DE102017209248A1

DE102017209248A1 - Optisches element mit referenzelementen für die herstellung und anordnung des optischen elements

Info

Publication number: DE102017209248A1
Application number: DE102017209248.3A
Authority: DE
Inventors: Johannes Bol; Michael Gerhard; Stefan Schulte; Ildico Guhr
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2017-08-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements und/oder zur Anordnung und/oder zum Betrieb des optischen Elements in einer optischen Anordnung, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, bei welchem das optische Element (12, 13, 14) mit mindestens einem Referenzelement (20) versehen wird, welches zu verschiedenen Stadien der Herstellung und/oder Verwendung des optischen Elements als gleichbleibender Bezugspunkt für die Position und/oder Orientierung des optischen Elements dient. Außerdem betrifft die Erfindung ein entsprechendes optisches Element und eine optische Anordnung mit einem derartigen optischen Element.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements und / oder zur Anordnung und / oder zum Betrieb eines optischen Elements in einer optischen Anordnung, insbesondere in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, sowie ein optisches Element, das entsprechend hergestellt und / oder verwendet wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine optische Anordnung mit einem derartigen optischen Element, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie.
STAND DER TECHNIK
Aus dem Stand der Technik sind vielfältige optische Anordnungen bekannt, die im Allgemeinen zur Abbildung eines Objekts in ein Bild dienen. Beispielsweise sind auch Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie bekannt, mit deren Hilfe durch mikrolithographische Verfahren Mikro- und Nanostrukturen für die Mikroelektronik und Nanostrukturtechnik gestellt werden.
Bei allen optischen Anordnungen und insbesondere auch bei Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie müssen die verwendeten optischen Elemente exakt hergestellt und definiert in den optischen Anordnungen angeordnet werden, um die Eigenschaften der optischen Elemente für die Einsatzzwecke der optischen Anordnung optimal nutzen zu können.
Insbesondere bei Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie, bei denen kleinste Strukturen im Mikrometer- und Nanometerbereich erzeugt werden sollen, kommt es darauf an, dass die optischen Elemente, wie beispielsweise Linsen oder Spiegel, mit einer exakten Formgebung hergestellt und eventuell definiert mich Beschichtungen versehen sowie in der Projektionsbelichtungsanlage exakt positioniert und ausgerichtet werden können. Hierzu müssen die optischen Elemente bei der Herstellung in Bearbeitungsstationen, beispielsweise zur Formgebung von optisch wirksamen Flächen, oder in Beschichtungsstationen zur Aufbringung von Beschichtungen sowie in Vermessungsstationen zur Überprüfung der exakten Bearbeitung und oder Beschichtung ebenfalls in definierter Weise angeordnet werden, wie nach der Fertigstellung die optischen Elemente in der optischen Anordnung, also beispielsweise der Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, müssen exakt positioniert und ausgerichtet werden müssen.
Nach dem Stand der Technik werden die optischen Elemente bzw. die Halbzeuge bei jedem Bearbeitungsschritt in der entsprechenden Bearbeitungsstation oder bei jedem Qualitätssicherungsschritt in einer geeigneten Vermessungsstation und auch bei der abschließenden Anordnung in der optischen Anordnung nach den jeweiligen dort vorhandenen Gegebenheiten positioniert und /oder ausgerichtet, wobei unterschiedliche Anschlagsflächen, Buchsen oder vergleichbare Hilfsmittel zur exakten Positionierung und/oder Ausrichtung eingesetzt werden. Dies führt jedoch zu einem hohen Aufwand für die Positionierung und / oder Ausrichtung der Halbzeuge bzw. optischen Elemente in den einzelnen Einrichtungen sowie zu einer möglichen Fehlerquelle für die Positionierung und / oder Ausrichtung, da durch die unterschiedlichen Positionierhilfsmittel unterschiedliche Fehler bei der Positionierung und / oder Ausrichtung vorliegen können, die zu einer mangelhaften Exaktheit der Formgebung der optisch wirksamen Flächen bei der Herstellung der optischen Elemente oder zu falschen Messergebnissen bei der Qualitätssicherung führen können. Dies gilt insbesondere dann, wenn bei einer Abfolge von Produktionsschritten und / oder Qualitätssicherungsschritten sich Positionier- und / oder Ausrichtungsfehler summieren.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements und / oder zur Anordnung bzw. zum Betrieb des optischen Elements in einer optischen Anordnung bereitzustellen, mit welchem eine exakte Positionierung und / oder Ausrichtung des optischen Elements oder eines Halbzeugs davon während den Bearbeitungsschritten und/oder Qualitätssicherungsschritten sowie bei der endgültigen Anordnung in der optischen Anordnung ermöglicht wird. Das Verfahren soll einfach und unzuverlässig durchführbar sein und gleichzeitig eine hohe Qualität der optischen Elemente mit einer geringen Abweichung von vorgegebenen Spezifikationen ermöglichen.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein optisches Element mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und einer optischen Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung schlägt vor, ein optisches Element mit einem Referenzelement zu versehen, welches zu verschiedenen Stadien der Herstellung und/oder Verwendung des optischen Elements als gleichbleibender Bezugspunkt für die Positionierung und / oder Orientierung bzw. Ausrichtung des optischen Elements dient. Damit kann erreicht werden, dass die Fehleranfälligkeit durch unterschiedliche Bezugspositionen in den verschiedenen Bearbeitungs- und / oder Qualitätssicherungsschritten bzw. bei der anschließenden Verwendung in einer optischen Anordnung minimiert werden kann, da in allen Stadien der Herstellung, Überprüfung und Verwendung dieselben Referenzelemente Verwendung finden.
An einem optischen Element können mehrere Referenzelemente angeordnet werden, die zur Positionierung und/oder Ausrichtung des optischen Elements in einer Einrichtung zur Bearbeitung und/oder Vermessung sowie in einer optischen Anordnung verdienen.
Das oder die Referenzelemente für die Positionierung und / oder Ausrichtung des optischen Elements können direkt an einem Grundkörper des optischen Elements angeordnet werden, welcher mindestens eine optisch wirksame Fläche und / oder mindestens ein Lagerelement aufweist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass eine feste Beziehung zwischen der Position und Ausrichtung des Referenzelements und der optisch wirksamen Fläche bzw. einem Lagerelement, wie beispielsweise einer Lagerfläche oder dergleichen, gegeben ist, sodass über das oder die Referenzelemente in einfacher Weise die Position und/oder Ausrichtung einer optisch wirksamen Fläche und/oder eines Lagerelements erfassbar ist.
Darüber hinaus ist es jedoch auch denkbar, dass das oder die Referenzelemente nicht an einem Grundkörper des optischen Elements angeordnet sind, sondern an einer oder mehreren anderen Komponenten des optischen Elements, wobei dann das oder die Referenzelement lediglich in einer definierten Position und / oder Orientierung zu der mindestens einen optisch wirksamen Fläche des optischen Elements und / oder dem mindestens einen Lagerelement des optischen Elements angeordnet sein müssen, sodass wiederum über das oder die Referenzelement die Position und / oder Ausrichtung bzw. Orientierung der optisch wirksamen Fläche bzw. eines Lagerelements ermittelbar ist, um so feststellen zu können, ob das optische Element richtig positioniert und / oder ausgerichtet ist.
Das oder die Referenzelemente können lösbar oder unlösbar an dem optischen Element angeordnet sein. Bei einer lösbaren Anordnung des mindestens einen Referenzelements kann dieses wiederholt in definierter Position und / oder Orientierung an dem optischen Element angebracht werden, sodass zwischendurch das Referenzelement bei Bedarf entfernt werden kann, um es anschließend für einen weiteren Bearbeitungsschritt oder Qualitätssicherungsschritt wieder anzubringen.
Als Referenzelement kann ein reflektives Element, wie ein Spiegel, und insbesondere ein Retroreflektor Verwendung finden. Eine Retroreflektor zeichnet sich dadurch aus, dass er einfallendes Licht bzw. allgemein einfallende elektromagnetische Strahlung, die von dem Retroreflektor reflektiert werden kann, in einer Richtung reflektiert, die parallel zur Einfallsrichtung, aber entgegengesetzt zu dieser ist.
Das mindestens eine Referenzelement kann an oder am Rand einer optisch wirksamen Fläche des optischen Elements angeordnet werden. Dies ermöglicht nicht nur einen unmittelbaren Bezug der Position und/oder Ausrichtung bzw. Orientierung des Referenzelements zu der optisch wirksamen Fläche, sondern in diesem Fall ist es auch möglich bei Vermessungsstationen, in denen beispielsweise die Topographie der optisch wirksamen Fläche des optischen Elements vermessen wird, die zur Vermessung eingesetzte elektromagnetische Strahlung auch zur Erfassung des Referenzelements zu verwenden. Vorzugsweise ist es möglich das oder die Referenzelemente in optisch nicht genutzten Bereichen der optisch wirksamen Fläche einzusetzen, da häufig bei optisch wirksamen Flächen von optischen Elementen nicht die gesamte optisch wirksame Fläche genutzt wird, sondern lediglich ein Teil davon. Werden das oder die Referenzelemente in optisch nicht genutzten Bereichen der optisch wirksamen Fläche angeordnet, so wird vermieden, dass durch die Referenzelemente eine Beeinflussung der optischen Eigenschaften des optischen Elements eintritt.
Zur Bestimmung der Position und / oder Orientierung des Referenzelements und somit des optischen Elements oder bestimmter Teile davon kann nämlich eine Sensoreinrichtung verwendet werden, die mit dem Referenzelement zusammenwirkt. Beispielsweise kann es sich bei der Sensoreinrichtung um einen Abstandssensor, insbesondere einen interferometrisch arbeitenden Abstandssensor, einen Berührungssensor oder um einen Laser-Tracker handeln.
Mit einem Berührungssensor, wir er beispielsweise bei 3D-Koordinatenmessgeräten eingesetzt wird, kann die Position des Referenzelements bei Berührung des Referenzelements mit dem Berührungssensor ermittelt werden. Sind mehrere Referenzelemente vorhanden und werden die Positionen der Referenzelemente durch den Berührungssensor erfasst, so kann aus den Positionen der Referenzelemente auch die Orientierung der Referenzelemente und somit beispielsweise die Orientierung der optisch wirksamen Fläche des optischen Elements ermittelt werden.
Gleiches gilt in ähnlicher Weise für Abstandssensoren, die den Abstand der Sensoreinrichtung zu dem Referenzelement ermitteln können, sodass aus der Position des Abstandssensors und des ermittelten Abstands die Position des Referenzelements bestimmt werden kann. Mit mehreren Referenzelementen und entsprechenden Abstandswerten kann dann die Position und Orientierung des mit den Referenzelementen versehenen optischen Elements bestimmt werden.
Bei den weiterhin als Sensoreinrichtung einsetzbaren Laser-Trackern erfasst ein Laser-Interferometer, das um zwei senkrecht zueinander angeordnete Drehachsen drehbar ist, das Referenzelement und aus dem interferometrisch bestimmten Abstand des Referenzelements zum Laser-Tracker und der Orientierung des Laser-Trackers bezüglich der zwei Drehachsen bei der Erfassung des Referenzelements in Form eines Retroreflektors kann die Position und Orientierung des Referenzelements in Form des Retroreflektors bezüglich der Position des Laser-Trackers bestimmt werden.
Die Position eines Retroreflektor kann auch durch fokussierte Kugelwellen interferometrisch bestimmt werden. Die Kugelwellen werden nämlich genau dann von einem Retroreflektor in sich selbst zurück reflektiert, wenn das Zentrum der Kugelwelle mit dem Zentrum des Retroreflektors zusammenfällt. Dadurch kann die Position des Retroreflektors bzw. Referenzelements im Raum bestimmt werden. Sind wiederum mehrere Referenzelemente in Form von Retroreflektoren vorhanden, vorzugsweise mindestens 3, so kann das durch die Retroreflektoren definierte Koordinatensystem in Position und Orientierung bestimmt werden.
Die verschiedenen Stadien der Herstellung und Verwendung des optischen Elements, in welchen das oder die Referenzelemente zur Bestimmung der Position und / oder Orientierung Verwendung finden können, sind vielfältig und können insbesondere die Herstellung einer optisch wirksamen Fläche, die Herstellung eines Lagerelements, die Beschichtung einer optisch wirksamen Fläche, die Vermessung einer optisch wirksamen Fläche, die Vermessung einer Beschichtung, die Positionierung und Ausrichtung des optischen Elements in einer optischen Anordnung, die Positionierung und Ausrichtung des optischen Elements in einer Bearbeitungsstation und die Positionierung und Ausrichtung des optischen Elements in einer Vermessungsstation umfassen.
Entsprechend kann bei der erfindungsgemäßen Herstellung eines optischen Elements so vorgegangen werden, dass in einem möglichst frühen Stadium der Herstellung, beispielsweise bereits an einem Substrat für ein optisches Element, mindestens ein, vorzugsweise mehrere Referenzelemente, beispielsweise in Form von Retroreflektoren angeordnet werden, um nachfolgend das optische Element bzw. das entsprechende Halbzeug in mindestens zwei, vorzugsweise drei oder mehr verschiedenen Halterungen von verschiedenen Einrichtungen zur Bearbeitung oder Vermessung oder von optischen Anordnungen anzuordnen und mithilfe des oder der gleichen Referenzelemente und entsprechender Sensoreinrichtungen das optische Element bzw. das Halbzeug in der Einrichtung oder optischen Anordnung zu positionieren und / oder auszurichten, um in einer definierten Anordnung und Ausrichtung des optischen Elements die Bearbeitung, Vermessung oder bestimmungsgemäße Verwendung durchführen zu können.
Das optische Element kann hierbei in einer Halterung einer Einrichtung zur Bearbeitung oder Vermessung oder einer optischen Anordnung mit einer Abweichung der Position der optisch wirksamen Fläche von einer Sollposition kleiner oder gleich 100 µm, insbesondere kleiner oder gleich 50 µm und / oder mit einer Abweichung der Orientierung der optisch wirksamen Fläche von einer Soll-Orientierung kleiner oder gleich 0,1°, insbesondere kleiner oder gleich 0,05° angeordnet werden.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
1 eine Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, in der und für die die vorliegende Erfindung angewandt werden kann,
2 eine Darstellung einer optischen Anordnung von optischen Elementen mit Referenzelementen gemäß der Erfindung zur Justage der optischen Elemente der optischen Anordnung,
3 eine weitere Darstellung einer optischen Anordnung von optischen Elementen mit Referenzelementen gemäß der Erfindung zur Justage der optischen Elemente der optischen Anordnung,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer optischen Anordnung von optischen Elementen mit Referenzelementen gemäß der Erfindung zur Justage der optischen Elemente der optischen Anordnung,
5 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels zur Justage von zwei Laser-Trackern,
6 noch ein Beispiel einer optischen Anordnung von optischen Elementen mit Referenzelementen gemäß der Erfindung zur Justage der optischen Elemente der optischen Anordnung,
7 eine Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Retroreflektors,
8 eine zweidimensionale Darstellung der Wirkungsweise des Retroreflektors aus 7,
9 eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Retroreflektors,
10 bis 12 weitere Darstellungen von Ausführungsbeispielen von Retroreflektoren.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele deutlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die 1 zeigt eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, die beispielsweise mit Arbeitslicht im Wellenlängenspektrum des extrem ultravioletten Lichts (EUV-Licht) betrieben wird. Die Projektionsbelichtungsanlage umfasst eine Lichtquelle 1, ein Beleuchtungssystem 2 sowie ein Projektionsobjektiv 3. Mit dem Beleuchtungssystem 2 wird mit dem Licht der Lichtquelle 1 ein Retikel 4 beleuchtet, welches Strukturen aufweist, die mit dem Projektionsobjektiv 3 in verkleinerter Weise auf einen Wafer 5 abgebildet werden sollen, um dort durch mikrolithographische Prozesse die entsprechenden Strukturen in verkleinerter Weise auszubilden. In den entsprechenden optischen Anordnungen der Projektionsbelichtungsanlage, wie dem Beleuchtungssystem 2 oder dem Projektionsobjektiv 3, müssen die optischen Elemente exakt positioniert und ausgerichtet sein, um die erforderliche Auflösung für die Bildung der Mikrostrukturen im Nanometer- oder Mikrometerbereich zu erzielen. Dies kann gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht werden, dass an den optischen Elementen, die in dem Beleuchtungssystem 2 oder dem Projektionsobjektiv 3 eingesetzt werden, Referenzelemente angeordnet sind, die sowohl bei der Herstellung als auch beim Einsatz in der Projektionsbelichtungsanlage eine exakte Positionierung und/oder Orientierung bzw. Ausrichtung der optischen Elemente ermöglichen.
In der 2 ist eine optische Anordnung mit drei Spiegeln 12, 13, 14 gezeigt, die jeweils ein Referenzelement 15, 16, 17 aufweisen. Die Spiegel 12, 13, 14 dienen zur Abbildung eines Objekts 10 auf ein Bild 11. Die Referenzelemente 15, 16, 17 sind ebenfalls als Spiegel ausgebildet und sind Teil eines Autokollimators mit einer Lichtquelle 18 und einem ortsauflösenden Sensor 19, der das Licht der Lichtquelle 18 nach der Reflexion an den Referenzelementen 15, 16, 17 empfängt. Sind die Spiegel 12, 13, 14 an der richtigen Position mit der richtigen Ausrichtung angeordnet, so wird das Licht der Lichtquelle 18 des Autokollimators in die richtige Position auf dem Sensor 19 gespiegelt. Weicht die vom dem Sensor 19 erfasste Position des auftreffenden Lichts von der Sollposition ab, so müssen die Spiegel 12, 13, 14 entsprechend nachjustiert werden, bis die Auftreffposition des Autokollimator-Lichts auf dem Sensor 19 der gewünschten Sollposition entspricht.
Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform zur Justage von optischen Elementen in Form von Spiegeln 12, 13, 14 in einer optischen Anordnung zur Abbildung eines Objekts 10 auf ein Bild 11. Die Spiegel 12, 13, 14 weisen einen Grundkörper 31 auf, an dem jeweils eine optisch wirksame Fläche 32, 33, 34 sowie eine Lagerfläche 35 zur Anordnung in einer Halterung der optischen Anordnung vorgesehen sind. Anstelle einer Lagerfläche 35 als Lagerelement können auch andere geeignete Ausgestaltungen von Lagerelementen zur Anordnung der optischen Elemente in Form der Spiegel 12, 13, 14 in Halterungen der optischen Anordnung vorgesehen sein.
Bei der Ausführungsform der 3 wird ein Laser-Tracker 21 eingesetzt, um die Referenzelemente in Form von Retroreflektoren 20, die an den Spiegeln 12, 13, 14 angeordnet sind, in ihrer Position zu erfassen, umso die Position und Ausrichtung der Spiegel 12, 13, 14 zu bestimmen. Hierzu kann der Laser-Tracker 21 die einzelnen Retroreflektoren 20, die im Bereich der optisch wirksamen Flächen 32, 33, 34 der Spiegel 12, 13, 14 angeordnet sind, nacheinander erfassen und so ihre Position bestimmen. Aus der Position der Retroreflektoren 20, die sich in einer definierten relativen Position zur optisch wirksamen Fläche der Spiegel 12, 13, 14 befinden, kann die Position und Orientierung der Spiegel 12, 13, 14 in der optischen Anordnung bestimmt werden, wenn die Position des Laser-Trackers 21 in der optischen Anordnung definiert und bekannt ist.
Wie der 3 zu entnehmen ist, sind die Retroreflektoren 20 am Rand der optisch wirksamen Flächen 32, 33, 34 der Spiegel 12, 13, 14 bzw. in optisch nicht genutzten Bereichen der optisch wirksamen Flächen 32, 33, 34 der Spiegel 12, 13, 14 angeordnet, sodass die Abbildung des Objekts 10 auf das Bild 11 durch die Retroreflektoren 20 möglichst nicht gestört wird.
Bei einem Laser-Tracker 21 handelt es sich um ein Laser-Interferometer, welches um zwei Drehachsen, die senkrecht zueinander angeordnet sind, drehbar ist, sodass die Position des Retroreflektor 20, der mit dem Laser-Tracker 21 zusammenwirkt, in Kugelkoordinaten bestimmt werden kann. Entsprechend kann bei der Ausführungsform der 3 der Laser-Tracker 21 die Positionen sämtlicher Retroreflektoren 20 der Spiegel 12, 13, 14 nacheinander bestimmen und aus den ermittelten Positionen der Retroreflektoren 20 die Positionen und Orientierungen der Spiegel 12, 13, 14 ermitteln. Weicht eine Position und/oder Orientierung eines Spiegels 12, 13, 14 von einer vorgegebenen Sollposition oder Soll-Orientierung ab, so kann der entsprechende Spiegel 12, 13, 14 nachjustiert werden und die neue Position und/oder Orientierung des Spiegels 12, 13, 14 kann wiederum mittels des Laser-Trackers 21 überprüft werden.
Die 4 zeigt eine weitere optische Anordnung, allerdings mit lediglich zwei Spiegeln 12, 13, mit der ein Objekt 10 in ein Bild 11 abgebildet wird. Durch die Anordnung der Spiegel 12, 13 ist es erforderlich zwei Laser-Tracker 21, 22 einzusetzen, da die Retroreflektoren 20 an den Spiegeln 12, 13 nicht durch einen einzigen Laser-Tracker erfasst werden können.
Um die Position der Laser-Tracker 21, 22 in der optischen Anordnung zu definieren, können Referenz-Retroreflektoren an definierten Positionen in der optischen Anordnung positioniert werden, um so die Laser-Tracker 21, 22 gegenüber diesen Referenz-Retroreflektoren zu kalibrieren. Die 5 zeigt ein Beispiel, wie die beiden Laser-Tracker 21, 22 aus 4 gegenüber drei Referenz-Retroreflektoren 23 kalibriert werden können. Beide Laser-Tracker 21, 22 bestimmen die Lage der Referenz-Retroreflektoren 23 und durch Abgleich der drei Positionen im Raum ergibt sich die Position und Orientierung der beiden Laser-Tracker 21, 22. Die bei dem Ausführungsbeispiel der 5 verwendeten Referenz-Retroreflektoren 23 sind als Vollkugel-Retroreflektoren ausgebildet, welche nachfolgend noch näher beschrieben werden.
Die 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer optischen Anordnung mit erfindungsgemäßen optischen Elementen in Form von Spiegeln 12, 13, die Retroreflektoren 20 aufweisen, um mittels interferometrischer Abstandssensoren 24 die Position und Orientierung der Spiegel 12, 13 in der optischen Anordnung zu bestimmen. Wie der 6 weiter zu entnehmen ist, bestimmt jeweils ein Abstandssensor 24 den Abstand von zwei Retroreflektoren. Mit Kenntnis der Position der Abstandssensoren 24 in der optischen Anordnung kann aus den Abständen zu den Retroreflektoren 20 der Spiegel 12, 13 die Position und Orientierung der Spiegel 12, 13 in der optischen Anordnung bestimmt werden. Es ist jedoch auch denkbar doppelt so viele Abstandssensoren 24 einzusetzen, sodass jeder Abstandssensor lediglich einen Abstand zu einem Retroreflektor 20 bestimmt. Das in 6 gezeigte System mit den interferometrisch messenden Abstandssensoren 24 kann nicht nur zur Justage der Spiegel 12, 13 beim Zusammenbau der optischen Anordnung eingesetzt werden, sondern auch zur Überwachung der Position und Orientierung der Spiegel 12, 13 beim Betrieb der optischen Anordnung.
Nachfolgend werden einige Beispiele für Retroreflektoren beschrieben, die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können.
Die 7 zeigt einen Retroreflektor 25 mit drei jeweils senkrecht zueinander angeordneten Spiegelflächen 26, 27, 28, die einen einfallenden Lichtstrahl nach Mehrfachreflexion an den Spiegelflächen 26, 27, 28 in einer zur Einfallsrichtung parallelen Richtung zurück reflektieren. Dies ist in 8 für einen zweidimensionalen Fall veranschaulicht. Die Koordinatenachsen der 8 stellen die Spiegelflächen 26, 28 dar, die einen einfallenden Strahl 29 reflektieren, sodass er parallel zur Einfallsrichtung des einfallenden Strahls 29 aber entgegengesetzt als reflektierter Strahl 30 den Retroreflektor verlässt.
Ein weiteres Beispiel eines Retroreflektors ist in der 9 gezeigt. Der Retroreflektor gemäß dem Ausführungsbeispiel der 9 weist einen sphärischen Hohlspiegel 40 und eine teildurchlässige Planplatte 41 auf, die vor dem Hohlspiegel 40 angeordnet ist. Einfallende Lichtstrahlen 42 werden teilweise durch die Planplatte 41 hindurchgelassen und an dem sphärischen Hohlspiegel 40 reflektiert. Nach weiteren Reflexionen an der teildurchlässigen Planplatte 41 sowie dem sphärischen Hohlspiegel 40 verlässt der reflektierte Strahl 43 den Retroreflektor in einer Richtung parallel zur Einfallsrichtung des einfallenden Lichtstrahls 42.
Die 10 bis 12 zeigen weitere Beispiele von Retroreflektoren, die aus zwei verbundenen Halbkugeln bestehen. Wie sich beispielsweise aus der 10 ergibt, besteht der Retroreflektor 50 aus der Halbkugel 51 und der Halbkugel 52. Auf die Halbkugel 51 einfallende Lichtstrahlen 53 werden durch die Kugelfläche der Halbkugel 51 auf den Fokus der Halbkugel 51 gelenkt, der sich auf der zweiten Halbkugel 52 befindet. Dort wird der einfallende Lichtstrahl 53 reflektiert und verlässt als Ausgangslichtstrahl 54 in einer Richtung den Retroreflektor 50, welche parallel zur Einfallsrichtung des Einfallstrahls 53 ist. Der Brechungsindex der Halbkugel 51 beträgt in dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel 1,5. Bei einem Brechungsindex von 2 haben die beiden Halbkugeln den gleichen Durchmesser, wie in dem Ausführungsbeispiel der 12 gezeigt ist
Die 11 zeigt eine Abwandlung des Retroreflektors 50, wobei bei dem Retroreflektor 60 der 11 nicht zwei Halbkugeln zusammengesetzt sind, sondern die Teilkugel 61 weist einen größeren Winkelbereich auf als die Teilkugel 62, beispielsweise in der Schnittdarstellung einen Winkelbereich von 200°. Dadurch können einfallende Lichtstrahlen 63 in einem größeren Winkelbereich, beispielsweise einem Winkelbereich von 130° durch den Retroreflektor 60 parallel zur Einfallsrichtung des einfallenden Strahls 63 als reflektierter Strahl 64 den Retroreflektor 60 wieder verlassen.
Die 12 zeigte nunmehr einen Vollkugel-Retroreflektor 70, bei dem zwei Halbkugeln 71, 72 mit gleichem Krümmungsradius zusammengesetzt sind, wobei der Brechungsindex der Kugel zwei beträgt, sodass einfallende Lichtstrahlen 73 auf die gegenüberliegende Kugelfläche fokussiert werden, von wo sie reflektiert werden, um als reflektierter Strahl 74 parallel zum einfallenden Strahl 73 den Vollkugel-Retroreflektor 70 wieder zu verlassen.
Die gezeigten Ausführungsbeispiele für Retroreflektoren sollen nicht einschränkend oder abschließend sein, sondern stellen lediglich Beispiele dar, wie Retroreflektoren für die vorliegende Erfindung verwirklicht werden können. Darüber hinaus sind auch andere Ausführungsformen von Retroreflektoren, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, einsetzbar.
Darüber hinaus wurden in den Ausführungsbeispielen verschiedene Beispiele für optische Anordnungen beschrieben, in denen optische Elemente, wie Spiegel, die entsprechende Referenzelemente, wie Retroreflektoren, aufweisen, mittels Sensoreinrichtungen, wie interferometrisch messende Abstandssensoren oder Laser-Tracker, bezüglich ihrer Position und / oder Orientierung erfasst werden, sodass durch die definierten Beziehungen der jeweiligen Referenzelemente zu den entsprechenden optischen Elementen und insbesondere den optisch wirksamen Flächen sowie den Lagerelemente der optischen Elemente definierte Positionen und / oder Orientierungen der optischen Elemente bzw. der optisch wirksamen Flächen oder der Lagerelemente in den optischen Anordnungen eingestellt werden können. Auch diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Illustration und es ist wichtig darauf hinzuweisen, dass die optischen Elemente mit den Referenzelementen über die Sensoreinrichtungen auch in Bearbeitungsstationen, in denen beispielsweise Oberflächen des optischen Elements bearbeitet werden oder Beschichtungen erzeugt werden, sowie in Vermessungsstationen oder dergleichen in entsprechender Weise angeordnet werden können. Entsprechend können die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele für die Positionierung und /oder Ausrichtung bzw. Justage der optischen Elemente in vielfältigen Einrichtungen für die Herstellung, Bearbeitung und Vermessung sowie zur Verwendung der optischen Elemente gesehen werden.
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 Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Insbesondere schließt die vorliegende Offenbarung sämtliche Kombinationen der in den verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigten Einzelmerkmale mit ein, sodass einzelne Merkmale, die nur in Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, auch bei anderen Ausführungsbeispielen oder nicht explizit dargestellten Kombinationen von Einzelmerkmalen eingesetzt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Lichtquelle
2: Beleuchtungssystem
3: Projektionsobjektiv
4: Retikel
5: Wafer
10: Objekt
11: Bild
12: Spiegel
13: Spiegel
14: Spiegel
15: Referenzelement
16: Referenzelement
17: Referenzelement
18: Lichtquelle
19: Sensor
20: Retroreflektor
21: Laser-Tracker
22: Laser-Tracker
23: Referenz-Retroreflektor
24: Abstandssensor
25: Retroreflektor
26: Spiegelfläche
27: Spiegelfläche
28: Spiegelfläche
29: einfallender Strahl
30: reflektierter Strahl
31: Grundkörper
32: optisch wirksame Fläche
33: optisch wirksame Fläche
34: optisch wirksame Fläche
35: Lagerfläche
40: sphärischer Hohlspiegel
41: teildurchlässige Planplatte
42: einfallender Strahl
43: reflektierter Strahl
50: Retroreflektor
51: Halbkugel
52: Halbkugel
53: einfallender Strahl
54: reflektierter Strahl
60: Retroreflektor
61: Teilkugel
62: Teilkugel
63: einfallender Strahl
64: reflektierter Strahl
70: Retroreflektor
71: Halbkugel
72: Halbkugel
73: einfallender Strahl
74: reflektierter Strahl

Claims

Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements und/oder zur Anordnung und/oder zum Betrieb des optischen Elements in einer optischen Anordnung, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, bei welchem das optische Element (12, 13, 14) mit mindestens einem Referenzelement (20) versehen wird, welches zu verschiedenen Stadien der Herstellung und/oder Verwendung des optischen Elements als gleichbleibender Bezugspunkt für die Position und/oder Orientierung des optischen Elements dient.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem optischen Element mehrere Referenzelemente (20) angeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element einen Grundkörper (31) aufweist, an welchem mindestens eine optisch wirksame Fläche (32, 33, 34) und/oder mindestens ein Lagerelement (35) ausgebildet ist oder wird, wobei das mindestens eine Referenzelement (20) an dem Grundkörper angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem optischen Element mindestens eine optisch wirksame Fläche (32, 33, 34) und/oder mindestens ein Lagerelement (35) ausgebildet ist oder wird, wobei das mindestens eine Referenzelement (20) in einer definierten Position und/oder Orientierung zu der mindestens einen optisch wirksamen Fläche (32, 33, 34) und/oder dem mindestens einen Lagerelement (35) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzelement (20) unlösbar oder lösbar und insbesondere wiederholt in definierter Position und/oder Orientierung anbringbar angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzelement (20) ein reflektives Element, insbesondere ein Retroreflektor (25, 40, 41, 50, 60, 70) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Referenzelemente (20) an oder am Rand einer optisch wirksamen Fläche (32, 33, 34) des optischen Elements, insbesondere in einem oder mehreren optisch nicht genutzten Bereichen der optisch wirksamen Fläche des optischen Elements angeordnet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Position und/oder Orientierung des optischen Elements das Referenzelement (20) zusammen mit einer Sensoreinrichtung (21, 22, 24) verwendet wird, insbesondere mit mindestens einer Sensoreinrichtung ausgewählt aus der Gruppe, die einem Laser-Tracker, einen Abstandssensor, einen interferometrischen Abstandssensor und einen Berührungssensor umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Stadien der Herstellung und Verwendung ausgewählt sind aus der Gruppe, die die Herstellung einer optisch wirksamen Fläche, die Herstellung eines Lagerelements, die Beschichtung einer optisch wirksamen Fläche, die Vermessung einer optisch wirksamen Fläche, die Vermessung einer Beschichtung, die Positionierung und Ausrichtung des optischen Elements in einer optischen Anordnung, die Positionierung und Ausrichtung des optischen Elements in einer Bearbeitungsstation und die Positionierung und Ausrichtung des optischen Elements in einer Vermessungsstation umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem optischen Element mindestens ein, vorzugsweise mehrere Referenzelemente (20) angeordnet werden und dass nachfolgend das optische Element in mindestens zwei, vorzugsweise drei oder mehr verschiedenen Halterungen von verschiedenen Einrichtungen oder optischen Anordnungen angeordnet und mit Hilfe des oder der gleichen Referenzelemente (20) und mindestens einer Sensoreinrichtung (21, 22, 24) positioniert und/oder ausgerichtet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element in einer Halterung einer Einrichtung oder Anordnung mit einer Abweichung der Position der optisch wirksamen Fläche von einer Sollposition kleiner oder gleich 100 µm, insbesondere kleiner oder gleich 50 µm und/oder mit einer Abweichung der Orientierung der optisch wirksamen Fläche von einer Sollorientierung kleiner oder gleich 0,1°, insbesondere kleiner oder gleich 0,05° angeordnet wird.
Optisches Element für eine optische Anordnung, insbesondere optisches Element für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikroltithographie, vorzugsweise hergestellt und/oder verwendet gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optische Element mit mindestens einer optisch wirksamen Fläche und mit mindestens einem Lagerelement versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element mindestens ein Referenzelement (20) aufweist, welches relativ zur optisch wirksamen Fläche (32, 33, 34) und/oder zum Lagerelement (35) eine definierte Position und/oder Orientierung aufweist.
Optisches Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element eine optische Linse oder ein Spiegel ist.
Optische Anordnung, insbesondere Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit mindestens einem optischen Element nach einem der Ansprüche 12 oder 13.