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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tauschen eines ersten Optikmoduls gegen ein zweites Optikmodul bei einer Lithographieanlage.
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Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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Das Projektionssystem, auch als Projektionsobjektiv oder POB (projection optics box) bezeichnet, umfasst regelmäßig eine Mehrzahl von Spiegeln und/oder Linsen. Diese optischen Elemente müssen zuweilen getauscht werden. Zum Beispiel kann es vorkommen, dass diese nach einer gewissen Anzahl Betriebsstunden der Lithographieanlage blind werden. Getauscht werden in der Regel ganze Optikmodule, welche einen Halterahmen und das darin gehaltene optische Element umfassen. Die Optikmodule sind im Gegensatz zu den optischen Elementen als solche, welche empfindlich sind, gut zu handhaben.
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Beim Tausch stellt sich insbesondere im Zusammenhang mit nicht-aktuierten, optischen Elementen das Problem, dass die neue optisch wirksame Fläche möglichst identisch zur alten optischen Fläche positioniert werden muss. Eine nachträgliche Korrektur, wie dies bei aktuierten, optischen Elementen möglich ist, die regelmäßig in bis zu sechs Freiheitsgraden verstellbar sind, kann nach dem Einbau des neuen optischen Elements nicht mehr erfolgen.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zum Tauschen eines ersten Optikmoduls gegen ein zweites Optikmodul bei einer Lithographieanlage bereitzustellen.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Tauschen eines ersten Optikmoduls gegen ein zweites Optikmodul bei einer Lithographieanlage vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst:
- a) Befestigen einer Messeinrichtung an der Lithographieanlage;
- b) Vermessen einer ersten Positionseigenschaft, die eine Relativposition der Messeinrichtung bezüglich eines Referenzelements der Lithographieanlage kennzeichnet;
- c) Vermessen einer zweiten Positionseigenschaft, die eine Relativposition der Messeinrichtung bezüglich des ersten Optikmoduls der Lithographieanlage kennzeichnet;
- d) Demontieren des ersten Optikmoduls; und
- e) Montieren des zweiten Optikmoduls anstelle des ersten Optikmoduls in Abhängigkeit der vermessenen ersten und zweiten Positionseigenschaften.
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Dadurch können vorteilhaft das erste (alte) Optikmodul und zweite (neue) Optikmodul derart getauscht werden, dass eine optisch wirksame Fläche bzw. die entsprechende optische Achse des zweiten optischen Moduls bzw. dessen optischen Elements an derselben Stelle angeordnet bzw. genauso ausgerichtet sind, wie das bei dem ersten Optikmodul der Fall war. Dadurch, dass eine Relativposition der Messeinrichtung bezüglich eines Referenzelements bei dem Montieren des zweiten Optikmoduls berücksichtigt wird, kann die Messeinrichtung bei dem Austausch des ersten Optikmoduls bewegt werden und/oder aus der Lithographieanlage herausgenommen werden, ohne dass dadurch eine Ausrichtung des neuen, zweiten Optikmoduls gefährdet wird.
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In den Schritten a) bis e) beziehen sich die Relativpositionen insbesondere jeweils auf die Messeinrichtung. Die erste Positionseigenschaft ist insbesondere eine Ausrichtung und/oder Position des ersten Optikmoduls, beispielsweise einer optisch wirksamen Fläche des ersten Optikmoduls. Die zweite Positionseigenschaft ist insbesondere eine Ausrichtung und/oder Position des zweiten Optikmoduls, beispielsweise einer optisch wirksamen Fläche des zweiten Optikmoduls. Durch das Abtasten der optisch wirksamen Fläche wird eine Genauigkeit der Vermessung erhöht.
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Die Relativposition der Messeinrichtung bezüglich des Referenzelements bezeichnet insbesondere einen Abstand (zum Beispiel ein Minimalabstand) zwischen der Messeinrichtung und dem Referenzelement. Die Relativposition der Messeinrichtung bezüglich des ersten Optikmoduls bezeichnet insbesondere einen Abstand (zum Beispiel ein Minimalabstand) zwischen der Messeinrichtung und dem ersten Optikmodul. Der Abstand kann zum Beispiel durch mehrere Interferometer bestimmt werden oder durch ein Interferometer mit einer Vielzahl an Wellenlängen.
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Ein Optikmodul umfasst bevorzugt einen Halterahmen und ein darin gehaltenes optisches Element, wie etwa einen Spiegel, eine Linse, eine Lambda-Platte oder ein optisches Gitter. Im einfachsten Fall könnte das Optikmodul auch nur das optische Element ohne Halterahmen aufweisen.
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Die Begriffe „Lage“, „Position“, „Ausrichtung“ usw. meinen vorliegend stets eine Position (insbesondere in den (Koordinaten-)Achsen x, y und/oder z) und/oder Orientierung (insbesondere in Rx, Ry und/oder Rz, wobei „R“ für die Rotation um die jeweilige Achse steht) im Raum.
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Gemäß einer Ausführungsform vermisst die Messeinrichtung in dem Schritt b) eine Relativposition der Messeinrichtung bezüglich eines Referenzelements der Lithographieanlage als die erste Positionseigenschaft, und/oder in dem Schritt c) eine Relativposition des ersten Optikmoduls bezüglich der Messeeinrichtung als die zweite Positionseigenschaft.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfasst und/oder vermisst die Messeinrichtung in den Schritten b) und c) die erste und zweite Positionseigenschaften optisch, insbesondere interferometrisch.
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Hierzu kann die Messeinrichtung zum Beispiel Lichtstrahlen, insbesondere Laserstrahlen, in Richtung des Referenzelements und/oder des ersten Optikmoduls emittieren. Insbesondere treten die durch die Messeinrichtung emittierte Strahlen auf die optisch wirksame Fläche des Referenzelements und/oder des ersten Optikmoduls. Die Strahlen können durch die optisch wirksame Fläche zurück zur Messeinrichtung reflektiert werden.
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Bei interferometrischen Messungen basiert die Vermessung der ersten Positionseigenschaft insbesondere auf Interferenzen der Lichtstrahlen, die durch das Referenzelement reflektiert werden und durch die Messeinrichtung erfasst werden. Ferner basiert die Vermessung der zweiten Positionseigenschaft bei interferometrischen Messungen insbesondere auf Interferenzen der Lichtstrahlen, die durch das erste Optikmodul reflektiert werden und durch die Messeinrichtung erfasst werden. Die Vermessung in den Schritten b) und c) optisch, insbesondere interferometrisch, durchzuführen, ist besonders vorteilhaft, weil solche optische bzw. interferometrische Messsysteme verbreitet sind und allgemein leicht zugänglich sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Referenzelement ein Spiegelelement der Lithographieanlage, insbesondere ein im Strahlenverlauf der Lithographieanlage mit dem ersten Optikmodul benachbartes Spiegelelement.
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Das Referenzelement ist insbesondere ein Element, das in Betrieb der Lithographieanlage Arbeitslicht leitet. Das heißt, dass das Referenzelement insbesondere Teil der Lithographieanlage ist und nicht nur im Rahmen des Austauschs des ersten Optikmoduls durch ein zweites Optikmodul eingesetzt wird. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass das Referenzelement nicht gesondert eingesetzt werden muss, wodurch das Tauschen des Optikmoduls vereinfacht werden kann.
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In einigen Ausführungsformen ist das Referenzelement ein aktuiertes Element, dessen Position veränderbar und/oder bekannt ist.
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Alternativ zum Spiegel kann das Referenzelement zum Beispiel eine Linse, eine Lambda-Platte oder ein optisches Gitter sein. Es ist auch denkbar, das Referenzelement erst zum Zeitpunkt des Tauschens des Optikmoduls in die Lithographieanlage einzusetzen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner einen Schritt d2), in dem eine dritte Positionseigenschaft, die eine Relativposition der Messeinrichtung bezüglich des zweiten Optikmoduls kennzeichnet, vermessen wird, wobei das Montieren des zweiten Optikmoduls in dem Schritt e) in Abhängigkeit der vermessenen ersten, zweiten und dritten Positionseigenschaften erfolgt.
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Durch den zusätzlichen Schritt d2) wird die Datenbasis für die Korrektur bzw. Ausrichtung des zweiten Optikmoduls weiter verbessert. Insbesondere führt die Messeinrichtung in dem Schritt d2) die gleiche Messung mit dem zweiten Optikmodul durch, wie sie es zuvor im Schritt c) für das erste Optikmodul getan hatte. Das zweite Optikmodul kann dabei zum Beispiel so montiert werden, dass die im Schritt d2) gemessene dritte Positionseigenschaft mit der zweiten Positionseigenschaft übereinstimmt oder in einem vorbestimmten Toleranzbereich liegt. Dadurch wird insbesondere ermöglicht, dass die optisch wirksame Fläche bzw. die entsprechende optische Achse des ersten optischen Moduls bzw. dessen optischen Elements an derselben Stelle angeordnet bzw. genauso ausgerichtet sind, wie das bei dem ersten Optikmodul der Fall war.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform vermisst die Messeinrichtung:
- in dem Schritt b) einen Abstand zwischen dem Referenzelement und der Messeinrichtung, einen Abstand zwischen einer optischen Achse des Referenzelements und der Messeinrichtung und einen relativen Winkel zwischen der optischen Achse des Referenzelements und der Messeinrichtung;
- in dem Schritt c) einen Abstand zwischen dem ersten Optikmodul und der Messeinrichtung, einen Abstand zwischen einer optischen Achse des ersten Optikmoduls und der Messeinrichtung und einen relativen Winkel zwischen der optischen Achse des ersten Optikmoduls und der Messeinrichtung; und/oder
- in dem Schritt d2) einen Abstand zwischen dem zweiten Optikmodul und der Messeinrichtung, einen Abstand zwischen einer optischen Achse des zweiten Optikmoduls und der Messeinrichtung und einen relativen Winkel zwischen der optischen Achse des zweiten Optikmoduls und der Messeinrichtung.
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Insbesondere erfolgt die Vermessung in den Schritten b), c) und/oder d2) in drei Freiheitsgraden (Abstand zum Referenzelement oder Optikmodul, Abstand zur optischen Achse und relativer Winkel zur optischen Achse). Der Abstand bezeichnet beispielsweise ein Minimalabstand und/oder ein Abstand entlang des durch die Messeinrichtung emittierten Strahlungsgang. Die Vermessung in drei Freiheitsgraden erfolgt insbesondere interferometrisch. Durch die Vermessung in zumindest drei Freiheitsgraden wird die Datenbasis für die Korrektur bzw. Ausrichtung des zweiten Optikmoduls weiter verbessert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Messeinrichtung ein Autokollimationsfernrohr auf und das Verfahren umfasst ferner:
- Montieren eines externen Spiegels an die Lithographieanlage; wobei die Schritte b), c) und/oder d2) umfassen:
- Vermessen einer Winkelposition der Messeinrichtung bezüglich des externen Spiegels anhand von kollimierten Strahlverläufen, die das Autokollimationsfernrohr emittiert.
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Das Vermessen der Winkelposition der Messeinrichtung dient insbesondere dazu, eine Verdrehung des Referenzelements, des ersten Optikmoduls und/oder des zweiten Optikmoduls um die jeweilige eigene optische Achse zu bestimmen. Dadurch kann die gemessene Ausrichtung und/oder Position des Referenzelements und/oder des Optikmoduls präziser bestimmt werden. Dadurch kann die Datenbasis für die Korrektur bzw. Ausrichtung des zweiten Optikmoduls weiter verbessert werden. Das Autokollimationsfernrohr ermöglicht insbesondere eine zweiachsige Winkelmessung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Schritte b), c) und/oder d2):
- Vermessen von Markierungen auf einer Oberfläche des Referenzelements, auf einer Oberfläche des ersten Optikmoduls und/oder auf einer Oberfläche des zweiten Optikmoduls; und
- Bestimmen einer Verdrehung des Referenzelements, des ersten Optikmoduls und/oder des zweiten Optikmoduls um die jeweilige eigene optische Achse anhand der vermessenen Markierungen.
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Die Oberfläche des Referenzelements und/oder des Optikmoduls ist beispielsweise die optisch wirksame Fläche des Referenzelements und/oder des Optikmoduls. Insbesondere kann die Messung der Markierungen zur Winkelorientierung des Messgeräts (bzw. des Referenzelements und/oder des Optikmoduls) verwendet werden.
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Die Absolutpositionen der Markierungen in Bezug auf ein gegebenes Koordinatensystem werden beispielsweise zuvor bestimmt, zum Beispiel mit einem Prüfturm. Die Markierungen bieten eine Art Sternenkarte, die zur Winkelorientierung dienen kann. Insbesondere erfolgt die Winkelorientierung in diesem Fall ohne Autokollimationsfernrohr.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Markierungen Defektstellen und/oder umfassen lokal auf die Oberfläche des Referenzelements, des ersten Optikmoduls und/oder des zweiten Optikmoduls deponierte Beschichtungen.
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Defektstellen sind insbesondere kleine Defekte (0,1mm bis 3mm Kantenlänge), die an der optisch wirksamen Fläche vorliegen. Ihre Auswirkung auf die Abbildungsqualität ist meistens nicht so stark, sodass das optische Element trotz der Defekte weiterverwendet werden darf. Sind keine oder nicht genügend lokale Defekte vorhanden, welche als Referenzmarker dienen können, kann eine dünne (einige Nanometer) Schicht (z.B. aus Kohlenstoff) auf eine oder mehreren Stellen der Oberfläche vorher gezielt deponiert werden.
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Falls es sich bei der Lithographieanlage um eine EUV (extreme ultraviolet) Lithographieanlage handelt, sind ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem sowie ein Projektionssystem der EUV-Lithographieanlage vorzugsweise in einem Vakuum-Gehäuse angeordnet. Die als Referenzmarker deponierte Schicht ist in diesem Fall insbesondere so dünn, dass die beim Einschalten des Projektionsobjektivs durch das im partiellen Vakuum vorhandene Plasma schnell abgetragen wird, bevor Wafer belichtet werden. Falls dies zu lange dauern sollte, kann eine Reinigung, zum Beispiel mit atomarmem Wasserstoff, vor dem Belichten stattfinden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schritt a) ein Befestigen der Messeinrichtung an einem Tragrahmen der Lithographieanlage, wobei die Lithographieanlage mindestens zwei Referenzelemente aufweist, und wobei die Referenzelemente jeweils eine optische Referenzoberfläche aufweisen, dessen absolute Koordinaten in Bezug auf ein gegebenes Koordinatensystem bekannt sind, wobei das gegebene Koordinatensystem insbesondere das Koordinatensystem des Tragrahmens ist.
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Insbesondere werden die Position und Orientierung (erste Positionseigenschaft) der Messeinrichtung relativ zur Referenzoberfläche bestimmt. Die Referenzelemente können bereits in der Lithographieanlage vorhandene Elemente sein. Alternativ können sie vorher eingebaut werden und absolut zum Tragrahmen eingemessen und positioniert werden. Zur Bestimmung der ersten Positionseigenschaft können kapazitive und/oder optische Positionssensoren verwendet werden, die beispielsweise die Relativposition des Tragrahmens (mit der Messeinrichtung) zu den Referenzflächen messen. Der Tragrahmen ist insbesondere ein Rahmen, der das Projektionsobjektiv trägt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Tauschen eines ersten Optikmoduls gegen ein zweites Optikmodul bei einer Lithographieanlage bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- a) Befestigen einer Messeinrichtung an der Lithographieanlage;
- b') Erfassen eines Interferenzmusters von Lichtstrahlen, die durch die Messeinrichtung emittiert werden, durch das erste Optikmodul und zumindest einen Spiegelelement der Lithographieanlage zu einem Planspiegel geleitet werden und durch die gleichen optischen Komponenten zurück an die Messeinrichtung geleitet werden, wobei der Planspiegel ein Referenzelement ist, das in einer Pupillenebene eines Projektionsobjektivs angeordnet ist;
- d) Demontieren des ersten Optikmoduls; und
- e') Montieren des zweiten Optikmoduls anstelle des ersten Optikmoduls in Abhängigkeit des erfassten Interferenzmusters.
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Durch die Messung im Schritt b') werden Relativpositionen der Messeinrichtung, des Planspiegels und des ersten Optikmoduls zueinander bestimmt. Dadurch können vorteilhaft das erste (alte) Optikmodul und zweite (neue) Optikmodul derart getauscht werden, dass die optisch wirksame Fläche bzw. die entsprechende optische Achse des zweiten optischen Moduls bzw. dessen optischen Elements an derselben Stelle angeordnet bzw. genauso ausgerichtet sind, wie das bei dem ersten Optikmodul der Fall war. Dadurch, dass das Interferenzmuster erfasst wird, kann die Messeinrichtung bei dem Austausch des Optikmoduls bewegt werden und/oder aus der Lithographieanlage herausgenommen werden, ohne dass dadurch eine Ausrichtung des neuen, zweiten Optikmoduls gefährdet wird. Vielmehr kann beim Montieren des zweiten Optikmoduls die Relativposition der Messeinrichtung gemäß den Messergebnissen des Schritts b') justiert werden. Anschließend kann das zweite Optikmodul derart montiert werden, dass die Relativposition zur Messeinrichtung dieselbe wie die Relativposition des ersten Optikmoduls zur Messeinrichtung ist.
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Insbesondere wird das Interferenzmuster von (Licht)Strahlen, die durch einen Teil oder durch das gesamte Projektionssystem gesendet werden, erfasst. Hierzu kann die Messeinrichtung mehrere Lichtstrahlen parallel emittieren und erfassen, wie die zurückkommenden Strahlen sich verhalten. Der Planspiegel kann dabei dazu dienen, die Strahlen zur Messeinrichtung zurück zu reflektieren.
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Das Interferenzmuster enthält insbesondere Information aus allen optischen Elementen zwischen der Messeinrichtung und dem Planspiegel. Es wird beispielsweise eine Interferenzmustermessung durchgeführt, bevor das erste Optikmodul ausgebaut wird. Bevorzugt werden in Schritt b') mindestens zwei identische Interferenzmessungen am ersten Optikmodul durchgeführt, die sich lediglich durch die Wellenlänge der Messstrahlen voneinander unterscheiden.
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Dann wird zum Beispiel mit dem zweiten Optikmodul mindestens eine, vorzugsweise jedoch mindestens zwei, identische Messung(en) durchgeführt. Die Wellenlängen der Messstrahlen sind bei den Messungen am zweiten Optikmodul insbesondere identisch mit den Wellenlängen der Messstrahlen bei den Messungen am ersten Optikmodul. Die Position des zweiten Optikmoduls kann so lange justiert werden, bis die Interferenzmuster nach dem Austausch in guter Näherung oder identisch mit den Mustern vor dem Austausch sind. Interferenzmessungen mit mindestens zwei unterschiedlichen Wellenlängen durchzuführen, dient dazu, aus identischen Interferenzmustern auf die identische Position schließen zu können.
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Durch die Interferenzmessung im Schritt b') kann man zwar nicht alle Freiheitsgrade des ersten Optikmoduls bestimmen, aber ausreichend, um die optisch aktive Oberfläche des zweiten Optikmoduls korrekt auszurichten. Insbesondere kann eine Rotation eines symmetrischen Spiegels im Schritt b') nicht erkannt werden. Das ist aber unproblematisch, weil der Spiegel aufgrund seiner Symmetrie die optischen Strahlen gleichbehandelt, egal wie er gedreht wird. Bei nicht symmetrischen Spiegeln kann die Rotation erkannt werden, weil mit den verschiedenen Wellenlängenmessungen der Abstand zur optischen Oberfläche erfasst wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Montieren des zweiten Optikmoduls in Schritt e) oder e') ein Ausrichten des zweiten Optikmoduls unter Verwendung von Abstandshaltern.
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Die Abstandshalter umfassen beispielsweise Unterlegscheiben, Plättchen usw., insbesondere aus Metall oder Keramik. Das Ausrichten des zweiten Optikmoduls erfolgt zum Beispiel unter Verwendung der Abstandshalter in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckung einer optisch wirksamen Fläche des zweiten Optikmoduls. In dieser Richtung sind Abstandshalter besonders hilfreich. Insbesondere in der Horizontalrichtung kann ein Ausrichten des zweiten Optikmoduls durch Klopfen gegen das zweite Optikmodul stattfinden. In dem Schritt e) kann eine Korrekturgröße zur Korrektur der Position des zweiten Optikmoduls und dafür erforderliche Abstandshalter ermittelt werden. Das Bestimmen der Abstandshalter kann das Bestimmen von deren Typ, Dicke (oder sonstiges Maß), Anzahl usw. umfassen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Messeinrichtung an der Lithographieanlage lösbar befestigt und/oder nach dem Schritt e) oder e') wieder von der Lithographieanlage gelöst.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen das erste und zweite Optikmodul jeweils einen Spiegel auf und/oder werden an einer Außenseite der Lithographieanlage und/oder dessen Projektionsobjektivs montiert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform gehen Schritt a) folgende Schritte voraus:
- Montieren des ersten Optikmoduls an der Lithographieanlage,
- Betreiben der Lithographieanlage, insbesondere zur Belichtung von Wafern, und
- Feststellen, dass ein Tausch des ersten Optikmoduls gegen das zweite Optikmodul erforderlich ist.
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„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
- 1A zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer EUV-Lithographieanlage;
- 1B zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer DUV-Lithographieanlage;
- 2 zeigt in einem Vertikalschnitt schematisch und teilweise ein Projektionsobjektiv aus 1A sowie ein Optikmodul gemäß einer Ausführungsform;
- 3 zeigt ein Flussdiagram für ein Verfahren zum Tauschen eines ersten Optikmoduls gegen ein zweites Optikmodul gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 4 zeigt ein erstes Beispiel einer Anordnung zum Tauschen eines ersten Optikmoduls gegen ein zweites Optikmodul;
- 5 zeigt ein zweites Beispiel einer Anordnung zum Tauschen eines ersten Optikmoduls gegen ein zweites Optikmodul;
- 6 zeigt ein drittes Beispiel einer Anordnung zum Tauschen eines ersten Optikmoduls gegen ein zweites Optikmodul;
- 7 zeigt ein viertes Beispiel einer Anordnung zum Tauschen eines ersten Optikmoduls gegen ein zweites Optikmodul;
- 8 zeigt ein fünftes Beispiel einer Anordnung zum Tauschen eines ersten Optikmoduls gegen ein zweites Optikmodul; und
- 9 zeigt ein Flussdiagram für ein Verfahren zum Tauschen eines ersten Optikmoduls gegen ein zweites Optikmodul gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
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1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm, insbesondere 13,5nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind jeweils in einem nicht gezeigten Vakuum-Gehäuse vorgesehen, wobei jedes Vakuum-Gehäuse mit Hilfe einer nicht dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren beziehungsweise Einstellen von optischen Elementen vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.
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Die EUV-Lithographieanlage 100A weist eine EUV-Lichtquelle 106A auf. Als EUV-Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle (oder ein Synchrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV-Bereich (extrem ultravioletter Bereich), also beispielsweise im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm, insbesondere 13,5nm, aussendet. Im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A gebündelt und die gewünschte Betriebswellenlänge aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV-Lichtquelle 106A erzeugte EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind.
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Das in 1A dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf eine Photomaske (Engl.: reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spiegels 122 auf die Photomaske 120 gelenkt werden. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
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Das Projektionssystem 104 (auch als Projektionsobjektiv bezeichnet) weist sechs Spiegel M1 bis M6 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Spiegel M1 bis M6 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel M1 bis M6 der EUV-Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel M1 bis M6 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel M1 bis M6 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
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1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm, insbesondere 157nm, oder 193nm, oder 248nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 können - wie bereits mit Bezug zu 1A beschrieben - in einem Vakuumgehäuse angeordnet, in einem mit einem mit Gas gespültem Gehäuse, und/oder von einem Maschinenraum mit entsprechenden Antriebsvorrichtungen umgeben sein.
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Die DUV-Lithographieanlage 100B weist eine DUV-Lichtquelle 106B auf. Als DUV-Lichtquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert.
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Das in 1B dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
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Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128 und/oder Spiegel 130 des Projektionssystems 104 rotationssymmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen 128 und Spiegel 130 der DUV-Lithographieanlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 128 und/oder Spiegel 130 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel 130 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
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Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 128 und dem Wafer 124 kann durch ein flüssiges Medium 132 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium 132 kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Das Medium 132 kann auch als Immersionsflüssigkeit bezeichnet werden.
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2 zeigt in einem Vertikalschnitt schematisch und teilweise das Projektionsobjektiv 104 aus 1A, und zwar in einem Bereich, der einen Spiegel M umfasst. Bei dem Spiegel M handelt es sich um einen beliebigen Spiegel der zuvor beschriebenen Spiegel M1 bis M6. Der Spiegel M ist in einem Halterahmen 200 (Engl.: mirror support frame) gehalten, mit dem er ein Optikmodul 202 bildet. Der Halterahmen 200 befestigt den Spiegel M an einem Tragrahmen 204 des Projektionsobjektivs 104. An dem Tragrahmen 204 sind auch die weiteren, in 2 nicht dargestellten Spiegel befestigt. Zu diesen weiteren Spiegeln gehört auch ein Spiegel N, bei dem es sich um einen weiteren Spiegel der zuvor beschriebenen Spiegel M1 - M6 handelt.
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Der Spiegel M ist im Unterschied zu ein oder mehreren der anderen Spiegel nicht-aktuierbar vorgesehen. D.h., seine optisch wirksame Fläche 206 kann nach dem Einbau des Optikmoduls 202 im Projektionsobjektiv 104 nicht mehr mithilfe von Aktuatoren, verstellt werden. Der Einbau des Optikmoduls 202 erfolgt für gewöhnlich mithilfe von Schrauben, mit denen es mit dem Tragrahmen 204 verschraubt wird. Dabei können Abstandshalter 212, insbesondere Unterlegscheiben (Engl.: Shims oder Spacer), untergelegt werden, um eine vordefinierte SollPosition der optischen Achse 208 des Spiegels M zu erreichen. Der Spiegel M weist wiederum im Unterschied zu anderen Spiegeln eine Einbausituation auf, in welcher er von außerhalb des Projektionsobjektivs 104 zugänglich ist und damit im Bedarfsfall ausgetauscht werden kann. Ein solcher Bedarfsfall ergibt sich beispielsweise, wenn der Spiegel M erblindet und/oder eine vordefinierte Anzahl an Belichtungen oder Betriebsstunden durchlaufen hat. Ein weiterer Grund für einen Austausch ist zum Beispiel der Ersatz des Spiegels M durch einen Spiegel mit einer höheren Qualität und/oder durch einen Spiegel mit bestimmten erwünschten Eigenschaften.
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Wird das alte bzw. erste Optikmodul 202 gegen ein neues bzw. zweites Optikmodul 202' getauscht, wie durch den Doppelpfeil in 2 angedeutet, muss insbesondere wegen der mangelnden Aktuierbarkeit des Spiegels M sichergestellt werden, dass die optische Achse 208' des neuen M' in eingebautem Zustand identisch oder nahezu identisch zur optischen Achse 208 des alten M im vormals eingebauten Zustand positioniert und ausgerichtet ist. Dies wird gemäß dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel wie folgt erreicht:
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Die 3 zeigt ein Flussdiagram für ein Verfahren zum Tauschen eines ersten Optikmoduls 202 gegen ein zweites Optikmodul 202'. Dieses Verfahren wird zum Beispiel mithilfe der in der 4 dargestellten Anordnung zum Tauschen eines ersten Optikmoduls 202 gegen ein zweites Optikmodul 202' durchgeführt.
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Wenn bestimmt wird, dass der Spiegel M ausgetauscht werden muss, wird in einem Schritt S1 eine Messeinrichtung 400, welche hier als Interferometer mit Autokollimationsfunktion ausgebildet ist, an der Lithographieanlage 100A, 100B befestigt. Die Messeinrichtung 400 wird dabei an einer Sensorhalterung 216 befestigt, insbesondere angeschraubt (in der 4 nicht dargestellt).
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Mithilfe der Messeinrichtung 400 wird in einem Schritt S2 der 3 eine erste Positionseigenschaft PE1 vermessen. Bei der ersten Positionseigenschaft PE1 handelt es sich um eine Relativposition der Messeinrichtung 400 bezüglich eines weiteren Spiegels N, der hier als Referenzelement 300 dient. Bei dem Spiegel N handelt es sich hierzu insbesondere um einen mit Aktuatoren bewegbaren Spiegel, dessen Position durch Sensoren ermittelt wird. Alternativ kann der Spiegel N auf einer Halterung liegen, wobei die Position der Halterung (und somit auch die des Spiegels N) bekannt ist.
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Im Schritt S2 tastet die Messeinrichtung 400 eine optisch wirksame Fläche 310 des Spiegels N ab. Die Messeinrichtung 400 bestimmt dazu interferometrisch einen Abstand d1 zwischen der Messeinrichtung 400 und dem Spiegel N anhand von Lichtstrahlungen 401, die die Messeinrichtung 400 emittiert. Ferner bestimmt die Messeinrichtung 400 eine Winkelausrichtung der Messeinrichtung 400 zu einer optischen Achse 301 des Spiegels N. Insgesamt kann anhand der durch die Messeinrichtung 400 vorgenommenen Messungen ein Brennpunkt 302 des Spiegels N bestimmt werden.
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Ohne bewegt zu werden, vermisst die Messeinrichtung 400 anschließend in einem Schritt S3 eine zweite Positionseigenschaft PE2, die eine Relativposition zwischen der Messeinrichtung 400 und dem auszutauschenden Spiegel M definiert. Auch diese zweite Messung durch die Messeinrichtung 400 erfolgt interferometrisch. Die Messeinrichtung 400 tastet dabei die optisch wirksame Fläche 206 des Spiegels M ab und bestimmt so den Abstand zwischen der Messeinrichtung 400 und der Fläche 206 sowie einen Relativwinkel zwischen der Messeinrichtung und der optischen Achse 208 des Spiegels M. Durch die bemessenen Eigenschaften bestimmt die Messeinrichtung 400 einen Brennpunkt 219 des Spiegels M.
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Die erste und die zweite Positionseigenschaften PE1 und PE2, die durch die Messeinrichtung 400 ermittelt werden, werden gespeichert, um bei der späteren Montage des neuen Optikmoduls 202' verwendet zu werden und dieses zu justieren.
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Hiernach wird das (alte) Optikmodul 202 von dem Tragrahmen 204 demontiert (Schritt S4 in 3). Die Messeinrichtung 400 kann auch demontiert und/oder bewegt werden, es ist aber auch möglich, sie montiert und/oder unbewegt zu lassen.
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In einem nachfolgenden Schritt S5 wird das (neue) Optikmodul 202' anstelle des Optikmoduls 202 an den Tragrahmen 204 montiert. Alternativ kann das neue Optikmodul 202' samt seinem Tragrahmen 204 ausgetauscht werden. Eine Positionierung des Optikmoduls 202' erfolgt unter Berücksichtigung der Positionseigenschaften PE1 und PE2. Dabei wird die Messeinrichtung 400 verwendet und wieder genauso positioniert, wie sie es in den Schritten S2 und S3 beim Messen der Positionseigenschaften PE1 und PE2 war. Zur genauen Positionierung der Messeinrichtung 400 wird auf die Positionseigenschaft PE1 zurückgegriffen. Die Messeinrichtung 400 wird also so positioniert, dass eine erneute Messung der ersten Positionseigenschaft PE1 dasselbe Ergebnis (bzw. in einem Toleranzbereich) wie zuvor im Schritt S2 liefert.
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Anschließend wird die Positionierung des neuen Optikmoduls 202' auf ähnliche Weise durchgeführt: das Optikmodul 202' wird so lange bewegt, bis eine erneute Messung der zweiten Positionseigenschaft PE2 dasselbe Ergebnis (bzw. in einem Toleranzbereich) wie zuvor im Schritt S3 liefert. Hierzu werden Abstandshalter 212 verwendet, die der Positionierung des Optikmoduls 202' dienen. Wenn die erneute Messung der zweiten Positionseigenschaft PE2 mit dem neuen Optikmodul 202' dasselbe Ergebnis (bzw. in einem Toleranzbereich) wie zuvor im Schritt S3 liefert, stimmen die optisch wirksame Flächen 206 und 206' des alten und neuen Optikmoduls 202, 202' miteinander überein und die Montage des neuen Optikmoduls 202' ist beendet. Dann kann die Messeinrichtung 400 von dem Tragrahmen 204 entfernt werden.
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Die 5 zeigt eine alternative Anordnung zum Tauschen eines ersten Optikmoduls 202 gegen ein zweites Optikmodul 202', die eine Weiterbildung der Anordnung aus der 4 bildet und auch verwendet werden kann, um das Verfahren gemäß 3 durchzuführen.
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Unterschiedlich an der Anordnung der 5 ist, dass sie zusätzlich zur Anordnung der 4 auch noch die Messung der Verdrehung des Referenzelements 300 und des Optikmoduls 202 um die jeweilige optische Achse 301, 208 ermöglicht.
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Hierzu wird ein externer Spiegel 500 am Tragrahmen 204 angebracht. Der externe Spiegel 500 ist dabei ein Spiegel, der nur zu diesen Zwecken angebaut wird und sich im Betrieb der Lithographieanlage 100A, 100B nicht in einem Strahlengang befindet. Die Messeinrichtung 400 wird hier im Autokollimationsmodus betreiben und wirkt dabei als Autokollimationsfernrohr. Sie emittiert kollimierte Strahlen (Strahlverläufe) 402 in Richtung des Spiegels 500 und bestimmt anhand der durch den Spiegel 500 reflektierte Strahlen, wie sie bezüglich der optischen Achsen 208, 301 orientiert ist. Diese Schritte können im Rahmen des Vermessens der Positionseigenschaften PE1 und PE2 in den Schritten S2 und S3 durchgeführt werden, zum Beispiel zusätzlich zu den in Bezug auf die 4 beschriebenen Messungen, wodurch die Genauigkeit der erfassten Positionen erhöht wird.
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Auch beim Montieren des neuen Optikmoduls 202' kann erneut die Orientierung der Messeinrichtung 400 bezüglich der optischen Achse 208' mit dem beschriebenen Autokollimationsfernrohr bestimmt werden.
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Die 6 zeigt ein weiteres Beispiel einer Anordnung zum Tauschen eines ersten Optikmoduls 202 gegen ein zweites Optikmodul 202', die so wie die Anordnung der 5 dazu dient, die Verdrehung des Referenzelements 300 und des Optikmoduls 202 um die jeweilige optische Achse 301, 208 zu erfassen.
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Hierzu wird eine Markierung 303 auf der optisch wirksamen Fläche 310 des Spiegels N, die hier ein Defekt ist, zunächst mit einem Prüfturm (zum Beispiel interferometrisch) vermessen. Anhand des lokalen Defekts 303 kann die genaue Orientierung bzw. Verdrehung des Spiegels N bezüglich seiner optischen Achse 301 und bezüglich der Messeinrichtung 400 bestimmt werden. Diese Vermessung kann Teil des Schritts S2 sein. Zur vereinfachten Bemessung der Position des Defekts 303 kann eine Streulinse 501 verwendet werden.
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Ähnlich dazu wird auch eine Markierung 220 auf der optisch wirksamen Fläche 206 des Optikmoduls 202, die hier ein Defekt ist, verwendet, um die genaue Orientierung bzw. Verdrehung des Optikmoduls 202 bezüglich seiner optischen Achse 208 und bezüglich der Messeinrichtung 400 zu bestimmen. Diese Vermessung kann Teil des Schritts S3 sein. Zur vereinfachten Bemessung der Position des Defekts 220 kann auch hier die Streulinse 501 verwendet werden.
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Die 7 zeigt ein weiteres Beispiel einer Anordnung zum Tauschen eines ersten Optikmoduls 202 gegen ein zweites Optikmodul 202'. Dabei ist die Messeinrichtung 400 an einem mechanischen Tragrahmen 403 befestigt. Im Projektionssystem 104 befinden sich auch bewegbare Referenzelemente 304, 305, mit jeweils einer Referenzoberfläche 306, 307. Die absoluten Positionen der Referenzelemente 304, 305 und der Referenzoberflächen 306, 307 wurde zuvor vermessen und sind daher bekannt. Mit kapazitiven oder optischen Positionssensoren 308, 309 wird eine Position des Rahmens 403 mit der Messeinrichtung 400 in Bezug auf die Referenzelemente 304, 305 bestimmt. Dieser Schritt kann anstelle des zuvor beschriebenen Schritts S2 durchgeführt werden, um die erste Positionseigenschaft PE1 zu vermessen. Die übrigen Schritte erfolgen mit der Anordnung gemäß der 7 entsprechend den zuvor beschriebenen Schritten.
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Die 8 zeigt ein weiteres Beispiel einer Anordnung zum Tauschen eines ersten Optikmoduls 202 gegen ein zweites Optikmodul 202'. Diese ist geeignet, das Verfahren gemäß 9 durchzuführen. Die Schritte S1 und S4 des Verfahrens gemäß 9 sind identisch mit denen der 3 und werden deshalb nicht nochmal beschrieben.
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Anstelle der Schritte S2 und S3 wird in einem Schritt S6 ein Interferenzmuster IM von Lichtstrahlen 401, die durch die Messeinrichtung 400 emittiert werden und durch das System 104 geführt werden, erfasst. Die Strahlen 401 werden dabei durch den Spiegel N als Spiegelelement und durch das erste Optikmodul 202 zu einem Planspiegel 502 geleitet werden und durch die gleichen optischen Komponenten 202, N zurück an die Messeinrichtung 400 geleitet. Der Planspiegel 502 ist in einer Pupillenebene der Lithographieanlage 100A, 100B angeordnet.
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In dem Schritt S7 der 9 wird das neue Optikmodul 202' anstelle des alten Optikmoduls 202 in Abhängigkeit des erfassten Interferenzmusters IM montiert. Hierzu wird die Messeinrichtung 400 verwendet, um ein neues Interferenzmuster IM' mit dem neuen Optikmodul 202' anstelle des alten Optikmoduls 202 zu erfassen. Wenn das neue Interferenzmuster IM' mit dem alten Interferenzmuster IM übereinstimmt, wird die Position des neuen Optikmoduls 202' beibehalten, da die optisch wirksame Fläche 206' dann mit der Fläche 206 des alten Moduls 202 übereinstimmt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 100A
- EUV-Lithographieanlage
- 100B
- DUV-Lithographieanlage
- 102
- Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
- 104
- Projektionssystem
- 106A
- EUV-Lichtquelle
- 106B
- DUV-Lichtquelle
- 108A
- EUV-Strahlung
- 108B
- DUV-Strahlung
- 110
- Spiegel
- 112
- Spiegel
- 114
- Spiegel
- 116
- Spiegel
- 118
- Spiegel
- 120
- Photomaske
- 122
- Spiegel
- 124
- Wafer
- 126
- optische Achse
- 128
- Linse
- 130
- Spiegel
- 132
- Medium
- 200, 200'
- Halterahmen
- 202, 202'
- Optikmodul
- 204
- Tragrahmen
- 206, 206'
- optisch wirksame Fläche
- 208, 208'
- optische Achse
- 210
- Schraube
- 211
- Referenzfläche
- 212
- Abstandshalter
- 216
- Sensorhalterung
- 219
- Brennpunkt
- 220
- Markierung
- 300
- Referenzelement
- 301
- optische Achse
- 302
- Brennpunkt
- 303
- Markierung
- 304
- Referenzelement
- 305
- Referenzelement
- 306
- Referenzoberfläche
- 307
- Referenzoberfläche
- 308
- Positionssensor
- 309
- Positionssensor
- 310
- optisch wirksame Fläche
- 400
- Messeinrichtung
- 401
- Strahlung
- 402
- kollimierte Strahlen
- 403
- Tragrahmen
- 500
- externer Spiegel
- 501
- Streulinse
- 502
- Planspiegel
- d1
- Abstand
- IM, IM'
- Interferenzmuster
- M, M'
- Spiegel
- M1
- Spiegel
- M2
- Spiegel
- M3
- Spiegel
- M4
- Spiegel
- M5
- Spiegel
- M6
- Spiegel
- N
- Spiegel
- PE1
- erste Positionseigenschaft
- PE2
- zweite Positionseigenschaft
- S1 -S7
- Verfahrensschritte
