DE102021202502A1 - Device for changing a shape of a surface of an object - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung (10) zum Verändern einer Form einer Oberfläche (12) eines Objekts (14) umfasst: eine Formmanipulationseinrichtung (16), welche dazu konfiguriert ist, in Abhängigkeit von einer Steuerungsgröße (32) eine Oberflächenänderung am Objekt zu erzeugen, sowie eine Steuerungseinrichtung (30), welche dazu konfiguriert ist, aus einer vorgegebenen Solländerung (28) der Oberflächenform des Objekts eine Vorgabe (32E) für die Steuerungsgröße der Formmanipulationseinrichtung mittels einer zweistufigen Optimierung (34, 50) zu ermitteln, wobei eine erste Stufe (34) der Optimierung dazu konfiguriert ist, eine Näherung (32N) der Vorgabe für die Steuerungsgröße durch Minimierung einer Abweichung (40) einer Vorhersage (36) der mittels der Steuerungsgröße erzeugbaren Oberflächenänderung von der Solländerung zu ermitteln, wobei eine zweite Stufe (50) der Optimierung dazu konfiguriert ist, ein Endergebnis (32E) der Vorgabe für die Steuerungsgröße durch Minimierung einer Gesamtzeit (54), welche zur Erzeugung der Oberflächenänderung mittels der Formmanipulationseinrichtung benötigt wird, zu ermitteln, und wobei die Ermittlung des Endergebnisses unter einer die Abweichung (40) der Oberflächenänderung von der Solländerung begrenzenden Nebenbedingung (60) erfolgt.A device (10) for changing a shape of a surface (12) of an object (14) comprises: a shape manipulation device (16), which is configured to generate a surface change on the object depending on a control variable (32), and a control device (30), which is configured to determine a specification (32E) for the control variable of the shape manipulation device from a specified target change (28) in the surface shape of the object by means of a two-stage optimization (34, 50), with a first stage (34) of the Optimization is configured to determine an approximation (32N) of the specification for the control variable by minimizing a deviation (40) of a prediction (36) of the surface change that can be generated by means of the control variable from the target change, with a second stage (50) of the optimization being configured for this is an end result (32E) of the target for the control quantity by minimizing a total time (54), which required to produce the surface change by means of the shape manipulation device, and the final result being determined under a secondary condition (60) limiting the deviation (40) of the surface change from the desired change.
Description
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Verändern einer Form einer Oberfläche eines Objekts.The invention relates to a device and a method for changing the shape of a surface of an object.
Aus
Dabei wird üblicherweise zunächst die tatsächliche Form der Oberfläche des optischen Elements vermessen und deren Abweichung von einer vorgegebenen Sollform bestimmt. Zur Anpassung der Oberflächenform an die Sollform wird herkömmlicherweise zunächst eine durch die Bestrahlung in das optische Element einzubringende Vorgabe für eine Steuerungsgröße der Formmanipulationseinrichtung, wie etwa in Form einer Energiedosisverteilung eines Elektronenstrahls bestimmt, die dazu geeignet ist, eine gewünschte Korrektur der Oberflächenform des optischen Elements zu bewirken. In this case, the actual shape of the surface of the optical element is usually first measured and its deviation from a predetermined desired shape is determined. In order to adapt the surface shape to the target shape, a specification for a control variable of the shape manipulation device to be introduced into the optical element by the irradiation, such as in the form of an energy dose distribution of an electron beam, is conventionally first determined, which is suitable for a desired correction of the surface shape of the optical element effect.
Herkömmlicherweise wird die Vorgabe für die Steuerungsgröße der Formmanipulationseinrichtung unter Minimierung der Oberflächenabweichung von der Solländerung ermittelt. Mit dem dabei ermittelten Ergebnis wird zwar in der Regel das Ziel einer geringen Oberflächenabweichung erreicht, oft jedoch ist dessen Umsetzung mittels der Formmanipulationseinrichtung sehr zeitaufwendig.Conventionally, the specification for the control variable of the shape manipulation device is determined while minimizing the surface deviation from the target change. The result determined in this way generally achieves the goal of a small surface deviation, but its implementation using the shape manipulation device is often very time-consuming.
Zugrunde liegende AufgabeUnderlying Task
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere eine Vorgabe für die Steuerungsgröße der Formmanipulationseinrichtung ermittelt werden kann, womit die Formmanipulationseinrichtung eine geringe Oberflächenabweichung von einer vorgegebenen Sollform auf zeiteffiziente Weise bewirken kann.It is an object of the invention to provide a device and a method with which the aforementioned problems are solved, and in particular a specification for the control variable of the shape manipulation device can be determined, with which the shape manipulation device can bring about a small surface deviation from a specified target shape in a time-efficient manner.
Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit einer Vorrichtung zum Verändern einer Form einer Oberfläche eines Objekts, welche eine Formmanipulationseinrichtung umfasst, welche dazu konfiguriert ist, in Abhängigkeit von einer Steuerungsgröße eine Oberflächenänderung am Objekt zu erzeugen. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, aus einer vorgegebenen Solländerung der Oberflächenform des Objekts eine Vorgabe für die Steuerungsgröße der Formmanipulationseinrichtung mittels einer zweistufigen Optimierung zu ermitteln. Dabei ist eine erste Stufe der Optimierung dazu konfiguriert, eine Näherung der Vorgabe für die Steuerungsgröße durch Minimierung einer Abweichung einer Vorhersage der mittels der Steuerungsgröße erzeugbaren Oberflächenänderung von der Solländerung zu ermitteln. Eine zweite Stufe der Optimierung ist dazu konfiguriert, ein Endergebnis der Vorgabe für die Steuerungsgröße durch Minimierung einer Gesamtzeit, welche zur Erzeugung der Oberflächenänderung mittels der Formmanipulationseinrichtung benötigt wird, zu ermitteln. Weiterhin erfolgt die Ermittlung des Endergebnisses unter einer die Abweichung der Oberflächenänderung von der Solländerung begrenzenden Nebenbedingung.The aforementioned object can be achieved according to the invention, for example, with a device for changing a shape of a surface of an object, which includes a shape manipulation device that is configured to produce a surface change on the object as a function of a control variable. Furthermore, the device according to the invention comprises a control device which is configured to determine a specification for the control variable of the shape manipulation device from a specified desired change in the surface shape of the object by means of a two-stage optimization. In this case, a first stage of the optimization is configured to determine an approximation of the specification for the control variable by minimizing a deviation of a prediction of the surface change that can be generated using the control variable from the target change. A second stage of the optimization is configured to determine an end result of the target control variable by minimizing a total time required to generate the surface modification using the shape manipulation device. Furthermore, the final result is determined under a secondary condition that limits the deviation of the surface change from the target change.
Mit anderen Worten ist die erste Stufe der Optimierung dazu konfiguriert, eine Gütefunktion zu optimieren, welche eine Differenz aus einer Vorhersage der durch die Steuerungsgröße erzeugbaren Oberflächenänderung und der Solländerung enthält. Das heißt, die mittels der ersten Stufe der Optimierung ermittelte Näherung der Vorgabe für die Steuerungsgröße ist so gewählt, dass die Oberflächenänderung, welche damit von der Formmanipulationseinrichtung erzeugbar wäre, möglichst wenig von der Solländerung abweicht.In other words, the first stage of the optimization is configured to optimize a quality function that contains a difference between a prediction of the surface change that can be generated by the control variable and the target change. This means that the approximation of the specification for the control variable determined by means of the first stage of the optimization is selected in such a way that the surface change that could thus be generated by the shape manipulation device deviates as little as possible from the target change.
Die zweite Stufe der Optimierung ist mit anderen Worten dazu konfiguriert, eine weitere Gütefunktion zu optimieren, welche eine die Gesamtzeit zur Erzeugung der Oberflächenänderung bezeichnende Variable enthält. Das heißt, das mittels der zweiten Stufe der Optimierung ermittelte Endergebnis der Vorgabe für die Steuerungsgröße ist so gewählt, dass die Zeit, die benötigt wird, um die damit definierte Oberflächenänderung zu erzeugen, möglichst kurz ist, wobei die Abweichung der Oberflächenänderung von der Solländerung begrenzt ist, beispielsweise darf der Mittelwert der Abweichung oder das Quadrat der Abweichung einen festen Grenzwert nicht überschreiten.In other words, the second stage of the optimization is configured to optimize another merit function containing a variable indicative of the total time to produce the surface change. This means that the end result of the specification for the control variable determined using the second stage of optimization is selected in such a way that the time required to generate the defined surface change is as short as possible, with the deviation of the surface change from the target change being limited is, for example, the mean of the deviation or the square of the deviation does not exceed a fixed limit.
Die Oberflächenänderung des Objekts kann beispielsweise durch Materialabtrag am Objekt oder durch lokale Materialverdichtung, sogenannte Kompaktierung, im Objekt erfolgen.The surface change of the object can take place, for example, as a result of material removal from the object or as a result of local material compression, so-called compaction, in the object.
Die erfindungsgemäße zweistufige Optimierung ermöglicht es, eine Vorgabe für die Steuerungsgröße zu ermitteln, womit mittels der Formmanipulationseinrichtung die Form der Oberfläche an eine Sollform auf zeiteffiziente Weise mit einer hohen Genauigkeit angepasst werden kann. Die hohe Genauigkeit der Anpassung der Form der Oberfläche an die Sollform wird durch die erste Stufe der Optimierung sowie durch die Nebenbedingung bei der zweiten Stufe der Optimierung, welche die Abweichung der Oberflächenänderung von der Solländerung begrenzt, erzielt. Durch die Minimierung der Gesamtzeit, welche zur Erzeugung der Oberflächenänderung mittels der Formmanipulationseinrichtung benötigt wird, wird die ermittelte Vorgabe mit einer hohen Zeiteffizienz von der Formmanipulationseinrichtung umgesetzt.The two-stage optimization according to the invention makes it possible to determine a specification for the control variable, with which the shape of the surface can be adapted to a target shape in a time-efficient manner with a high degree of accuracy by means of the shape manipulation device. The high level of accuracy in adapting the shape of the surface to the target shape is achieved by the first stage of optimization and by the constraint in the second stage of optimization, which limits the deviation of the surface change from the target change. By minimizing the overall time that is required to produce the surface change by means of the shape manipulation device, the specification determined is implemented by the shape manipulation device with a high level of time efficiency.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung dazu konfiguriert, bei der Optimierung der zweiten Stufe von der in der ersten Stufe ermittelten Näherung der Vorgabe für die Steuerungsgröße auszugehen. Mit anderen Worten wird die Näherung als Startpunkt, d.h. als Startwert bzw. als Startwerte, für die in der zweiten Stufe stattfindende Optimierung verwendet.According to one specific embodiment, the control device is configured to start with the optimization of the second stage based on the approximation of the specification for the control variable determined in the first stage. In other words, the approximation is used as a starting point, i.e. as a starting value or starting values, for the optimization taking place in the second stage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Oberfläche des Objekts eine Nutzfläche, welche in einer Draufsicht eine gebogene Randbegrenzung und/oder Löcher aufweist und die Steuerungseinrichtung ist dazu konfiguriert, die in der ersten und/oder zweiten Stufe der Optimierung erfolgende Minimierung auf die Nutzfläche zu begrenzen. Genauer ausgedrückt, wird die in der ersten Stufe der Optimierung erfolgende Minimierung der Abweichung der Oberflächenänderung von der Solländerung auf die Nutzfläche begrenzt. Im Fall der gebogenen Randbegrenzung ist die Nutzfläche in Draufsicht, nachstehend auch Draufsichtsfläche bezeichnet, kein Rechteck, vielmehr kann sie insbesondere ein Kreis oder eine Ellipse sein. Aufgrund der Begrenzung auf die Projektionsfläche erfolgt die Minimierung der Abweichung der Oberflächenänderung nicht hinsichtlich einer rechteckförmigen Fläche, sondern hinsichtlich der Draufsichtsfläche mit der gebogenen Randbegrenzung und ggf. scheibenförmiger Topographie. Diese Lösung unterscheidet von der herkömmlichen Lösung einer FFT-basierten Entfaltungsaufgabe, bei der in Draufsicht auf die Oberfläche ein rechteckförmiges Gebiet berechnet wird. Auch im Fall einer Nutzfläche mit allgemeiner Form, insbesondere auch Rechteckform, welche Löcher aufweist, unterscheidet sich die Lösung von der genannten herkömmlichen Lösung einer FFT-basierten Entfaltungsaufgabe.According to a further embodiment, the surface of the object comprises a usable area which has a curved edge boundary and/or holes in a top view, and the control device is configured to limit the minimization taking place in the first and/or second stage of the optimization to the usable area. To put it more precisely, the minimization of the deviation of the surface change from the target change, which takes place in the first optimization stage, is limited to the usable area. In the case of the curved edge delimitation, the usable area in plan view, also referred to below as plan view area, is not a rectangle, rather it can in particular be a circle or an ellipse. Due to the limitation to the projection area, the deviation of the surface change is not minimized with regard to a rectangular area, but with regard to the top view area with the curved edge boundary and, if applicable, disk-shaped topography. This solution differs from the conventional solution of an FFT-based deconvolution task, in which a rectangular region is calculated in a plan view of the surface. Even in the case of a usable area with a general shape, in particular also a rectangular shape, which has holes, the solution differs from the conventional solution mentioned for an FFT-based unfolding task.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt die in der ersten Stufe erfolgende Begrenzung auf die Nutzfläche mittels einer Gewichtungsfunktion, die in einer Gütefunktion, welche in der ersten Stufe minimiert wird, mit der Abweichung multipliziert wird, wobei die Gewichtungsfunktion an eine Form, welche die Nutzfläche in der Draufsicht aufweist, angepasst ist. Unter der Abweichung ist die Abweichung der mittels der Steuerungsgröße erzeugbaren Oberflächenänderung von der Solländerung zu verstehen. Die Anpassung der Gewichtungsfunktion an die Form der Draufsichtsfläche erfolgt insbesondere, indem die Gewichtung innerhalb der Draufsichtsfläche größer gewählt ist als außerhalb der Draufsichtsfläche. So kann beispielsweise innerhalb der Draufsichtsfläche eine Gewichtung von 1 und außerhalb der Draufsichtsfläche eine Gewichtung von 0 vorgesehen sein.According to a further embodiment, the limitation to the usable area in the first stage is carried out by means of a weighting function, which is multiplied by the deviation in a quality function, which is minimized in the first stage, the weighting function being adapted to a form which defines the usable area in the Has top view, is adjusted. The deviation is to be understood as meaning the deviation of the surface change that can be generated by means of the control variable from the target change. The adjustment of the weighting function to the shape of the plan view area is carried out in particular by the weighting within the plan view area being selected to be greater than outside of the plan view area. For example, a weighting of 1 can be provided within the top view area and a weighting of 0 outside the top view area.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform gibt die Gewichtungsfunktion eine kontinuierliche Variation zwischen 0 und 1 vor. Die kontinuierliche Wichtung kann zur Verringerung des Einflusses von unzuverlässigen Messwerten in der Abtragsvorgabe 28 dienen.According to a further embodiment, the weighting function specifies a continuous variation between 0 and 1. The continuous weighting can serve to reduce the influence of unreliable measured values in the
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Objekt ein optisches Element für eine optische Anordnung und ist die Nutzfläche ein Flächenabschnitt auf dem optischen Element, welcher bei einer zweckgemäßen Verwendung des optischen Elements in der optischen Anordnung in einem Nutzstrahlengang der optischen Anordnung angeordnet ist. Die optische Anordnung kann beispielsweise eine Beleuchtungsoptik oder eine Projektionsoptik, auch Projektionsobjektiv bezeichnet, einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie sein. Ist das optische Element beispielsweise ein Spiegel oder eine Linse für eine Lithographie-Projektionsbelichtungsanlage, beispielsweise für eine Projektionsoptik derselben, so ist die Nutzfläche derjenige Flächenabschnitt des optischen Elements, welcher im Betrieb der Lithographie-Projektionsbelichtungsanlage von einer Beleuchtungsstrahlung oder Projektionsstrahlung bestrahlt wird.According to a further embodiment, the object is an optical element for an optical arrangement and the useful surface is a surface section on the optical element which is arranged in a useful beam path of the optical arrangement when the optical element is used appropriately in the optical arrangement. The optical arrangement can be, for example, illumination optics or projection optics, also called projection objective, of a projection exposure system for microlithography. If the optical element is, for example, a mirror or a lens for a lithography projection exposure system, for example for a projection optics of the same, the usable area is that surface section of the optical element which is irradiated by an illumination radiation or projection radiation during operation of the lithography projection exposure system.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dazu konfiguriert, eine Form einer Oberfläche eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie an eine Sollform anzupassen. Dabei kann es sich um ein optisches Element einer Projektionsoptik oder eines Beleuchtungssystems der Projektionsbelichtungsanlage handeln. Das optische Element kann ein Spiegel oder eine Linse sein. Die Projektionsbelichtungsanlage kann EUV-Strahlung oder DUV-Strahlung als Belichtungsstrahlung aufweisen.According to a further embodiment, the device is configured to adapt a shape of a surface of an optical element of a projection exposure system for microlithography to a desired shape. This can be an optical element of projection optics or an illumination system of the projection exposure system. The optical element can be a mirror or a lens. The projection The exposure system can have EUV radiation or DUV radiation as the exposure radiation.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform definiert die Nebenbedingung, welche die Abweichung der Oberflächenänderung von der Solländerung begrenzt, einen Grenzwert für einen über die Fläche, auf die sich die Solländerung bezieht, berechneten Mittelwert der Abweichung. Dabei kann der Mittelwert z.B. ein arithmetischer oder ein quadratischer Mittelwert oder ein anderer zur Quantifizierung der Oberflächenrauheit angewandter Zusammenhang sein.According to a further embodiment, the constraint, which limits the deviation of the surface change from the target change, defines a limit value for a mean value of the deviation calculated over the area to which the target change relates. The mean can be, for example, an arithmetic or a root mean square or some other relationship used to quantify the surface roughness.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Optimierung in mindestens einer der beiden Stufen unter einer weiteren Nebenbedingung, welche eine Mindestverweilzeit eines zur Erzeugung der Oberflächenänderung dienenden Bearbeitungsmittels an einzelnen Orten der Oberfläche definiert. Insbesondere wird durch die weitere Nebenbedingung ein Mindestwert für die Verweilzeit des Bearbeitungsmittels für alle Orte in einem Nutzbereich der Oberfläche vorgegeben. Das Bearbeitungsmittel kann beispielsweise auf die Oberfläche eingestrahlte Teilchen oder ein mechanisches Werkzeug, mit dem mittels Reibung Material an der Oberfläche abgetragen wird, umfassen.According to a further embodiment, the optimization takes place in at least one of the two stages under a further secondary condition, which defines a minimum dwell time of a processing agent used to produce the surface change at individual locations on the surface. In particular, a minimum value for the dwell time of the processing agent for all locations in a useful area of the surface is specified by the further secondary condition. The processing means can include, for example, particles blasted onto the surface or a mechanical tool with which material is removed from the surface by means of friction.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Vorgabe für die Steuerungsgröße als eine vom Ort auf der Oberfläche des Objekts abhängige Funktion ermittelt und eine jeweilige in mindestens einer der zwei Stufen der Optimierung minimierte Gütefunktion umfasst einen jeweiligen Bestrafungsterm, mit dem ein Ortsgradient der Steuerungsgröße gering gehalten wird. Mit anderen Worten kann die der ersten Stufe der Optimierung zugrunde liegende Gütefunktion einen derartigen Bestrafungsterm und/oder die der zweiten Stufe der Optimierung zugrunde liegende Gütefunktion einen derartigen Bestrafungsterm umfassen. Ein Bestrafungsterm dient als sogenannte „implizite Nebenbedingung“. Er hat die Funktion, während der Optimierung einem Ansteigen des Ortsgradienten entgegenzuwirken, insbesondere einem Annähern des Ortsgradienten an eine obere Grenze oder einem Überschreiten der oberen Grenze durch den Ortsgradienten entgegenzuwirken. Der Bestrafungsterm bewirkt eine Glättung der Optimierungslösung, d.h. die ermittelte Vorgabe weist einen möglichst glatten ortsabhängigen Verlauf auf.According to a further embodiment, the specification for the control variable is determined as a function dependent on the location on the surface of the object, and a respective quality function minimized in at least one of the two stages of optimization includes a respective penalty term, with which a local gradient of the control variable is kept low. In other words, the quality function on which the first stage of optimization is based can include such a penalty term and/or the quality function on which the second stage of optimization is based can include such a penalty term. A penalty term serves as a so-called “implicit constraint”. Its function is to counteract an increase in the location gradient during the optimization, in particular to counteract the location gradient approaching an upper limit or the location gradient exceeding the upper limit. The penalty term causes a smoothing of the optimization solution, i.e. the specification determined has a location-dependent course that is as smooth as possible.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Formmanipulationseinrichtung eine Teilchenbestrahlungseinrichtung oder eine mechanische Abtragseinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, mittels einer ortsaufgelösten Wirkungsverteilung in Abhängigkeit von der Steuerungsgröße lokale Veränderungen der Oberfläche des Objekts zu bewirken. Gemäß einer Ausführungsvariante ist die Teilchenbestrahlungseinrichtung dazu konfiguriert, in Abhängigkeit von der Steuerungsgröße Teilchen auf die Oberfläche des Objekts mit einer ortsaufgelösten Wirkungsverteilung zur Erzeugung von lokalen Oberflächenveränderungen einzustrahlen. Die dabei verwendeten Teilchen können z.B. Ionen oder Elektronen sein, d.h. die Vorrichtung kann etwa als Ionenstrahlbearbeitungsanlage oder als Elektronenstrahlbearbeitungsanlage konfiguriert sein. Alternativ kann die Formmanipulationseinrichtung ein Polierwerkzeug zum mechanischen Abtragen von Material an der Oberfläche durch direkten Kontakt des Polierwerkzeugs mit der Oberfläche umfassen.According to a further embodiment, the shape manipulation device comprises a particle irradiation device or a mechanical removal device, which is configured to bring about local changes in the surface of the object by means of a spatially resolved effect distribution as a function of the control variable. According to one embodiment variant, the particle irradiation device is configured to irradiate particles onto the surface of the object with a spatially resolved effect distribution in order to produce local surface changes, depending on the control variable. The particles used can be ions or electrons, for example, i.e. the device can be configured as an ion beam processing system or as an electron beam processing system. Alternatively, the shape manipulation device may comprise a polishing tool for mechanically removing material on the surface by direct contact of the polishing tool with the surface.
Die vorgenannte Aufgabe kann weiterhin beispielsweise gelöst werden mit einem Verfahren zum Verändern einer Form einer Oberfläche eines Objekts, bei dem eine Vorgabe für eine Steuerungsgröße einer Formmanipulationseinrichtung aus einer vorgegebenen Solländerung mittels einer zweistufigen Optimierung ermittelt wird. Dabei wird in einer ersten Stufe der Optimierung eine Näherung der Vorgabe für die Steuerungsgröße durch Minimierung einer Abweichung einer mittels der Steuerungsgröße erzeugbaren Oberflächenänderung von der Solländerung ermittelt. Weiterhin wird in einer zweiten Stufe der Optimierung ein Endergebnis der Vorgabe für die Steuerungsgröße durch Minimierung einer Gesamtzeit, welche zur Erzeugung der Oberflächenänderung mittels der Formmanipulationseinrichtung benötigt wird, ermittelt. Ferner erfolgt die Ermittlung des Endergebnisses unter einer die Abweichung der Oberflächenänderung von der Solländerung begrenzenden Nebenbedingung.The aforementioned object can also be achieved, for example, with a method for changing a shape of a surface of an object, in which a specification for a control variable of a shape manipulation device is determined from a specified desired change using a two-stage optimization. In a first stage of the optimization, an approximation of the specification for the control variable is determined by minimizing a deviation of a surface change that can be generated by means of the control variable from the target change. Furthermore, in a second stage of the optimization, an end result of the specification for the control variable is determined by minimizing a total time required to produce the surface change using the shape manipulation device. Furthermore, the final result is determined under a secondary condition that limits the deviation of the surface change from the desired change.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird weiterhin die Oberflächenänderung am Objekt mittels der Formmanipulationseinrichtung unter Verwendung des Endergebnisses der Vorgabe für die Steuerungsgröße erzeugt.According to one embodiment of the method according to the invention, the surface change on the object is also generated by means of the shape manipulation device using the end result of the specification for the control variable.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei der Optimierung der zweiten Stufe von der in der ersten Stufe ermittelten Näherung ausgegangen.According to a further embodiment, the optimization of the second stage is based on the approximation determined in the first stage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Oberfläche des Objekts eine Nutzfläche, welche in einer Draufsicht eine gebogene Randbegrenzung und/oder Löcher aufweist und auf welche die bei der in der ersten und/oder zweiten Stufe der Optimierung erfolgende Minimierung begrenzt wird.According to a further embodiment, the surface of the object comprises a usable area which has a curved edge boundary and/or holes in a plan view and to which the minimization taking place in the first and/or second stage of the optimization is limited.
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten, etc. der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegebenen Merkmale können entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden und umgekehrt. Diese und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der Figurenbeschreibung und den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungsformen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind und deren Schutz ggf. erst während oder nach Anhängigkeit der Anmeldung beansprucht wird.The features specified with regard to the above-mentioned embodiments, exemplary embodiments or embodiment variants, etc. of the device according to the invention can be correspondingly transferred to the method according to the invention and vice versa. this and other features of the embodiments according to the invention are explained in the description of the figures and the claims. The individual features can be realized either separately or in combination as embodiments of the invention. Furthermore, they can describe advantageous embodiments which are independently protectable and whose protection may only be claimed during or after the application is pending.
Figurenlistecharacter list
Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:
-
1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Verändern einer Form einer Oberfläche eines Objekts mit einer Formmanipulationseinrichtung sowie einer Steuerungseinrichtung zur Ermittlung einer Vorgabe für eine Steuerungsgröße der Formmanipulationseinrichtung, -
2 eine Darstellung der Oberfläche des Objekts in Draufsicht, -
3 die Darstellung der Oberfläche des Objekts in Draufsicht gemäß2 mit zusätzlich eingezeichneten Bearbeitungstrajektorien der Formmanipulationseinrichtung, sowie -
4 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie.
-
1 an embodiment of a device for changing a shape of a surface of an object with a shape manipulation device and a control device for determining a specification for a control variable of the shape manipulation device, -
2 a representation of the surface of the object in plan view, -
3 the representation of the surface of the object in plan view according to2 with additional processing trajectories of the shape manipulation device, as well as -
4 a schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography.
Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer AusführungsbeispieleDetailed description of exemplary embodiments according to the invention
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bzw. Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.In the exemplary embodiments or embodiments or design variants described below, elements that are functionally or structurally similar to one another are provided with the same or similar reference symbols as far as possible. Therefore, for an understanding of the features of each element of a particular embodiment, reference should be made to the description of other embodiments or the general description of the invention.
Zur Erleichterung der Beschreibung ist in
In
Die Vorrichtung 10 eignet sich aber auch zur hochgenauen Oberflächenformherstellung oder Oberflächenformänderung bei anderen optischen Elementen, wie beispielsweise Spiegeln für andere Wellenlängenbereiche, Linsen oder optischen Elementen mit diffraktiven Strukturen, oder auch bei Objekten, die kein optisches Element bilden.However, the
Die Vorrichtung 10 enthält eine Formmanipulationseinrichtung 16 in Gestalt einer Teilchenbestrahlungseinrichtung zur Erzeugung eines auf auswählbare Orte der Oberfläche 12 gerichteten und gebündelten Teilchenstrahls 18. Alternativ kann die Formmanipulationseinrichtung 16 auch als Polieranlage konfiguriert sein, welche ein Polierwerkzeug zum mechanischen Abtragen von Material an der Oberfläche 12 durch direkten Kontakt des Polierwerkzeugs mit der Oberfläche 12 umfasst.The
In der in
Sowohl ein Materialabtrag als auch eine lokale Kompaktierung bewirkt eine lokale Absenkung der Oberfläche 12 am Objekt 14, wie etwa ein einem optischen Element. Eine Kompaktierung tritt insbesondere in amorphen Materialien durch eine Umverteilung von Elektronenbindungen auf. Dabei erfolgt die lokale Kompaktierung in allen Raumrichtungen, d.h. es findet nicht nur eine lokale Oberflächenabsenkung im Bereich eines Flächenelements in negativer z-Richtung sondern auch eine Kompaktierung parallel zur Oberfläche 12 statt. Dabei entstehen parallel zur Oberfläche 12 wirkende Kräfte, wodurch Spannungen in das Objekt 14 induziert werden. Diese Spannungen können eine Verformung eines gegenüber dem von der lokalen Kompaktierung betroffenen Flächenelement wesentlich größeren Oberflächenabschnitts bewirken. Der Oberflächenabschnitt kann einen Teil der Oberfläche 12 oder auch die gesamten Oberfläche 12 umfassen.Both a material removal and a local compaction cause a local lowering of the
Zur Erzeugung des Teilchenstrahls 18 in Form eines Elektronenstrahls enthält die als Teilchenbestrahlungseinrichtung ausgeführte Formmanipulationseinrichtung 16 gemäß
Zum Fokussieren des von der Beschleunigungseinheit 22 kommenden Teilchenstrahls 18 umfasst die Teilchenbestrahlungseinrichtung weiterhin eine Fokussierungseinheit 24 mit geeignet ausgebildeten elektrischen oder magnetischen Komponenten.In order to focus the
Mit einer Ablenkungseinheit 26 der Teilchenbestrahlungseinrichtung 16 lässt sich der Teilchenstrahl 18 sowohl in x1- als auch in x2-Richtung ablenken. Hierfür enthält die Ablenkungseinheit 26 ebenfalls geeignet ausgebildete elektrische oder magnetische Komponenten. Je nach Einstellung der Ablenkungseinheit 26 trifft der Teilchenstrahl 18 an einem bestimmten Ort xi = (x1 i, x2 i) auf die Oberfläche 12 des optischen Elements 14 auf. Ein derartiger Ort xi = (x1 i, x2 i) ist in
Auf diese Weise lässt sich nacheinander eine Vielzahl von verschiedenen Orten 33 auf der Oberfläche 12 bestrahlen und somit eine ortsaufgelöste Wirkungsverteilung in Form einer Energiedosisverteilung über die Oberfläche 12 erzielen. Unter der ortsaufgelösten Energiedosisverteilung ist hier eine Verteilung der eingebrachten Energie pro Fläche als Funktion der Ortskoordinate x = (x1, x2) der Oberfläche 12 des optischen Elements 14 zu verstehen. Dabei kann die Bestrahlung beispielsweise rasterartig oder auch kontinuierlich über die gesamte Oberfläche erfolgen. Auch ist eine unregelmäßige oder regelmäßige Anordnung verschiedener zu bestrahlender Orte, etwa in Zeilen, Kreisen, Ellipsen oder dergleichen, möglich.In this way, a large number of
Zur Vermeidung einer Absorption der Elektronen des Teilchenstrahls 18 durch Luft weist die Formmanipulationseinrichtung 16 ferner eine Vakuumkammer auf, in welcher die Elektronenquelle 20, die Beschleunigungseinheit 22, die Fokussierungseinheit 24, die Ablenkeinheit 26 und das Objekt 14 bzw. zumindest die Oberfläche 12 des Objekts 14 angeordnet sind.To prevent the electrons of
Die Vorrichtung 10 enthält weiterhin eine Steuerungseinrichtung 30 zum Steuern der Teilchenbestrahlungseinrichtung 16. Die Steuerungseinrichtung 30 ist dazu ausgebildet, aus einer mit dem Bezugszeichen 28 bezeichneten vorgegebenen Solländerung h(x) für die Form der Oberfläche 12 des optischen Elements 14 eine mit dem Bezugszeichen 32E bezeichnete Vorgabe τE(x) für eine Steuerungsgröße 32 der Teilchenbestrahlungseinrichtung 16 für die Bestrahlung der Oberfläche 12 mit dem Teilchenstrahl 18 zu ermitteln, mit welcher die Solländerung 28 der Form der Oberfläche 12 sehr genau erzielt wird. Die Vorgabe 32E der Steuerungsgröße 32 bewirkt die Erzeugung der vorstehend beschriebenen Wirkungsverteilung in Form der Energiedosisverteilung in geeigneter Ausprägung. Die Solländerung 28 wird in der Regel durch Vermessen der tatsächlichen Oberflächenform und Vergleich der gemessenen Form mit einer Sollform ermittelt, d.h. die Solländerung 28 ist diejenige Änderung der Oberflächenform, die benötigt wird, um der Oberfläche 12 die Sollform zu geben.The
Werden Oberflächen 12 mittels der Formmanipulationseinrichtung 16 bearbeitet, hängt die Oberflächenänderung, die durch eine Funktion der Raumkoordinaten dargestellt werden kann, linear von der Aufenthaltszeit des bearbeitenden Werkzeugs, im vorliegenden Fall des Teilchenstrahls 18, über der jeweiligen Position x der Oberfläche 12 ab. Die Ortskoordinate x wird im Folgenden auch mit leicht unterschiedlichem Font (x) bezeichnet.If
Wie bereits vorstehend erwähnt, wird vorliegend die Solländerung 28 der Oberflächenform mit h(x) bezeichnet. Die Steuerungsgröße 32 wird durch eine Aufenthaltsdauer τ(x) des Teilchenstrahls 18 bzw. allgemein eines Polierwerkzeugs in Abhängigkeit von der Position x ∈ ℝ2 auf der zu bearbeitenden Oberfläche 12 beschrieben. Die Wirkung des Werkzeugs in Gestalt des Teilchenstrahls 18 wird durch eine, mit dem Bezugszeichen 35 bezeichnete, sogenannte Werkzeugfunktion k(y), y ∈ ℝ2 charakterisiert.As already mentioned above, the
Eine mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnete Oberflächenänderungsvorhersage g(x), auch Abtragsvorhersage bezeichnet, ergibt sich dann wie folgt:
Mit anderen Worten wird g(x) durch die Faltung g = τ ⊗ k auf dem zweidimensionalen Gebiet Ω' ⊂ ℝ2 beschrieben. Das Gebiet Ω' beschreibt hierbei eine Bearbeitungsfläche 68 auf der Oberfläche 12 des Objekts 14, d.h. einen dem Teilchenstrahl 18 bzw. dem Bearbeitungswerkzeug zugänglichen Bearbeitungsbereich. Das Gebiet Ω' ist in den
Der innere Bereich der Bearbeitungsfläche Ω' enthält eine Nutzfläche 64, welche mit Ω' bezeichnet ist. Die Nutzfläche Ω' ist für den Fall, in dem das Objekt 14 ein optisches Element für eine Lithographie-Projektionsbelichtungsanlage 101 der nachstehend mit Bezug auf
Die Steuerungseinrichtung 30 ist dazu konfiguriert zur Ermittlung der Vorgabe 32E aus der vorgegebenen Solländerung 28 eine zweistufige Optimierung durchzuführen. In einer ersten Stufe 34 der Optimierung wird eine mit dem Bezugszeichen 32N bezeichnete Näherung τN(x) der Vorgabe für die Steuerungsgröße 32 durch Minimierung einer Gütefunktion 38 ermittelt:
Die Minimierung der Gütefunktion 38 erfolgt unter einer Nebenbedingung 44:
Als Optimierungsverfahren zur Minimierung der Gütefunktion 38 kann ein Standardverfahren für konvexe Optimierung verwendet werden. So kann hier beispielsweise der (linearisierte) ADMM Algorithmus (siehe Neal Parikh & Stephen Boyd, "Proximal algorithms, Foundations and Trends in Optimization, 1(3): 127-239, 2014) oder der Chambolle-Pock Algorithmus (siehe Antonin Chambolle and Thomas Pock, „A first-order primal-dual algorithm for convex problems with applications to imaging, Journal of Mathematical Imaging and Vision, 40(1): 120-145, May 2011) zur Anwendung kommen, falls andere als die 2-Normen eingesetzt werden sollen. In der konkreten Form (2) mit quadratischen Normen wird bevorzugt das Verfahren der konjugierten Gradienten zum Einsatz kommen. In diesem Fall wird die Nebenbedingung durch nachträgliche Verschiebung der Steuerungsgröße 32 realisiert. Bei kleinen Problemgrößen, z.B. wenn die Abtragsvorhersage in einer Basis dargestellt ist, kann auch eine direkte Lösung des sich ergebenden linearen Gleichungssystems genutzt werden.A standard method for convex optimization can be used as the optimization method for minimizing the
Die Gütefunktion 38 in der unter (2) dargestellten Form
Hierbei ist ωΩ' eine Gewichtungsfunktion, welche für Koordinaten innerhalb der Bearbeitungsfläche Ω' eine von Null verschiedene Gewichtung, z.B. „1“, und für Koordinaten außerhalb der Bearbeitungsfläche Ω' eine erheblich kleinere Gewichtung, insbesondere die Gewichtung „0“, vorsieht.Here, ω Ω′ is a weighting function which provides a non-zero weighting, eg “1”, for coordinates within the working area Ω′ and a considerably lower weighting, in particular the weighting “0”, for coordinates outside the working area Ω′.
Die Gewichtungsfunktion 42 (ωΩ(x)) dient dazu, die in der ersten Stufe 34 der Optimierung erfolgende Minimierung auf die Nutzfläche Ω' zu begrenzen. Dazu sieht die Gewichtungsfunktion ωΩ(x) für Koordinaten innerhalb der Nutzfläche Ω' eine von Null verschiedene Gewichtung, z.B. „1“, und für Koordinaten außerhalb der Nutzfläche Ω' eine erheblich kleinere Gewichtung, insbesondere die Gewichtung „0“, vor. Aufgrund des ersten Terms der Gütefunktion 38 wird in der ersten Stufe 34 der Optimierung die Näherung 32N durch Minimierung der Abweichung 40 ermittelt.The weighting function 42 (ω Ω (x)) serves to limit the minimization taking place in the
Der zweite Term des Integranden der Gütefunktion 38 dient als Bestrafungsterm 56, mit dem ein Ortsgradient 58 der Steuerungsgröße 32 (d.h. der Aufenthaltsdauer τ) gering gehalten wird. Mit anderen Worten dient der zweite Term der Erzwingung einer Glattheit der Lösung τN(x) des Ausdrucks (2). Der zweite Term umfasst dazu das Quadrat der Euklidischen Norm des Ortsgradienten ∇τ sowie einen Skalarfaktor λ zur Regulierung der Glattheit der Lösung. Höhere Ableitungen als der Gradient können ähnlich eingesetzt werden.The second term of the integrand of the
Die Nebenbedingung 48 gemäß Ausdruck (3) definiert eine mit dem Bezugszeichen 48 bezeichnete Mindestverweilzeit τmin des Teilchenstrahls 18 an den einzelnen Orten 33 (xi) auf der Oberfläche 12. Das heißt, für die jeweilige mit dem Bezugszeichen 46 bezeichnete Einzelverweilzeit τ(xi) 46 am Ort xi wird mit τmin eine untere Grenze definiert. Dabei kann bei der Formulierung der Nebenbedingung 48 die örtliche Ausdehnung des Teilchenstrahlquerschnitts berücksichtigt werden, sodass sichergestellt wird, dass an allen relevanten Orten 33 auf der Oberfläche 12, insbesondere an allen Orten 33 der Nutzfläche Ω, eine Mindestbestrahlungsdosis auf das Objekt 14 einwirkt. Durch das Einwirken einer Mindestbestrahlungsdosis an allen Orten 33 der Nutzfläche Ω' wird eine Glättung der Oberfläche an allen Orten 33 im Bereich der Nutzfläche Ω' bewirkt.The
In einer zweiten Stufe 50 der Optimierung wird die Vorgabe 32E, d.h. ein Endergebnis der Vorgabe für die Steuerungsgröße 32, durch Minimierung einer weiteren Gütefunktion 52 ermittelt:
Die Minimierung der Gütefunktion 52 erfolgt unter einer ersten Nebenbedingung 60:
Die Optimierung der zweiten Stufe 50 basiert auf einer Startvorgabe für die Steuerungsgröße τ(x), auch Startwert oder Startpunkt bezeichnet. Gemäß der in
Als Optimierungsverfahren zur Minimierung der Gütefunktion 52 kann auch hier ein als Innere-Punkte Verfahren ausgelegtes Standardverfahren für konvexe Optimierung verwendet werden, d.h. es wird eine zulässige Insellösung, welche die Nebenbedingungen 60 und 44 erfüllt, benötigt. Dieses kann z.B. durch eine Lösung des Problems gemäß Ausdruck (2) mit einer realisierbaren Nutzervorgabe sichergestellt werden. Danach kann die Bedingung gemäß Ausdruck (7) mittels einer logarithmischen Barriere realisiert und z.B. mit Hilfe des generalisierten Forward-Backward-Splitting Verfahrens (vgl. Hugo Raguet, Jalal Fadili, and Gabriel Peyre, „A generalized forward-backward splitting“, SIAM Journal on Imaging Sciences, 6(3): 1199-1226, 2013) gelöst werden.A standard method for convex optimization designed as an interior point method can also be used here as the optimization method for minimizing the
Die Gütefunktion 52 in der unter (6) dargestellten Form
Der erste Term wird durch die Summennorm der Steuerungsgröße in Form der Aufenthaltsdauer τ(x) gebildet. Das Integral über diesen Term entspricht der Gesamtzeit 54, welche zur Erzeugung der mit der Vorgabe 32E definierten Oberflächenänderung mittels der Formmanipulationseinrichtung 16 benötigt wird. Aufgrund des ersten Terms der Gütefunktion 52 wird daher in der zweiten Stufe 50 der Optimierung das Endergebnis 32E der Vorgabe für die Steuerungsgröße 32 durch Minimierung der Gesamtzeit 54 ermittelt.The first term is formed by the cumulative norm of the control variable in the form of the length of stay τ(x). The integral over this term corresponds to the
Der zweite Term des Integranden der Gütefunktion 52 entspricht dem bereits in der Gütefunktion 38 der ersten Stufe 34 enthaltenen Bestrafungsterm 56, mit dem ein Ortsgradient 58 der Steuerungsgröße 32 (d.h. der Aufenthaltsdauer τ) gering gehalten wird. The second term of the integrand of the
Die erste Nebenbedingung 60 begrenzt die Abweichung 40 der mittels der Formmanipulationseinrichtung 16 erzeugten Oberflächenänderung, d.h. der Vorhersage 36 der Oberflächenänderung, von der Solländerung 28. Dazu wird ein mit dem Bezugszeichen 62 bezeichneter Grenzwert RMSspec für einen über der Nutzfläche Ω, auf die sich die Solländerung 28 bezieht, berechneten Mittelwert der Abweichung 40 definiert. Dieser Mittelwert wird in der ersten Nebenbedingung 60 mittels der mit dem Bezugszeichen 43 bezeichneten Mittelwertsfunktion ρ gebildet. Die Mittelwertsfunktion ρ kann dabei, wie im in
Die zweite Nebenbedingung 44 entspricht der bereits vorstehend mit Bezug auf die erste Stufe 34 der Optimierung erläuterten Nebenbedingung gemäß Ausdruck (3), mit der die Mindestverweilzeit τmin des Teilchenstrahls 18 an den einzelnen Orten 33 (xi) auf der Oberfläche 12 vorgegeben wird.The
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf
Ein Beleuchtungssystem 102 der Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst neben einer Strahlungsquelle 103 die bereits vorstehend erwähnte Beleuchtungsoptik 104 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 105 in einer Objektebene 106. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 105 angeordnetes Retikel 107. Das Retikel 107 ist von einem Retikelhalter 108 gehalten. Der Retikelhalter 108 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 109 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.In addition to a
In
Die Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst weiterhin die bereits vorstehend erwähnte Projektionsoptik 110. Die Projektionsoptik 110 dient zur Abbildung des Objektfeldes 105 in ein Bildfeld 111 in einer Bildebene 112. Die Bildebene 112 verläuft parallel zur Objektebene 106. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 106 und der Bildebene 112 möglich.The
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 107 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 111 in der Bildebene 112 angeordneten Wafers 113. Der Wafer 113 wird von einem Waferhalter 114 gehalten. Der Waferhalter 114 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 115 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 107 über den Retikelverlagerungsantrieb 109 und andererseits des Wafers 113 über den Waferverlagerungsantrrieb 115 kann synchronisiert zueinander erfolgen.A structure on the
Bei der Strahlungsquelle 103 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 103 emittiert Beleuchtungsstrahlung 116, insbesondere in Form von EUV-Strahlung, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm, insbesondere eine Wellenlänge von etwa 13,5 nm oder etwa 6,8 nm. Bei der Strahlungsquelle 103 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma)-Quelle oder um eine DPP (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma)-Quelle. Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 103 kann es sich auch um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.The
Die Beleuchtungsstrahlung 116, die von der Strahlungsquelle 103 ausgeht, wird von einem Kollektor 117 gebündelt. Bei dem Kollektor 117 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 117 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 116 beaufschlagt werden. Der Kollektor 117 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.The
Nach dem Kollektor 117 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 116 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 118. Die Zwischenfokusebene 118 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 103 und den Kollektor 117, und der Beleuchtungsoptik 104 darstellen. Der Verlauf der Beleuchtungsstrahlung 116 durch die Beleuchtungsoptik 104 sowie die Projektionsoptik 110 wird nachfolgend als Nutzstrahlengang 124 bezeichnet.After the
Die Beleuchtungsoptik 104 umfasst den bereits vorstehend erwähnten Umlenkspiegel 119 und diesem im Strahlengang nachgeordnet den ersten Facettenspiegel 120. Bei dem Umlenkspiegel 119 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Spiegel 119 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 116 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 120 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 104 angeordnet ist, die zur Objektebene 106 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 120 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 121, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 121 sind in
Die ersten Facetten 121 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 121 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.The
Wie beispielsweise aus
Zwischen dem Kollektor 117 und dem Umlenkspiegel 119 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 116 horizontal, also längs der y-Richtung.The
Im Nutzstrahlengang der Beleuchtungsoptik 104 ist dem ersten Facettenspiegel 120 der bereits vorstehend erwähnte zweite Facettenspiegel 122 nachgeordnet. Sofern der zweite Facettenspiegel 122 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 104 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 122 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 104 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 120 und dem zweiten Facettenspiegel 122 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind aus
Der zweite Facettenspiegel 122 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 123. Die zweiten Facetten 123 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.The
Bei den zweiten Facetten 123 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf
Die zweiten Facetten 123 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.The
Die Beleuchtungsoptik 104 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.The
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 122 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 119 optisch konjugiert ist, anzuordnen.It can be advantageous not to arrange the
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 122 werden die einzelnen ersten Facetten 121 in das Objektfeld 105 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 122 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 116 im Nutzstrahlengang vor dem Objektfeld 105.The individual
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 104 kann im Nutzstrahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 122 und dem Objektfeld 105 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 121 in das Objektfeld 105 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Nutzstrahlengang der Beleuchtungsoptik 104 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (Gl-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.In a further embodiment of the illumination optics 104 (not shown), transmission optics can be arranged in the useful beam path between the
Die Beleuchtungsoptik 104 umfasst bei der Ausführung, die in
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 104 kann der Umlenkspiegel 119 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 104 nach dem Kollektor 117 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 120 und den zweiten Facettenspiegel 122.In a further embodiment of the
Die Abbildung der ersten Facetten 121 mittels der zweiten Facetten 123 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 123 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 106 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.The imaging of the
Die Projektionsoptik 110 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Nutzstrahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 101 durchnummeriert sind.The
Bei dem in
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without an axis of rotational symmetry. Alternatively, the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one axis of rotational symmetry of the reflection surface shape. Just like the mirrors of the illumination optics 4, the mirrors Mi can have highly reflective coatings for the
Die Projektionsoptik 110 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 105 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 111. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 106 und der Bildebene 112.The
Die Projektionsoptik 110 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 110 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.The
Die Projektionsoptik 110 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1. Die Projektionsoptik 110 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1. Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.The
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Nutzstrahlengang zwischen dem Objektfeld 105 und dem Bildfeld 111 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 110, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus
Jeweils eine der Pupillenfacetten 123 ist genau einer der Feldfacetten 121 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 105 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 121 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 121 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 123.One of the
Die Feldfacetten 121 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 123 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 105 auf das Retikel 107 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 105 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.The
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 110 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 110 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.The illumination of the entrance pupil of the
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 104 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.A likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 105 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 110 beschrieben.Further aspects and details of the illumination of the
Die Projektionsoptik 110 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.The
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 110 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 122 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 110, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 122 telezentrisch auf den Wafer 113 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.The entrance pupil of the
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 110 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 122 und dem Retikel 107 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.The
Bei der in
Der erste Facettenspiegel 120 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 122 definiert ist.The
Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele, Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen, insoweit sie in den Rahmen der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen fallen, sowie Äquivalente vom Schutz der Ansprüche abgedeckt sein.The above description of exemplary embodiments, embodiments or embodiment variants is to be understood as an example. The disclosure thus made will enable those skilled in the art to understand the present invention and the advantages attendant thereto, while also encompassing variations and modifications to the described structures and methods that would become apparent to those skilled in the art. Therefore, all such alterations and modifications insofar as they come within the scope of the invention as defined in the appended claims, and equivalents, are intended to be covered by the protection of the claims.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Vorrichtung zum Verändern der Form einer OberflächeDevice for changing the shape of a surface
- 1212
- Oberflächesurface
- 1414
- Objektobject
- 1616
- Formmanipulationseinrichtungshape manipulation device
- 1818
- Teilchenstrahlparticle beam
- 2020
- Elektronenquelleelectron source
- 2222
- Beschleunigungseinheitacceleration unit
- 2424
- Fokussierungseinheitfocusing unit
- 2626
- Ablenkungseinheitdistraction unit
- 2828
- vorgegebene Solländerungpredetermined target change
- 3030
- Steuerungseinrichtungcontrol device
- 3232
- Steuerungsgrößecontrol variable
- 32N32N
- Näherung der Vorgabe für die SteuerungsgrößeApproximation of the specification for the control variable
- 32E32E
- Endergebnis der Vorgabe für die SteuerungsgrößeFinal result of the specification for the control variable
- 3333
- Ort auf der Oberflächelocation on the surface
- 3434
- erste Stufe der Optimierungfirst stage of optimization
- 3535
- Werkzeugfunktiontool function
- 3636
- Oberflächenveränderungsvorhersagesurface change prediction
- 3838
- Gütefunktion der ersten Stufe der OptimierungQuality function of the first stage of the optimization
- 4040
- Abweichung einer Vorhersage der Oberflächenänderung von der SolländerungDeviation of a prediction of the surface change from the target change
- 4242
- Gewichtungsfunktionweight function
- 4343
- Mittelwertsfunktionaveraging function
- 4444
- Nebenbedingungconstraint
- 4646
- Einzelverweilzeit am Ort xi Individual residence time at location x i
- 4848
- Mindestverweilzeitminimum residence time
- 5050
- zweite Stufe der Optimierungsecond stage of optimization
- 5252
- Gütefunktion der zweiten Stufe der OptimierungQuality function of the second stage of optimization
- 5454
- Gesamtzeittotal time
- 5656
- Bestrafungstermpunishment term
- 5858
- Ortsgradient der SteuerungsgrößeSpatial gradient of the control variable
- 6060
- Nebenbedingungconstraint
- 6262
- Grenzwertlimit
- 6464
- Nutzflächefloor space
- 6666
- Randbegrenzung der NutzflächeBoundary delimitation of the usable area
- 6868
- Bearbeitungsflächeprocessing area
- 7070
- Randbegrenzung der BearbeitungsflächeBoundary delimitation of the processing area
- 7272
- quadratische Einrahmungsquare border
- 7474
- Bearbeitungstrajektoriemachining trajectory
- 101101
- Projektionsbelichtungsanlage für die MikrolithographieProjection exposure system for microlithography
- 102102
- Beleuchtungssystemlighting system
- 103103
- Strahlungsquelleradiation source
- 104104
- Beleuchtungsoptiklighting optics
- 105105
- Objektfeldobject field
- 106106
- Objektebeneobject level
- 107107
- Retikelreticle
- 108108
- Retikelhalterreticle holder
- 109109
- Retikelverlagerungsantriebreticle displacement drive
- 110110
- Projektionsoptikprojection optics
- 111111
- Bildfeldimage field
- 112112
- Bildebenepicture plane
- 113113
- Waferwafers
- 114114
- Waferhalterwafer holder
- 115115
- WaferverlagerungsantriebWafer displacement drive
- 116116
- Beleuchtungsstrahlungillumination radiation
- 117117
- Kollektorcollector
- 118118
- Zwischenfokusebeneintermediate focal plane
- 119119
- Umlenkspiegeldeflection mirror
- 120120
- erster Facettenspiegelfirst facet mirror
- 121121
- Facettenfacets
- 122122
- zweiter Facettenspiegelsecond facet mirror
- 123123
- Facettenfacets
- 124124
- Nutzstrahlenganguseful beam path
- M1-M6M1-M6
- Spiegelmirror
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
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