blende 17 muss deshalb so gewählt werden, dass die Kamera 16 in einem Abstand d zum Spiegel 9 die seitliche Strahlablage Δγ = 2·Δi·d berücksichtigt. Entsprechend sollte der Aperturdurchmesser der Erfassungseinrichtung wenigstens das Doppelte der seitlichen Strahlablage größer sein als die durch die Überwachungseinrichtung 10 bzw. deren Abbildungsoptik in die Kamera 16 abgebildete Spiegelanordnung.
  • Die 6 zeigt eine weitere Überwachungseinrichtung 50 mit einer veränderten Abbildungsoptik, um die Kamera 55 in größerer Entfernung von dem zu überwachenden Spiegel 9 anordnen zu können. Der grundsätzliche Aufbau mit dem Objektiv 51, der Blende 52 sowie dem Okular 53 und dem Kantenfilter 54 ist identisch zu dem Aufbau der Überwachungseinrichtung 10 und bedarf deshalb keiner weiteren Erläuterung. Allerdings wird die Brennweite des Objektivs 51 größer gewählt, als die Brennweite des Okulars 53, sodass der Spiegel 9 verkleinert auf die Kamera 55 abgebildet wird. Dies hat den weiteren Vorteil, dass eine üblicherweise größere Spiegelanordnung auf die kleinere aktive Fläche einer entsprechenden Kamera 55 verkleinert wird.
  • Die 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Überwachungseinrichtung 60, bei der wiederum das zu überwachende kippbare Element in Form des Spiegels 9 auf eine Kamera 66 abgebildet wird, wobei ähnlich den vorangegangen Ausführungsformen eine Blende 63, ein Okular 64 und ein Kantenfilter 65 vorgesehen sind. Statt eines einfachen Objektivs wird nunmehr jedoch ein Teleobjektiv 61 verwendet, welches durch die Kombination einer Konvex- und Konkavlinse dargestellt ist. Die Objektseite der Hauptebene 62 des Teleobjektivs 61 kann entsprechend außerhalb der durch die Kamera 66, den Kantenfilter 65, das Okular 64, die Blende 63 und das Teleobjektiv 61 gebildeten Erfassungseinrichtung in Richtung des zu überwachenden Spiegels 9 angeordnet sein. Dadurch kann die Erfassungseinrichtung 61, 63, 64, 65, 66 kompakter ausgebildet werden.
  • Die 8 zeigt eine räumliche Darstellung der Anordnung von zwei Erfassungseinrichtungen 72 und 73 zur Überwachung der Verkippung von Spiegeln 9 einer Facettenspiegelanordnung 7 bezüglich zweier senkrecht zueinander angeordneter Kippachsen der Spiegel 9. Entsprechend weist jeder Spiegel 9, wie in der Teildarstellung der 8 zu sehen ist, zwei Littrow-Gitter 70 und 71 auf, deren Gitteranordnung ebenfalls um 90° zueinander gedreht ist, sodass die Stege und Ausnehmungen der beiden Littrow-Gitter 70, 71 senkrecht zueinander angeordnet sind. Entsprechend kann durch Überwachungslicht 74 der Überwachungseinrichtung 72 mit Hilfe des Littrow-Gitters 70 und mit Überwachungslicht 75 der Überwachungseinrichtung 73 bezüglich des Littrow-Gitters 71 die Verkippung der Spiegel 9 um zwei unabhängige Drechachsen überwacht bzw. ermittelt werden.
  • Die 9 zeigt eine weitere räumliche Darstellung der Anordnung einer Überwachungseinrichtung 81 zur Überwachung von Spiegeln 90 einer Facettenspiegelanordnung 7.
  • Bei dem gezeigten Beispiel ist die Überwachungseinrichtung 81 schräg zu den beiden senkrecht zueinander stehenden Kippachsen der Spiegel 90 angeordnet, um mit einer Überwachungseinrichtung die Verkippung um beide unabhängigen Kippachsen überwachen zu können. Entsprechend weisen die Spiegel 90 ein Littrow-Gitter in Form eines Kreuzgitters 80 auf, bei dem Ausnehmungen und Stege senkrecht zueinander ausgebildet sind und sich entsprechend schneiden.
  • Zwar wird bei dieser Ausgestaltung die Beugung in zwei Raumrichtungen zum Littrow-Reflex beitragen und die Verkippungen der Spiegel 90 in beide Raumrichtungen, d. h. um beide Kippachsen, werden in eine gemeinsame Wellenlängenänderung umgesetzt, sodass aus der sich daraus ergebenden Intensitätsveränderung nicht getrennt auf die beiden Verkippungen um die separaten Kippachse zurückgeschlossen werden kann, allerdings kann eine derartige Überwachungseinrichtung dahingehend verwendet werden, dass Abweichungen von einer Sollverkippung ermittelbar sind. Lediglich bei bestimmten Kombinationen von Kippwinkeln um unterschiedliche Kippachsen, einer sogenannten Linearkombination, wird die Wellenlänge des Littrow-Reflexes unverändert bleiben und die Abweichung der Kippstellung von einer Sollstellung könnte nicht erkannt werden.
  • Darüber hinaus lässt sich eine derartige Anordnung zur Kalibrierung der Kippspiegelansteuerungen einsetzen, da bei einem Kalibriervorgang abwechselnd Verkippungen um die eine und die andere Kippachse vorgenommen werden können. Da jeweils eine Verkippung um die jeweils andere Drechachse vermieden wird, können Steuerkennlinien bestimmt werden, die zur Steuerung der Verkippung der Spiegel 90 eingesetzt werden können, ohne dass es beispielsweise eine Überwachung der Verkippung im nachfolgenden Betrieb gibt. Eine derartige Anlage kann somit so betrieben werden, dass lediglich bei Anzeichen für eine Veränderung der Steuerkennlinien oder von Zeit zu Zeit ein entsprechender Kalibriervorgang durchgeführt wird.
  • Mit der vorgestellten Überwachungseinrichtung kann auch eine Verkippung der zu überwachenden kippbaren Elemente, wie der Spiegel einer Facettenspiegelanordnung, um eine Kippachse, die nicht der vorgesehenen Kippachsen der Spiegel entspricht, detektiert werden, da dies zu einer seitlichen Verschiebung der Intensitätsmaxima in der Kamera führt. Durch eine entsprechende Auswertung der sogenannten Spotlagen (Bildschwerpunktlagen), d. h. der Intensitätsverteilung in dem für einen bestimmten Spiegel vorgesehenen Pixelfeld einer CCD-Kamera, kann eine entsprechende Verkippung eines Spiegels um eine andere Kippachse als die für die Verkippungen des Spiegels vorgesehenen Kippachsen, ermittelt werden. Dies kann beispielsweise durch eine Veränderung der Positionierung der gesamten Facettenspiegelanordnung bezüglich der entsprechenden Überwachungseinrichtung verursacht sein.
  • Die 10 zeigt ein weiteres Beispiel eines Spiegels 91, der entsprechend der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. Allerdings ist hier das Littrow-Gitter 92 nicht im Bereich der Reflexionsbeschichtung 29, die mit dem einfallenden EUV-Strahl 30 und dem reflektierten EUV-Strahl 31 zusammenwirkt, vorgesehen, sondern das Littrow-Gitter 92 ist als Gitterstruktur an der Unterseite des Spiegels 91 gegenüberliegend der Reflexionsbeschichtung 29 angeordnet.
  • Die 11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Spiegels 93, der jedoch kein Dispersionselement bzw. Littrow-Gitter verwendet, sondern ein Streuelement, wie ein asymmetrisches optisches Element 94, mit der einfallendes Überwachungslicht 97 gestreut wird, sodass Beugungsmaxima 96 und Beugungsminima 95 entstehen. Entsprechend wird bei dieser Ausführungsform die sogenannte Mie-Streuung mit einer Intensitätsverteilung des gestreuten Lichts verwendet, um den Kippwinkel des Spiegels 93 zu erfassen.
  • Neben den in 11 dargestellten vorwärts gestreuten Strahlen 95, 96 kann auch in Rückwärtsrichtung gestreutes Licht für die Überwachung Verwendung finden. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann das Überwachungslicht 97 monochromatisches Licht sein und die Intensitätsunterschiede des gestreuten Lichts können direkt mit einer CCD-Kamera erfasst werden, ohne dass es einer Umsetzung einer Wellenlängenänderung in eine Intensitätsänderung mittels eines Filters bedarf.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Änderungen oder Ergänzungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • WO 2010/008993 A1 [0004]

Claims (20)

  1. Vorrichtung mit mindestens einem, vorzugsweise einer Vielzahl von um mindestens eine Achse kippbaren Elementen (9), insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, und mit einer Überwachungseinrichtung zur Bestimmung des Kippwinkels des kippbaren Elements, wobei die Überwachungseinrichtung eine Überwachungslichtquelle (12) und mindestens eine Erfassungseinrichtung für das Überwachungslicht umfasst, so dass Überwachungslicht von der Überwachungslichtquelle auf das kippbare Element gestrahlt und von der Erfassungseinrichtung erfasst werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das kippbare Element mindestens ein Dispersionselement (35) aufweist, welches auftreffendes breitbandiges Überwachungslicht (Weißlicht) in Spektralfarben zerlegt, wobei die Erfassungseinrichtung ausgebildet ist, das in Spektralfarben zerlegte Überwachungslicht zu detektieren.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dispersionselement ein Littrow-Gitter (35) ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Littrow-Gitter (35) durch eine Struktur aus periodisch parallel zueinander angeordneten Gitterstegen (39) und dazwischen angeordneten Vertiefungen (38) gebildet ist, welche Überwachungslicht einer bestimmten Wellenlänge in einer bestimmten Beugungsordnung entgegengesetzt zum einfallenden Licht als Littrow-Reflex (22) reflektiert.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Littrow-Gitter (70, 71) mit verdreht zueinander angeordneten Gitterstegen an dem kippbaren Element angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Littrow-Gitter als Kreuzgitter (80) mit quer, insbesondere senkrecht zueinander verlaufenden Gitterstegen ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung mindestens einen Filter (19), insbesondere einen Kantenfilter, umfasst, der bei einer Änderung der Wellenlänge des Überwachungslichts eine Änderung der Lichtintensität bewirkt.
  7. Vorrichtung mit mindestens einem, vorzugsweise einer Vielzahl von um mindestens eine Achse kippbaren Elementen (9), insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, und mit einer Überwachungseinrichtung zur Bestimmung des Kippwinkels des kippbaren Elements, wobei die Überwachungseinrichtung eine Überwachungslichtquelle und mindestens eine Erfassungseinrichtung für das Überwachungslicht umfasst, so dass Überwachungslicht von der Überwachungslichtquelle auf das kippbare Element gestrahlt und von der Erfassungseinrichtung erfasst werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das kippbare Element mindestens ein Streuelement (94) aufweist, welches auftreffendes Überwachungslicht richtungsabhängig mit unterschiedlicher Intensität streut, wobei die Erfassungseinrichtung ausgebildet ist, die richtungsabhängige Intensitätsverteilung zu detektieren.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Streuelement ein asymmetrisches optisches Element ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung mindestens eine Abbildungsoptik umfasst, mit der die kippbaren Elemente auf einen ortsauflösenden Intensitätsdetektor (16, 55, 66), insbesondere eine CCD-Kamera abgebildet werden.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsoptik eine Aperturblende (17) für den Littrow-Reflex umfasst, die so ausgebildet und angeordnet ist, dass möglichst nur der Littrow-Reflex passieren kann.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsoptik die Scheimpflug-Bedingung erfüllt.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsoptik die kippbaren Elemente verkleinert auf den Intensitätsdetektor (55, 66) abbildet.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsoptik ein Teleobjektiv (61) aufweist.
  14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung eine Überwachungslichtquelle (12) und eine Beleuchtungsoptik umfasst, wobei die Beleuchtungsoptik so ausgebildet ist, dass die kippbaren Elemente mit mindestens einem kollimierten Lichtbündel bestrahlt werden.
  15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kippbaren Elemente Spiegel (9, 90, 91, 93), insbesondere Spiegel einer Mehrfachspiegelanordnung (7) oder Mikrospiegelanordnung sind, wobei vorzugsweise das Dispersionselement als Strukturierung in zumindest einem Teil der Spiegeloberfläche ausgebildet ist.
  16. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Mikrolithographie, insbesondere einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einem kippbaren Element (9), wobei das kippbare Element um mindestens eine Achse kippbar ist, wobei Überwachungslicht von einer Überwachungslichtquelle auf das kippbare Element gestrahlt und von einer Erfassungseinrichtung erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungslicht durch mindestens ein Dispersionselement (35) an dem kippbaren Element in Spektralfarben zerlegt wird, wobei durch die Erfassungseinrichtung an dem Dispersionselement gestreutes Überwachungslicht detektiert wird und wobei aus dem erfassten Überwachungslicht ein zughöriger Kippwinkel des kippbaren Elements bestimmt wird.
  17. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Mikrolithographie, insbesondere einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9 oder 11 bis 15, mit mindestens einem kippbaren Element, wobei das kippbare Element um mindestens eine Achse kippbar ist, wobei Überwachungslicht von einer Überwachungslichtquelle auf das kippbare Element gestrahlt und das an dem kippbaren Element gestreute Überwachungslicht von einer Erfassungseinrichtung erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungslicht durch mindestens ein Streuelement (94) an dem kippbaren Elements gestreut wird, wobei durch die Erfassungseinrichtung gestreutes Überwachungslicht detektiert wird und wobei aus dem erfassten Überwachungslicht ein zughöriger Kippwinkel des kippbaren Elements bestimmt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Kalibrierung einer Steuerung des mindestens einen kippbaren Elements (9) verwendet wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verkippung des oder der kippbaren Elemente (9) relativ zur Überwachungseinrichtung um eine Drehachse, die sich von der oder den Kippachsen des oder der kippbaren Elemente unterscheidet, mittels des erfassten Überwachungslichts ermittelt wird.
  20. Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Arbeitslichtquelle zur Bereitstellung von Arbeitslicht für die Projektionsbelichtunganlage und einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
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