DE102021205426A1

DE102021205426A1 - Optikvorrichtung, Verfahren zur Einstellung einer Soll-Deformation und Lithografiesystem

Info

Publication number: DE102021205426A1
Application number: DE102021205426.9A
Authority: DE
Inventors: Klaus Gwosch; Pascal Heller; Matthias Manger; Andreas Königer
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2021-05-27
Filing date: 2021-05-27
Publication date: 2022-12-01
Also published as: EP4348354A1; KR20240014481A; WO2022248374A1; TW202303091A; US20240103381A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Optikvorrichtung (1) für ein Lithografiesystem (100,200), mit wenigstens einem optischen Element (2) aufweisend eine optische Oberfläche (3) und mit einem oder mehreren Aktuatoren (4) für eine Deformation der optischen Oberfläche (3). Erfindungsgemäß weist das optische Element (2) eine Dehnungsmesseinrichtung (5) zur Ermittlung der Deformation der optischen Oberfläche (3) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Optikvorrichtung für ein Lithografiesystem, mit wenigstens einem optischen Element aufweisend eine optische Oberfläche und mit einem oder mehreren Aktuatoren für eine Deformation der optischen Oberfläche.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Einstellung einer Soll-Deformation einer optischen Oberfläche eines optischen Elements für ein Lithografiesystem, mittels eines oder mehrerer Aktuatoren.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist.
Optische Elemente zur Führung und Formung einer Strahlung in Projektionsbelichtungsanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei den bekannten optischen Elementen führt und formt häufig eine Oberfläche des optischen Elements die auf das optische Element einfallenden Lichtwellen. Eine genaue Kontrolle der Form der Oberfläche ist daher zur Ausbildung einer exakten Wellenfront mit gewünschten Eigenschaften von besonderem Vorteil.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, optische Elemente in Optikvorrichtungen zu integrieren, welche Aktuatoren zur Krafterzeugung aufweisen, um die optische Oberfläche, welche mit den Lichtwellen interagiert, gezielt zu formen.
Gemäß dem Stand der Technik wird eine Wirkung der Aktuatoren auf die optische Oberfläche, beispielsweise auf Basis einer Modellbildung vorhergesagt. Allerdings können in der Modellbildung nichtberücksichtigte Einflüsse eine Vorhersagekraft des Modells schwächen.
Nachteilig an Optikvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik ist, dass es zur Erfüllung der stetig steigenden Anforderungen zur Erhöhung der Präzision entscheidend ist, die Soll-Deformation möglichst exakt einzuhalten, während die hierzu bekannten Maßnahmen zur exakten Einstellung der Soll-Deformation unzureichend sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Optikvorrichtung zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine präzise Formung bzw. eine präzise Einstellung einer Soll-Deformation einer optischen Oberfläche ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe von einer Optikvorrichtung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einstellung einer Soll-Deformation einer optischen Oberfläche zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine präzise und zuverlässige Formung bzw. eine präzise Einstellung einer Soll-Deformation der optischen Oberfläche ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den in Anspruch 22 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Lithografiesystem zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere die Ausbildung präzise geformter Wellenfronten einer Projektionsstrahlung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 34 genannten Merkmalen gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung für ein Lithografiesystem ist wenigstens ein optisches Element aufweisend eine optische Oberfläche und ein oder mehrere Aktuatoren für eine Deformation der optischen Oberfläche vorhanden. Es ist vorgesehen, dass das optische Element eine Dehnungsmesseinrichtung zur Ermittlung der optischen Oberfläche aufweist.
Im Rahmen der Erfindung kann unter dem Begriff der Dehnung auch eine Kontraktion und/oder eine Stauchung verstanden werden.
Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung bietet den Vorteil, dass mittels der Dehnungsmesseinrichtung die Deformation der optischen Oberfläche überwacht werden kann. Hierbei ist die Dehnungsmesseinrichtung ein Teil des optischen Elements und damit können mittels der Dehnungsmesseinrichtung Informationen über Deformationen der optischen Oberfläche in großer räumlicher und/oder funktionaler Nähe zu dem optischen Element gesammelt und erfasst werden, da die optische Oberfläche Teil des optischen Elements ist.
Ferner dient die mechanische Deformation der optischen Oberfläche einer Formung der optischen Oberfläche und/oder der Einstellung einer Soll-Deformation.
Eine Überwachung der Ist-Deformation der optischen Oberfläche bzw. Informationen betreffend die Ist-Deformation der optischen Oberfläche ermöglichen eine Kenntnis der Formung der optischen Oberfläche und damit ihrer Wirkung auf durch die optische Oberfläche geführtes und geformtes Licht bzw. Strahlung und damit, wenigstens mittelbar, einen Aufschluss über die an der optischen Oberfläche erzielte Wirkung der Aktuatoren, welche zur Deformation der optischen Oberfläche eingerichtet sind.
Insbesondere kann vorgesehen sein. dass die Dehnungsmesseinrichtung derart gestaltet ist, dass die Dehnung an mehreren definierten Stellen innerhalb und/oder an der optischen Oberfläche gemessen wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung Strukturen aufweist, welche direkt auf oder in das wenigstens eine optische Element und/oder Optiken aufgebracht sind und in ihrer optischen Wirkung als Sensor nutzbar sind, um einen Ist-Zustand einer Deformation des optischen Elements auszulesen. Insbesondere kann es sich bei den Strukturen um Wellenleiter handeln, welche es erlauben Licht einzukoppeln und/oder zu führen.
Der wenigstens eine Aktuator kann beispielsweise als piezoelektrischer und/oder elektrostriktiver Aktuator ausgebildet sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung eingerichtet ist, um eine Dehnung wenigstens eines Messbereichs des optischen Elements zu ermitteln, wobei der wenigstens eine Messbereich derart angeordnet ist, dass eine Dehnung des Messbereichs durch eine Deformation der optischen Oberfläche bestimmt ist.
Ein möglichst eindeutiger, vorzugsweise bijektiver Zusammenhang zwischen der Deformation der optischen Oberfläche und der Dehnung des Messbereichs führt dazu, dass die Dehnung des Messbereichs durch die Deformation der optischen Oberfläche bestimmt ist. Demnach ist es von Vorteil, wenn der wenigstens eine Messbereich derart in und/oder an dem optischen Element angeordnet ist, dass sich der vorbeschriebene, vorzugsweise bijektive Zusammenhang ergibt. Hierdurch kann eine besonders zuverlässige Information über die tatsächliche Deformation der optischen Oberfläche aus der Dehnung des wenigstens einen Messbereichs ermittelt werden.
Um dies zu erreichen ist in der beschriebenen Ausführungsform vorgesehen, dass die Dehnungsmesseinrichtung dazu eingerichtet ist, die Dehnung in dem wenigstens einen Messbereich zu ermitteln. Durch die vorbeschriebene Ausführungsform ergibt sich also ein Informationsfluss über die tatsächliche Deformation der optischen Oberfläche, ausgehend von der optischen Oberfläche hin zur Dehnung des Messbereichs und von der Dehnung des Messbereichs zur Dehnungsmesseinrichtung. In umgekehrter Reihenfolge ergibt sich ein Informationsfluss über die einzustellende Deformation der optischen Oberfläche ausgehend von dem wenigstens einen Aktuator, vorzugsweise über die Dehnung des Messbereichs, hin zu der Deformation der optischen Oberfläche.
Im Rahmen der Erfindung ist unter dem Messbereich derjenige Bereich der Optikvorrichtung zu verstehen, in dem die Ist-Dehnung, insbesondere eine Änderung der Ist-Dehnung gegenüber einer Ursprungsdehnung, mit einer hinreichenden Genauigkeit messbar ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung wenigstens teilweise in dem wenigstens einen Messbereich angeordnet ist.
Eine physische Anordnung der Dehnungsmesseinrichtung, wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig in dem wenigstens einen Messbereich, hat den Vorteil, dass Dehnungen und/oder Verzerrungen in dem wenigstens einen Messbereich durch mechanische Kopplung auf die Dehnungsmesseinrichtung übertragen werden können. Hierdurch ergibt sich ein vorteilhaft unmittelbarer und direkter Zugriff auf die tatsächlich vorherrschende Dehnung in dem zu untersuchenden Messbereich.
Alternativ oder zusätzlich hierzu kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung von dem Messbereich beabstandet und nicht in physischem Kontakt mit diesem angeordnet ist. Beispielsweise kann die Dehnungsmesseinrichtung eine Kamera aufweisen, welche eine Dehnung des Messbereichs über eine Veränderung einer Außenkontur des Messbereichs bei der Dehnung feststellt. Eine derartige Dehnungsmesseinrichtung wäre nicht wenigstens teilweise in dem wenigstens einen Messbereich angeordnet, jedoch wäre ein Informationsfluss betreffend die Dehnung des Messbereichs gewährleistet.
Es kann vorgesehen sein, dass das optische Element eine durchgehende und/oder einstückig ausgebildete optische Oberfläche aufweist und insbesondere kein Feldfacettenspiegel ist. Hierdurch kann die optische Oberfläche wenigstens annähernd eine Freiformfläche ausbilden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung wenigstens eine Weglängeneinrichtung zur Erzeugung eines Messspektrums einer Messstrahlung aufweist.
Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Weglängeneinrichtung ein charakteristisches und dehnungsabhängiges Reflexionsspektrum und/oder ein charakteristisches und dehnungsabhängiges Transmissionsspektrum zeigt bzw. aufweist.
Ist die Dehnungsmesseinrichtung zur Erzeugung eines Messspektrums einer Messstrahlung eingerichtet, so ermöglicht dies eine besonders präzise und effiziente Signalauswertung bei der Dehnungsmesseinrichtung. Zum einen lassen sich Informationen bzw. die gewünschte Information mittels einer Messstrahlung besonders gut erfassen und insbesondere übertragen, zum anderen lassen sich messtechnisch Spektren bzw. spektrale Signale vorzüglich präzise bestimmen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die hierzu vorgesehene Weglängeneinrichtung dazu eingerichtet ist, Weglängen verschiedener Anteile der Messstrahlung unterschiedlich auszubilden und/oder Gangunterschiede verschiedener Anteile der Messstrahlung auszubilden und vorzugsweise die Teile der Messstrahlung, welche unterschiedliche Weglängen zurückgelegt haben, hernach zu einer Interferenz zu bringen. Hierbei ist im Rahmen der Erfindung der Begriff der Weglängeneinrichtung nicht ausschließlich auf diese Wirkung beschränkt zu verstehen.
Die Weglängeneinrichtung kann beispielsweise durch eine Brechungsindexvariation innerhalb eines optischen Mediums, welches die Messstrahlung leitet, ausgebildet sein. Hierdurch ergibt sich für verschiedene Anteile der Messstrahlung eine unterschiedliche optische Weglänge.
Es kann vorgesehen sein, dass die im Rahmen der Erfindung verwendete Messtrahlung eine Wellenlänge von 100 nm bis 10000 nm, vorzugsweise 300nm bis 3000 nm, besonders bevorzugt 1500 nm bis 1600 nm aufweist.
Es kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Messspektrum Wellenlängen von 100 nm bis 10000 nm, vorzugsweise 300nm bis 3000 nm, besonders bevorzugt 1500 nm bis 1600 nm aufweist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung eine Ausleseeinrichtung zum optischen Auslesen der Weglängeneinrichtungen aufweist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Ausleseeinrichtung wenigstens folgende Bestandteile umfasst:

- Eine Messstrahlungsquelle zur Ausbildung der Messstrahlung, welche über den Wellenleiter auf die Weglängeneinrichtung eingestrahlt wird;
- eine Detektionseinrichtung, insbesondere eine Spektrometereinrichtung, mit welcher die von der wenigstens einen Weglängeneinrichtung transmittierte und/oder reflektierte Messstrahlung detektiert und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird; und
- - eine Auswertungsrecheneinrichtung zur Ausführung digital ausgeführter Algorithmen.

Die Detektionseinrichtung kann hierbei zur Umsetzung verschiedener Ausleseverfahren eingerichtet sein. Beispielsweise kann die Detektionseinrichtung zur Ausführung spektroskopischer Methoden als auch interferometrische Methoden eingerichtet sein.
Zu den spektroskopischen Verfahren bzw. Methoden zählen insbesondere klassische Spektrometrieverfahren, Doppelkammerspektroskopieverfahren und/oder Pound-Drever-Hall-Lock-Verfahren.
Die genannten Ausleseverfahren sind dazu vorgesehen, dass Messspektrum der Weglängeneinrichtung auszulesen und in ein vorzugsweise digitales, elektrisches Signal umzuwandeln.
Es kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die Ausleseeinrichtung wenigstens folgende Bestandteile umfasst:

- Eine durchstimmbare schmalbandige Messstrahlungsquelle zur Ausbildung der Messstrahlung in verschiedenen schmalbandigen Wellenlängenbereichen, wodurch ein vorzugsweise breites Wellenlängenband überstreichbar bzw. abtastbar ist, wobei die Messstrahlung über den Wellenleiter auf die Weglängeneinrichtung einstrahlbar ist; und
- eine Detektionseinrichtung, insbesondere eine Photodiode, mit welcher die von der wenigstens einen Weglängeneinrichtung transmittierte und/oder reflektierte Messstrahlung zeitaufgelöst detektierbar und in ein elektrisches Signal umwandelbar ist; und
- - eine Auswertungsrecheneinrichtung zur Ausführung digital ausgeführter Algorithmen.

Ferner kann die Ausleseeinrichtung zur Durchführung eines interferometrischen Verfahrens mittels eines unbalancierten Mach-Zehnder-Interferometer eingerichtet sein.
Hierzu notwendige optische und/oder elektronische Einrichtungen können sowohl auf der optischen Oberfläche des zu vermessenden optischen Elements, vorzugsweise als photonisch integrierte Schaltung, und/oder als externer Aufbau implementiert sein.
Eine Weglängeneinrichtung hat ferner den Vorteil, dass die optische Weglänge durch die geometrische Struktur der Dehnungsmesseinrichtung beeinflussbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei einer Dehnung der Weglängeneinrichtung der Unterschied in den zurückzulegenden Weglängen der Anteile der Messstrahlung verändert wird. Hierdurch lässt sich ein Rückschluss auf die vorliegende Dehnung ziehen
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Weglängeneinrichtung eine Gittereinrichtung für die Messstrahlung aufweist.
Durch eine Gittereinrichtung, insbesondere ein optisches Gitter, kann in vorteilhaft systematischer und einfacher Weise ein Weglängenunterschied zwischen unterschiedlichen Anteilen der Messstrahlung erzeugt werden.
Insbesondere kann es sich bei der Gittereinrichtung um ein Strichgitter, vorzugsweise ausgebildet durch eine Brechungsindexvariation, handeln. Durch die systematische Anordnung von Bereichen mit hohem und niedrigem Brechungsindex in Form alternierender Striche, eines sogenannten Strichgitters, kann ein Weglängenunterschied vieler einzelner Unteranteile der Messstrahlung entlang einer Ausdehnung der Gittereinrichtung erzielt werden. Es werden gewissermaßen nicht nur zwei große Hälften der Messstrahlung unterschiedlichen Weglängen ausgesetzt, sondern die Messstrahlung wird entsprechend der Gitterlänge und der Gitterperiode in viele kleine Teile aufgeteilt, welche zwei Gruppen von Brechungsindizes zugeordnet werden und damit wiederum zwei Anteile der Messstrahlung, welche eine unterschiedliche Weglänge aufweisen, ergeben.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Weglängeneinrichtung eine Resonatoreinrichtung für die Messstrahlung aufweist.
Eine Resonatoreinrichtung als Weglängeneinrichtung hat den Vorteil, dass Resonanzfrequenzen der Resonatoreinrichtung von einer geometrischen Ausdehnung der Resonatoreinrichtung abhängig sein können. Bei einer Veränderung der geometrischen Ausdehnung der Resonatoreinrichtung durch eine Dehnung der Messeinrichtung lässt einen besonders präzisen Rückschluss auf die tatsächlich stattgefundene Dehnung zu.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass das optische Element ein Substratelement aufweist, an dem die optische Oberfläche angeordnet und/oder ausgebildet ist und die Dehnungsmesseinrichtung wenigstens teilweise in und/oder an dem Substratelement angeordnet ist.
Das Substratelement kann als massiver und/oder einstückiger Grundkörper des optischen Elements, vorzugsweise aus Glas und/oder aus Siliziumoxid, ausgebildet sein.
Optische Elemente, bei denen an der optischen Oberfläche ein Substratelement zugrunde liegt, haben den Vorteil, dass die optische Oberfläche vorteilhaft stabil gegenüber Verwindungen und/oder Vibrationen ausgebildet ist.
Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Dehnungsmesseinrichtung wenigstens teilweise innen und/oder an dem Substratelement angeordnet ist, wenn dieses mechanisch eng an die optische Oberfläche gekoppelt ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die optische Oberfläche in Form einer Strukturierung und/oder Beschichtung an dem Substratelement und/oder durch das Substratelement ausgebildet ist.
Die Dehnungsmesseinrichtung, welche eine Dehnung des Substratelements erfasst, erlaubt demnach präzise und zuverlässige Rückschlüsse auf eine Deformation der optischen Oberfläche.
Ist die Dehnungsmesseinrichtung in dem Substratelement versenkt, so kann diese besonders eng mit dem Substratelement mechanisch gekoppelt werden und dadurch eine besonders genaue Erfassung der Dehnung des Substratelements erlauben. Eine Anordnung der Dehnungsmesseinrichtung an dem Substratelement hingegen hat den Vorteil, dass die Struktur und damit die mechanische Stabilität des Substratelements für die Einbringung der Dehnungsmesseinrichtung nicht verändert werden muss, sondern diese vielmehr äußerlich an dem Substratelement angeordnet ist.
Es kann von Vorteil sein, wenn die Dehnungsmesseinrichtung teilweise in dem Substratelement angeordnet ist, d. h. Teile der Dehnungsmesseinrichtung sich außerhalb des Substratelements befinden, da hierdurch lediglich relevante Teile der Dehnungsmesseinrichtung in das oder an das Substratelement angeordnet werden müssen.
Es kann von Vorteil sein, wenn die Dehnungsmesseinrichtung vollständig in oder an dem Substratelement angeordnet ist, da sich hierdurch eine besonders kompakte Bauweise der Optikvorrichtung ergeben kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung, zusätzlich oder alternativ zu der Weglängeneinrichtung, weitere sensorisch aktive Strukturen aufweist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die sensorisch aktiven Strukturen als Kavität für die Messstrahlung dienen und eine Modenstruktur der Kavität aufgrund einer Dehnung des Messbereichs änderbar ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung wenigstens einen Wellenleiter aufweist.
Das Vorhandensein wenigstens eines Wellenleiters ermöglicht die Zuführung der Messstrahlung zu der wenigstens einen Weglängeneinrichtung.
Es kann hierbei vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Wellenleiter eine optische Faser, einen Lichtkanal und/oder in einer puristischen Ausführungsform eine Freistrahlführung der Messstrahlung aufweist. Eine Ausführung der Weglängeneinrichtung als Gittereinrichtung hat in diesem Zusammenhang den Vorteil, dass die Gittereinrichtung als Brechungsindexvariation des Wellenleiters ausgebildet sein kann, wodurch sich eine besonders kompakte Bauweise der Dehnungsmesseinrichtung ergibt. Insbesondere erlaubt eine derartige Ausführungsform eine Anordnung der Weglängeneinrichtung bzw. der Gittereinrichtung in relevanten Bereichen des optischen Elements, während zwischen den relevanten Bereichen des optischen Elements die Messstrahlung durch den wenigstens einen Wellenleiter weitergeleitet wird.
Der Wellenleiter kann beispielsweise einen Lichtkanal, welcher monolithisch in das Substratelement des optischen Elements intergiert ist, aufweisen.
Es kann vorgesehen sein, dass entlang eines einzelnen Wellenleiters und/oder eines verzweigten Wellenleiternetzwerks mehrere Weglängeneinrichtungen angeordnet sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung mehrere Weglängeneinrichtungen aufweist, wobei der wenigstens eine Wellenleiter die Messstrahlung, vorzugsweise nacheinander, auf die mehreren Weglängeneinrichtung leitet.
Eine derartige Ausführungsform ermöglicht die Überwachung mehrerer relevanter Bereiche des optischen Elements mit lediglich einem Wellenleiter.
Es kann vorgesehen sein, dass die mehreren Weglängeneinrichtungen als Gittereinrichtungen ausgebildet sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Gittereinrichtung als Faser-Bragg-Gitter ausgebildet ist.
Die Ausbildung der wenigstens einen Gittereinrichtung als Faser-Bragg-Gitter hat den Vorteil, dass durch das Faser-Bragg-Gitter eine Änderung der Dehnung der Gittereinrichtung besonders vorteilhaft überwacht werden kann. Durch eine Dehnung der Gittereinrichtung ändert sich eine Gitterperiode des Faser-Bragg-Gitters, wodurch sich eine rückreflektierte Faserbandbreite und insbesondere eine Mittelwellenlänge der rückreflektierten Faserbandbreite in Abhängigkeit der erfahrenen Dehnung des Faser-Bragg-Gitters ändert.
Ferner ändert sich durch eine Dehnung des Faser-Bragg-Gitters und in Abhängigkeit von der Dehnung des Faser-Bragg-Gitters ein Einschnitt in ein Transmissionsspektrum der Messstrahlung durch das Faser-Bragg-Gitter, wobei der Einschnitt an der Stelle der Mittelwellenlänge der Faserbandbreite und mit der Breite der Faserbandbreite ausgebildet ist.
Ferner kann durch eine Ermittlung und Analyse der Lage der reflektierten Mittelwellenlänge und/oder der Lage des Einschnitts in dem Transmissionsspektrum ein besonders präziser Rückschluss auf die Änderung der Gitterperiode des Faser-Bragg-Gitters und damit auf die durch das Faser-Bragg-Gitter erfahrene mechanische und/oder geometrische Dehnung bezogen werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Weglängeneinrichtung als einfaches Faser-Bragg-Gitter entlang des Wellenleiters ausgebildet ist.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Weglängeneinrichtung eine komplexe Geometrie aufweist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Weglänge als π-Faser-Bragg-Gitter und/oder als Kombination mit der Resonatoreinrichtung, insbesondere mit wenigstens einem Ringresonator ausgebildet ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Weglängeneinrichtung als Kombination aus einem Faser-Bragg-Gitter und/oder einem π-Faser-Bragg-Gitter und/oder einer zweidimensionalen Resonatoreinrichtung und/oder einer dreidimensionalen Resonatoreinrichtung ausgebildet ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Weglängeneinrichtung eingerichtet ist Messstrahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich selektiv zu reflektieren, aktiv zu imitieren und/oder aus einem transmittierten Spektrum der Messstrahlung herauszufiltern.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Weglängeneinrichtung derart ausgebildet ist, dass Dehnungsänderungen und/oder Temperaturänderungen zu Änderungen in dem reflektierten und/oder dem transmittierten Spektrum führen.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Anbindung der Weglängeneinrichtungen an eine Ausleseeinrichtung, insbesondere eine Spektrometereinrichtung über eine optische Verbindung, insbesondere durch einen Wellenleiter erfolgt.
Es kann demnach vorgesehen sein, dass Strukturen der Dehnungsmesseinrichtung derart ausgeführt sind, dass eine Brechungsindexvariation, insbesondere in Form eines Bragg-Gitters und/oder Faser-Bragg-Gitters in dem Wellenleiter entlang der Ausbreitungsrichtung der Messstrahlung eingebracht ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die optische Faser mit dem Faser-Bragg-Gitter in oder an das optische Element auf- oder eingeklebt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die optische Faser mit dem Faser-Bragg-Gitter mittels eines niedrig schmelzenden Glaslots und/oder einer direkten Bonding-Technologie in oder an das optische Element, insbesondere das Substratelement eingeschmolzen wird.
Faser-Bragg-Gitter-Sensoren zur Dehnungsmessung sind aus dem Stand der Technik zur Überwachung von beispielsweise Windkraftanlagen, Pipelines, Brücken und Bauwerken bekannt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Wellenleiter als optische Faser ausgebildet ist.
Optische Fasern als Wellenleiter bieten den Vorteil, dass sie auch unter einer Krümmung eine eingekoppelte Strahlung zuverlässig weiterleiten. Insbesondere bei einer durch den wenigstens einen Aktuator bedingten Dehnung kann es zu Krümmungen in der optischen Faser kommen.
Ferner weisen optische Fasern geringe Lichtverluste bei einer Lichtleitung bzw. eine hohe Lichtleitungseffizienz auf und sind in hohen Qualitäten bei geringen Kosten erhältlich.
Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Wellenleiter in Form eines Lichtkanals ausgebildet ist, bei dem die Messstrahlung an den Wandungen des Lichtkanals eine Totalreflexion erfährt, wodurch Lichtwellen der Messstrahlung in dem Wellenleiter geleitet werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Wellenleiter und/oder die wenigstens eine Gittereinrichtung und/oder die wenigstens eine Resonatoreinrichtung durch das Substratelement ausgebildet sind.
Eine Ausbildung der Weglängeneinrichtung, d. h. insbesondere der wenigstens einen Gittereinrichtung und/oder der wenigstens einen Resonatoreinrichtung durch das Substratelement hat den Vorteil, dass durch eine derartige monolithische Bauweise die angestrebte enge mechanische Kopplung der Weglängeneinrichtung mit dem Substratelement unmittelbar erzielt werden kann. Hierdurch lässt sich eine Dehnung des Substratelements vorteilhaft präzise und zuverlässig ermitteln.
In diesem Zusammenhang ist es ferner von Vorteil, wenn der wenigstens eine Wellenleiter durch das Substratelement, vorzugsweise monolithisch, ausgebildet ist. Es ergibt sich hierdurch eine besonders kompakte Bauweise der Dehnungsmesseinrichtung und/oder des optischen Elements.
Es kann vorgesehen sein, dass der Wellenleiter und/oder die wenigstens eine Weglängeneinrichtung monolithisch in einer speziellen Schicht des optischen Elements gefertigt sind.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Wellenleiter und/oder die wenigstens eine Weglängeneinrichtung monolithisch direkt in dem Substratelement des optischen Elements gefertigt sind.
Monolithische Fertigungsverfahren bieten Vorteile gegenüber klebstoffbasierten Integrationsverfahren. Insbesondere können Kriechbewegungen, Fließen, Volumenänderung sowie ein Ausgasen des Klebstoffs vermieden werden, welches bei dessen Verwendung Probleme für eine Langzeitstabilität sowie eine Funktionsfähigkeit der Optikvorrichtung, insbesondere der optischen Oberfläche bei Vorhandensein von optischen Beschichtungen, insbesondere innerhalb eines Lithografiesystems darstellen.
Ein weiterer Vorteil einer monolithischen Fertigung von wenigstens einem Teil der Dehnungsmesseinrichtung ist das Vermeiden von Spannungen, welche bei Zusammenspiel von verschiedenen Materialien, wie beispielsweise einem Material des Substratelements, dem Klebstoff und einem Material der optischen Faser, ausgebildet werden können, vermieden werden können. Derartige Spannungen im Zusammenspiel können zum Beispiel durch Temperaturänderungen bei gleichzeitig unterschiedlichen thermischen Expansionskoeffizienten der verwendeten Materialien zustande kommen.
Derartige Spannungen können beispielsweise zu Fehlern bei den ermittelten Werten der Dehnung des Messbereichs und/oder der Deformation der optischen Oberfläche führen. Ferner hat eine monolithische Integration der Dehnungsmesseinrichtung bzw. der Wellenleiter und/oder der Weglängeneinrichtungen in das optische Element den Vorteil, dass weniger verschiedene Materialien zusammengefügt werden, entweder Spannungen reduziert sowie ein homogenerer thermischer Expansionskoeffizient erreicht werden können.
Ferner treten klebstoffinduzierte Probleme durch den Verzicht auf Klebverbindungen nicht auf.
Mögliche Verfahren für eine monolithische Fertigung sind beispielsweise von der Herstellung photonisch integrierter Schaltkreise und/oder dem Schreiben von Wellenleitern in Glas- oder Glaskeramiksubstrate bekannt.
Zur Ausbildung von Teilen der Dehnungsmesseinrichtung und/oder des wenigstens einen Wellenleiters und/oder der wenigstens einen Weglängeneinrichtung kann vorgesehen sein, dass diese durch ein direktes Schreiben durch lokale Änderung des Brechungsindex gefertigt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die lokale Änderung des Brechungsindex mittels

- einer Schreibstrahlung, beispielsweise in einem ultravioletten Spektralbereich und/oder mit ultrakurzen Laserpulsen, vorzugsweise mit einer Pulsdauer von wenigen Femtosekunden ausgebildet werden; und/oder
- mittels Ionenstrahlen ausgebildet werden; und/oder
- mittels Elektronenstrahlen ausgebildet werden.

Ferner können zur Fertigung von Teilen der Dehnungsmesseinrichtung lithografische Techniken wie beispielsweise Belichten, Entwickeln, Ätzen, Materialaufbringung, der wenigstens eine Wellenleiter und die wenigstens eine Weglängeneinrichtung oberflächennah aufgebracht werden.
Während sich lithografische Techniken vor allem für oberflächennahe Regionen eignen, bieten die direkten Schreibverfahren, insbesondere zur monolithischen Fertigung, die Möglichkeit, den wenigstens einen Wellenleiter und/oder die wenigstens eine Weglängeneinrichtung in drei Dimensionen zu strukturieren. Insbesondere kann dies tief unterhalb einer Oberfläche des optischen Elements, insbesondere unterhalb der optischen Oberfläche durchgeführt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass Strukturen, wie beispielsweise der wenigstens eine Wellenleiter und/oder die wenigstens eine Weglängeneinrichtung in Tiefen von mehr als 10 µm, vorzugsweise von mehr als 100 µm, vorzugsweise mehr als einem 1 mm, besonders bevorzugt mehr als 10 mm gefertigt sind.
Es kann für eine oberflächennahe Dehnungsmessung vorgesehen sein, dass Strukturen, wie beispielsweise der wenigstens eine Wellenleiter und/oder die wenigstens eine Weglängeneinrichtung, in einer Tiefe von 5 µm bis 20 µm, vorzugsweise 10 µm gefertigt sind.
Es kann vorgesehen sein, dass das Substratelement aus einem SiO₂-TiO₂-Glas ausgebildet ist. Ein derartiges Glas weist einen sehr geringen thermischen Expansionskoeffizienten auf und eignet sich daher in besonderem Maße zur Ausbildung des der optischen Oberfläche zugrundeliegenden Substratelements.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass mehrere Messbereiche der Dehnungsmesseinrichtung in verschiedenen Tiefen des Substratelements ausgebildet sind und/oder wenigstens einer von mehreren Messbereichen in einer dehnungsneutralen Ebene des Substratelements angeordnet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung lediglich einen Messbereich aufweist.
Eine Erfassung der Dehnung des Substratelements in verschiedenen Tiefen lässt einen besonders präzisen Rückschluss auf eine tatsächlich vorliegende Verzerrung und/oder Dehnung des Substratelements in seiner Gänze zu. Hierdurch lässt sich die tatsächlich durch die Oberfläche erfahrene Deformation besonders präzise voraussagen.
Um Effekte einer mechanischen Dehnung, welche vorzugsweise durch den wenigstens einen Aktuator bewirkt wird, und/oder Dehnungen und Verzerrungen, welche durch externe Effekte, wie beispielsweise eine Temperaturänderung, bewirkt werden, voneinander zu separieren ist es von Vorteil, wenn wenigstens einer der mehreren Messbereiche der Dehnungsmesseinrichtung in einer dehnungsneutralen Ebene des Substratelements angeordnet ist. Die dehnungsneutrale Ebene erfährt unter einer isotropen Ausdehnung, welche beispielsweise durch eine Temperaturänderung bedingt sein kann, eine Ausdehnung, während sie unter Aktuierung durch den wenigstens einen Aktuator unverzerrt verbleibt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung eingerichtet ist, die Temperaturänderungen und/oder eine Temperatur des wenigstens einen Messbereichs zu erfassen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Gittereinrichtung eine temperaturabhängige Mittelwellenlänge bzw. Bragg-Wellenlänge λ_B aufweist.
Die Mittelwellenlänge ergibt sich gemäß Formel (1) als zweifaches Produkt der Gitterperiode λ und dem effektiven Brechungsindex n_eff der Gittereinrichtung. $λ_{B} = 2 n_{e f f} Λ$
Formel (2) beschreibt eine Änderung der Mittelwellenlänge bzw. Bragg-Wellenlänge λ_B bei der Dehnung bzw. bei einer durch die Dehnung bedingten Änderung der Länge l der Gittereinrichtung und bei einer Änderung ΔT der Temperatur T. $Δ λ_{B} = 2 [Λ \frac{\partial n_{e f f}}{\partial l} + n_{e f f} \frac{\partial Λ}{\partial l}] Δ l + 2 [Λ \frac{\partial n_{e f f}}{\partial T} + n_{e f f} \frac{\partial Λ}{\partial T}] Δ T$
Es ist ersichtlich, dass auch ohne eine kraftinduzierte Dehnung, das heißt im Fall Δl = 0, eine Änderung der Mittelwellenlänge bzw. Bragg-Wellenlänge λ_B aufgrund der Änderung einer Änderung ΔT der Temperatur T. eintreten kann.
Unter der dehnungsneutralen Ebene ist im Rahmen der Erfindung ein Abschnitt des Substratelements zu verstehen, welcher aus dehnungsneutralen Fasern ausgebildet ist. Insbesondere kann es sich bei dem Begriff der Ebene auch um einen im Raum gekrümmten Abschnitt dehnungsneutralen Abschnitt des Substratelements handeln.
Zur Separation der Erfassung der Dehnung und der Temperatur kann vorgesehen sein, dass die Messbereiche und/oder die Weglängeneinrichtungen in verschiedenen Tiefen des optischen Elements eingebracht sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Bauart der Dehnungsmesseinrichtung dabei so gestaltet ist, dass zur Trennung von mechanischer Dehnung und Temperaturausdehnung Messbereiche bzw. sensorisch aktive Strukturen teilweise nahe und teilweise weit entfernt von der dehnungsneutralen Faser bzw. der dehnungsneutralen Ebene des optischen Elements eingebracht sind.
Es kann vorgesehen sein, dass zur Anordnung bzw. Ausbildung der sensorisch aktiven Strukturen bzw. Weglängeneinrichtungen bzw. Messbereiche nahe der dehnungsneutralen Ebene die nachfolgend dargestellten Herstellungsverfahren eingesetzt werden.
Mittels Fügeverfahren wie zum Beispiel ein optisches Anspringen, Schweißen, insbesondere Laserschweißen, Kleben und/oder einer Verbindung mit einem niedrig schmelzenden Glas, insbesondere einem Glaslot, vorzugsweise innerhalb einer Nut, kann der Wellenleiter und/oder die Weglängeneinrichtung in einer großen Tiefe in dem optischen Element bzw. dem Substratelement und insbesondere nahe der dehnungsneutralen Ebene ausgebildet bzw. angebracht werden, in dem nach einer Ausbildung der Wellenleiter bzw. der Weglängeneinrichtungen bzw. der Messbereiche zwei Teiloptiken durch das Fügeverfahren verbunden werden.
Werden die sensorisch aktiven Strukturen nahe der Oberfläche ausgebildet, so können diese auch durch lithographische Verfahren, wie sie beispielsweise bei der Fertigung von photonisch integrierten Chips zum Einsatz kommen ausgebildet werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die sensorisch aktiven Strukturen, insbesondere die Wellenleitung, die Weglängeneinrichtungen bzw. deren Messbereiche durch direktes Einschreiben der Strukturen in die optische Oberfläche und/oder das Substratelement mittels hochenergetischen, vorzugsweise gepulsten Lichts und/oder Partikelstrahlen ausgebildet werden. Dies hat den Vorteil, dass durch eine direkte monolithische Ausbildung eine vorteilhaft enge mechanische Kopplung zwischen dem Substratelement und dem Messbereich vorhanden ist. Ferner kann die Weglängeneinrichtung ohne starke Änderung der mechanischen Eigenschaften des Substratelements unter der optischen Oberfläche erzeugt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass eine Regeleinrichtung mit einem geschlossenen Regelkreis vorgesehen ist, um eine Soll-Dehnung des Messbereichs mittels des wenigstens einen Aktuators einzustellen, wobei eine durch die Dehnungsmesseinrichtung ermittelte Ist-Dehnung des Messbereichs berücksichtigt ist.
Durch den Einsatz eines geschlossenen Regelkreises in der Regeleinrichtung kann die Erreichung der Soll-Dehnung des Messbereichs durch Berücksichtigung der Information über die Ist-Dehnung, welche durch die Dehnungsmesseinrichtung ermittelt wurde, besonders zuverlässig und präzise erreicht werden.
Eine Kopplung des wenigstens einen Wellenleiter bzw. der wenigstens einen Wellenleiterstruktur an eine Strahlungsquelle der Messstrahlung und/oder eine Ausleseeinrichtung, insbesondere Ausleseelektronik, beispielsweise in Form der Spektrometereinrichtung, kann hierbei über eine Freistrahloptik, ein Anschmelzen der optischen Faser an Glasstrukturen des Substratelements, ein Kleben eines mechanischen Faserhalters an das optische Element, insbesondere an das Substratelement, und/oder ein Aufbringen eines photonisch integrierten Chips mit einer Lichtquelle und/oder einem Detektor implementiert sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung eingerichtet ist, um eine Soll-Deformation der optischen Oberfläche mittels des wenigstens einen Aktuators einzustellen, wobei die durch die Dehnungsmesseinrichtung ermittelte Ist-Dehnung des Messbereichs berücksichtigt ist.
Auf Grundlage der präzise ermittelten Ist-Dehnung des Messbereichs kann auf eine tatsächlich vorliegende Ist-Deformation der optischen Oberfläche geschlossen werden. Hierzu kann beispielsweise eine Modellierung auf Grundlage einer Finite-Elemente-Methode vorgesehen sein.
Es ist hierbei von Vorteil, wenn die Regeleinrichtung eingerichtet ist, um auf Grundlage der ermittelten Ist-Dehnung des Messbereichs die Soll-Deformation der optischen Oberfläche mittels des wenigstens einen Aktuators einzustellen, wobei ein modellierter Zusammenhang zwischen der ermittelten Ist-Dehnung und einer tatsächlich vorliegenden Ist-Deformation der optischen Oberfläche berücksichtigt werden kann.
Ein derartiger modellierter Zusammenhang kann beispielsweise bei einer Lage eines Messbereichs nahe der optischen Oberfläche in einer direkten Identität der Ist-Deformation der optischen Oberfläche und der Ist-Dehnung des Messbereichs bestehen.
Es kann vorgesehen sein, dass der Messbereich wenigstens teilweise in oder an der optischen Oberfläche angeordnet ist, hierdurch ergibt sich ein vorteilhafter identischer Zusammenhang zwischen der ermittelten Ist-Dehnung des Messbereichs und der Ist-Deformation der optischen Oberfläche, wodurch die Soll-Deformation der optischen Oberfläche auf Grundlage der ermittelten Ist-Dehnung des Messbereichs besonders einfach durch die Regeleinrichtung und den wenigstens einen Aktuator einstellbar ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrrichtung dazu eingerichtet ist, ein Formverhalten des optischen Elements zu überwachen. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Dehnung des Messbereichs erfasst und in einem closed-loop-Regelkreis mit den Aktuatoren eine geeignete Kraft erzeugt, welche die Dehnung des Messbereichs auf einen Sollwert regelt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung eingerichtet ist, um wenigstens eine temperaturinduzierte und/oder dehnungsinduzierte Abweichung der Ist-Deformation von der Soll-Deformation der optischen Oberfläche zu korrigieren.
Zur Sicherstellung und/oder Erhöhung einer Performanz des optischen Elements ist von Vorteil, wenn die optische Oberfläche in einem zeitlichen Verlauf, insbesondere während einer bestimmungsgemäßen Verwendung, eine konstante Form in Form der Soll-Deformation aufweist.
Es ist von Vorteil, wenn mittels der Optikvorrichtung Abweichungen von der Soll-Deformation korrigierbar sind. Derartige Abweichungen können bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung von mechanischen Verzerrungen, beispielsweise durch einer Montage, und/oder Temperaturänderungen entstehen.
Vorteilhafterweise ist die Regeleinrichtung dazu eingerichtet, derartige Abweichungen mittels des wenigstens einen Aktuators zu korrigieren, wodurch sich eine vorteilhafte hohe Performanz der optischen Oberfläche ergibt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung derart ausgeführt ist, dass sich neben der Dehnung auch eine Temperatur in mehreren Messbereichen des optischen Elements erfassen lässt.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Faser-Bragg-Gittern führen sowohl Änderungen der Dehnung als auch der Temperatur zu einer Änderung des reflektierten und/oder des transmittierten Messspektrums.
Zur Trennung der Dehnung und der Temperatur kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Weglängeneinrichtungen nahe beieinander angeordnet sind, wobei die Weglängeneinrichtungen eine unterschiedliche Geometrie aufweisen, derart, dass der Einfluss einer Temperaturänderung und einer Dehnung auf die zwei Weglängeneinrichtungen unterschiedlich ist.
Zur Trennung der Dehnung von der Temperatur kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Weglängeneinrichtungen nahe beieinander angeordnet sind, welche eine unterschiedlich starke mechanische Kopplung an das Substratelement des optischen Elements aufweisen. Hierdurch sind Dehnungseinflüsse auf die beiden Weglängeneinrichtungen unterschiedlich.
Zu einer Trennung der Dehnung von der Temperatur kann vorgesehen sein, dass eine Weglängeneinrichtung in einem doppelbrechenden Wellenleiter, insbesondere einer polarisationserhaltenden Faser, angeordnet ist. Die Trennung der Dehnung von der Temperatur kann hierbei über ein getrenntes Auslesen zweier Polarisationsrichtungen erfolgen.
Mittels einer polarisationserhaltenden optischen Faser können diejenigen Einflüsse auf die Deformation der optischen Oberfläche, welche auf eine Änderung einer Temperatur zurückzuführen sind, von denjenigen Einflüssen auf die Deformation der optischen Oberfläche, welche auf eine Dehnung und/oder Verzerrung des optischen Elements zurückzuführen sind, voneinander getrennt bzw. entkoppelt werden. Hierdurch wird eine noch genauere und präzisere Kontrolle der Deformation bzw. der genauen Ausformung der optischen Oberfläche möglich, da die verschiedenen Einflussfaktoren auf die Formung der optischen Oberfläche gesondert adressiert und/oder beseitigt werden können.
Eine Separation von temperaturinduzierten Einflüssen ist von besonderem Vorteil, da eine der größten Störgrößen zur Deformation des optischen Elements Temperaturschwankungen an der optischen Oberfläche, insbesondere bei der Verwendung in EUV-Lithografiesystemen, darstellen können. Insbesondere kann die Temperatur der optischen Oberfläche bzw. des optischen Elements während eines Betriebs zwischen 20 °C und 40 °C geändert werden.
Zur Trennung der Temperatur von der Dehnung kann vorgesehen sein, dass Weglängeneinrichtungen sowie separate Temperatursensoren vorgesehen sind, mittels derer die Dehnungssignale der Weglängeneinrichtung temperaturkorrigiert werden können.
Zur Trennung der Dehnung von der Temperatur kann vorgesehen sein, dass eine Symmetriebrechung der Weglängeneinrichtung, zum Beispiel in einem Ringresonator durch eine Dehnung bedingt ist, während bei einer Temperaturänderung die Symmetrie erhalten ist. Hierdurch können beide Messgrößen getrennt sein.
Zur Trennung der Dehnung von der Temperatur kann vorgesehen sein, dass mehrere Weglängeneinrichtungen innerhalb des optischen Elements derart angeordnet sind, dass sich einige Weglängeneinrichtungen nahe an dehnungsneutralen Fasern, insbesondere einer dehnungsneutralen Ebene, andere hingegen weiter entfernt von den dehnungsneutralen Fasern befinden. Signale der Weglängeneinrichtungen nahe der dehnungsneutralen Fasern werden vor allem durch die Temperaturänderungen beeinflusst, wohingegen Weglängeneinrichtungen, welche weiter von den dehnungsneutralen Fasern entfernt angeordnet sind, sowohl von Temperaturänderungen als auch von Dehnungsänderungen beeinflusst werden.
Durch ein Modell oder eine Kalibrierung kann ein Einfluss der Temperatur und/oder der Dehnung getrennt werden und beide Größen können bestimmt werden. Insbesondere kann diese Methode auch verwendet werden, wenn sowohl die Temperatur als auch Informationen über die Dehnung oder lediglich eine der beiden Größen ermittelt werden soll.
Temperaturinduzierte Dehnungen können als Folge einer thermischen Belastung durch eine gesteigerte Lichtleistung im Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage zustande kommen. Dies kann zu einer Verformung des optischen Elements führen. Zur Kompensation dieses Effekts kann der Einsatz der Optikvorrichtung insbesondere in Form eines deformierbaren Spiegels von Vorteil sein.
Es kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung eingerichtet ist, um sowohl temperatur- als auch dehnungsinduzierte Formänderungen des optischen Elements zu ermitteln. Es kann vorgesehen sein, dass beide Effekte mittels der Aktuatoren kompensiert werden, was die Verwendung von Materialien mit einem endlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bzw. einem höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als aus dem Stand der Technik bekannt, ermöglichen. Dies kann Kosteneinsparungen erlauben.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass mehrere Messbereiche an dem optischen Element derart angeordnet sind, dass für eine von dem optischen Element bewirkte optische Wirkung relevante Deformationen der optischen Oberfläche erfassbar sind.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn durch die Optikvorrichtung diejenige Deformationen korrigiert werden können, welche für eine optische Wirkung des optischen Elements von Bedeutung sind. Die optische Wirkung kann beispielsweise in der Ausbildung einer Abbildung bestehen.
Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Dehnungsmesseinrichtungen als Teil der Optikvorrichtung vorhanden sind. Bei Vorhandensein mehrerer Dehnungsmesseinrichtungen kann vorgesehen sein, dass sich die mehreren Dehnungsmesseinrichtungen andere Bestandteile der Optikvorrichtung teilen.
Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Dehnungsmesseinrichtungen und/oder mehrere Weglängeneinrichtungen an dem optischen Element derart angebracht sind, dass die für die optische Abbildung relevanten Formänderungen des optischen Elements erfasst werden können. Über eine Kalibrierung und/oder ein analytisches Modell und/oder ein numerisches Modell und/oder über ein trainiertes neuronales Netzwerk können zur Kompensation der Formänderung notwenige Aktuatorkräfte ermittelt werden.
Es kann demnach von Vorteil sein, wenn die Messbereiche nahe eines Schnittpunkts einer optischen Achse mit der optischen Oberfläche angeordnet sind, um insbesondere achsnahe Bereiche präzise und zuverlässig in ihrer Ausformung bzw. Deformation zu kontrollieren.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass eine Recheneinrichtung vorgesehen ist, um aus der ermittelten Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs eine Ist-Deformation der optischen Oberfläche und/oder eine geeignete Kraft des wenigstens einen Aktuators zur Einstellung einer Soll-Deformation der optischen Oberfläche zu ermitteln.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung und die Recheneinrichtung eine Einheit, beispielsweise in Form eines Computers bilden.
Zur Bestimmung derjenigen Kraft, welche der Aktuator aufbringen muss, um eine definierte und/oder gewünschte Soll-Deformation der optischen Oberfläche zu bewirken, können mechanische Eigenschaften der optischen Oberfläche und/oder des der optischen Oberfläche gegebenenfalls zugrundeliegenden Substratelements berücksichtigt und insbesondere in Form eines festkörperphysikalischen Modells implementiert werden. Für die hierfür notwendigen gegebenenfalls komplexen Berechnungen kann eine Recheneinrichtung von besonderem Vorteil sein.
Ferner kann die Recheneinrichtung dazu eingerichtet sein, um eine Modellierung des mechanischen Zusammenhangs zwischen der Ist-Dehnung in dem wenigstens einen Messbereich und der Ist-Deformation der optischen Oberfläche zu ermitteln.
Das Vorhandensein einer Recheneinrichtung ist ferner von Vorteil, da die zugrundeliegenden Berechnungen und/oder Modellbildungen unter Umständen sich ändernden Gegebenheiten, beispielsweise bei einer Temperaturerhöhung und/oder einer Veränderung von Betriebsbedingungen neu durchgeführt werden müssen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die modellartigen Berechnungen regelmäßig durchführbar sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass einer Mehrheit der Aktuatoren, vorzugsweise jedem Aktuator jeweils ein Messbereich zugeordnet ist, welcher, vorzugsweise ausschließlich, einen Wirkungsbereich des jeweiligen Aktuators umfasst.
Im Rahmen der Erfindung ist unter dem Wirkungsbereich des wenigstens einen Aktuators derjenige Bereich der Optikvorrichtung zu verstehen, in welche eine durch den wenigstens einen Aktuator bedingte Dehnung durch die Dehnungsmesseinrichtung mit einer hinreichenden Genauigkeit erfassbar ist.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass jeder Aktuator jeweils einen einzelnen, vorzugsweise wegzusammenhängenden, Wirkungsbereich aufweist, wobei sich Wirkungsbereiche, insbesondere benachbarter Aktuatoren auch überschneiden können.
Vorzugsweise weist im Rahmen der Erfindung jeder Aktuator einen Wirkungsbereich auf, wobei dem Wirkungsbereich eines Aktuators vorzugsweise ein Messbereich zugeordnet ist.
Eine Abtastung der einzelnen Wirkungsbereiche der Aktuatoren bei Vorhandensein mehrerer Aktuatoren hat den Vorteil, dass die Aktuatoren wirkungsbezogen individuell angesteuert werden können, um eine präzise Ausbildung der Deformation der optischen Oberfläche zu erzielen.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass mehrere Wirkungsbereiche in einen Messbereich fallen, wodurch Aktuatoren beispielsweise wirkungsbezogen in Gruppen angesteuert werden können.
Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Messbereiche virtuell zusammengeschaltet werden, indem einzelne Messbereiche zu einem größeren Messbereich zusammengelegt werden. Hierdurch kann beispielsweise eine schnellere Einstellung der optischen Oberfläche erzielt werden, da die Aktuatoren nicht einzeln angesteuert werden, sondern in Gruppen angesteuert werden.
Eine individuelle Ansteuerung der einzelnen Aktuatoren hingegen kann eine im räumlichen Detail präzisere Ansteuerung der optischen Oberfläche erlauben.
Es kann vorgesehen sein, dass je Aktuator wenigstens eine Weglängeneinrichtung und/oder wenigstens eine Dehnungsmesseinrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um hauptsächlich einen Wirkungsbereich des jeweiligen Aktuators zu erfassen, wobei der erfasste Wirkungsbereich wenigstens annähernd unabhängig von einem Dehnungseintrag eines oder mehrerer benachbarter Aktuatoren ist.
Es kann hierzu insbesondere vorgesehen sein, dass der Messbereich derart angeordnet ist, dass dieser wenigstens annähernd ausschließlich Dehnungen erfährt, welche von demjenigen Aktuator bewirkt werden, dessen Wirkungsbereich der Messbereich zugeordnet ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Dehnung des wenigstens einen Messbereichs und/oder Vibrationen der optischen Oberfläche durch die Dehnungsmesseinrichtung regelmäßig, vorzugsweise stetig, bestimmbar sind.
Eine regelmäßige, vorzugsweise stetige Bestimmung der Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs ermöglicht eine zeitlich wenigstens annähernd lückenlose Überwachung der Ist-Deformation der optischen Oberfläche und damit der Performanz des optischen Elements.
Insbesondere lassen sich hierdurch dynamische Änderungen der Deformationen der optischen Oberfläche erfassen. Zu derartigen dynamischen Änderungen gehören beispielsweise Vibrationen der optischen Oberfläche.
Die Dehnungsmesseinrichtung ist demnach dazu eingerichtet, die Dehnung des wenigstens einen Messbereichs und/oder Vibrationen der optischen Oberfläche regelmäßig, vorzugsweise stetig, zu bestimmen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung dazu eingerichtet ist, Vibrationen des optischen Elements und/oder der optischen Oberfläche zu erfassen, welche mit einer Frequenz von 0 Hz (statischer Fall) bis 1000 Hz, vorzugsweise 1 Hz bis 200 Hz, schwingen. Derartige Frequenzen können einen besonderen negativen Einfluss auf eine Funktionsfähigkeit des optischen Elements haben und können durch die Optikvorrichtung vermieden werden.
Es kann hierzu vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung dazu eingerichtet ist, die Dehnung mit einer Messfrequenz von 1 kHz bis 100 kHz, vorzugsweise 3 kHz bis 30 kHz, besonders bevorzugt 5 kHz bis 20 kHz zu erfassen. Eine derartige Messfrequenz eignet sich zur besonders zuverlässigen Erfassung der Vibrationen mit den oben genannten Frequenzen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung dazu eingerichtet ist, ein Vibrationsverhalten des optischen Elements bzw. der Optikvorrichtung zu überwachen. Hierzu ist vorgesehen, dass die Dehnung stetig und/oder in schneller Abfolge erfasst wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass einer oder mehrere Messbereiche derart an und/oder in dem optischen Element angeordnet sind, dass eine oder mehrere Schwingungsmoden der optischen Oberfläche und/oder des optischen Elements ermittelbar sind.
Es kann vorgesehen sein, dass bei der Ermittlung der wenigstens einen Schwingungsmode eine Amplitude und/oder eine Phase der Schwingungsmode ermittelt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine ganze Schwingungstrajektorie gemessen wird.
Zur Erfassung von einer oder mehreren Schwingungsmoden der optischen Oberfläche und/oder des optischen Elements ist es von Vorteil, wenn einer oder mehrere Messbereiche an Bereichen in und/oder an dem optischen Element angeordnet sind, welche bei einem Schwingungsvorgang der optischen Oberfläche besonders starke Dehnungssignale erfahren. Hierdurch werden die Schwingungsmoden mit besonders hohem Signal-Rausch-Verhältnis ermittelbar.
Es kann von Vorteil sein, wenn vorgesehen ist, dass die Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs mit einer Abtastfrequenz ermittelt wird, welche wenigstens einer Nyquist-Frequenz zur Schwingungsfrequenz der zu ermittelnden Schwingungsmode entspricht.
Hierdurch kann die Schwingung der optischen Oberfläche und/oder des optischen Elements in der zu untersuchenden Schwingungsmode vorteilhaft präzise und zuverlässig bestimmt werden.
Bei größeren Optiken und bei gleichbleibenden Anforderungen an eine Eigensteifigkeit der Optik wächst eine Gesamtmasse der Optiken unverhältnismäßig an, was zu Kostensteigerungen führen kann. Besonders vorteilhaft ist die beschriebene Ausführungsform der Optikvorrichtungen demnach, wenn das optische Element als dünner Spiegel ausgebildet ist. Die Eigenschwingungen eines derartigen dünnen Spiegels kann mittels der Optikvorrichtung beruhigt werden, da diese die Dehnungsmesseinrichtung aufweist, die es erlaubt, in-situ eine Deformation der optischen Oberfläche und/oder des dünnen Spiegels zu erfassen.
Es kann demnach vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Dehnungsmesseinrichtungen und/oder Weglängeneinrichtungen und/oder Messbereiche derart auf oder in dem zu messenden optischen Element angebracht sind, dass sich eine endliche Anzahl von Schwingungsmoden des optischen Elements erfassen lässt.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren mit den in Anspruch 22 genannten Merkmalen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Einstellung einer Soll-Deformation einer optischen Oberfläche eines optischen Elements für ein Lithografiesystem mittels eines oder mehrerer Aktuatoren ist vorgesehen, dass eine Ist-Deformation der optischen Oberfläche dadurch ermittelt wird, dass wenigstens eine Ist-Dehnung wenigstens eines Messbereichs des optischen Elements ermittelt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass der Erfolg der Wirkung des wenigstens einen Aktuators auf die optische Oberfläche direkt überprüft werden kann, indem eine mechanische Wirkung, d. h. die Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs des optischen Elements, ermittelt wird.
Hierdurch lässt sich eine besonders genaue, da auf empirische Messerhebung gestützte Vorhersage der tatsächlichen Ist-Deformation der optischen Oberfläche nach Einstellung der Soll-Deformation und Wirkung des wenigstens einen Aktuators, erzielen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Form der optischen Oberfläche durch Messung der Ist-Dehnung an diskreten Stützstellen ermittelt wird, wobei die gesamte Form der optischen Oberfläche mittels eines Modells und/oder einer Interpolation ermittelt wird.
Es kann hierbei vorgesehen sein, dass die Stützstellen der Dehnungsmessung durch mehrere Messbereiche ausgebildet werden, welche vorzugsweise voneinander separiert angeordnet sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Messbereich derart ausgewählt wird, dass von der Ist-Dehnung auf die Ist-Deformation der optischen Oberfläche geschlossen werden kann.
Besteht ein belastbarer funktioneller Zusammenhang zwischen der Ist-Dehnung des Messbereichs und der Ist-Dehnung der optischen Oberfläche, so wird eine Überprüfung der Wirkung des wenigstens einen Aktuators erleichtert. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine starke mechanische Kopplung zwischen dem wenigstens einen Messbereich und der optischen Oberfläche vorhanden ist, so dass sich Dehnungen und/oder Verzerrungen des wenigstens einen Messbereichs wenigstens mittelbar auf die optische Oberfläche übertragen.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Messbereich mit wenigstens einem klar abgrenzbaren Bereich der optischen Oberfläche korrespondiert, so dass durch die Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs die Ist-Deformation eines klar begrenzten Bereichs der optischen Oberfläche abbildbar ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Messbereich in oder an der optischen Oberfläche angeordnet ist, wodurch die Schlussfolgerung aus der Dehnung des wenigstens einen Messbereichs auf die Ist-Deformation der optischen Oberfläche vorteilhaft einfach durchgeführt werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Dehnungsmesseinrichtung derart angeordnet wird, dass in wenigstens einer Weglängeneinrichtung wenigstens ein Messspektrum durch die Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs beeinflusst wird.
Wird durch die Dehnung des Messbereichs eine optische Weglänge einer Messstrahlung verändert, so kann die Dehnungsmesseinrichtung als optische Einrichtung ausgebildet sein. Wird insbesondere ein Messspektrum einer Weglängeneinrichtung durch die Ist-Dehnung beeinflusst, so kann ein Messprinzip der Dehnungsmesseinrichtung auf eine Interferenzmessung zurückgeführt werden, welche vorteilhaft präzise, in manchen Bereichen sogar unerreicht präzise Auswertungen von Dehnungen ermöglicht.
Unter dem Messspektrum der Wellenlängeneinrichtung ist dasjenige Spektrum zu verstehen, unter welchem die Messstrahlung von der Wellenrichtung reflektiert und/oder transmittiert wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Ist-Dehnung durch eine Detektion wenigstens eines Messspektrums wenigstens einer Messstrahlung ermittelt wird.
Die Messtrahlung kann breitbandig oder schmalbandig ausgebildet sein.
Durch die Verwendung einer breitbandigen Messstrahlung können mehrere Messspektren parallel und/oder ein einzelnes Messspektrum in einem vorteilhaft breiten Spektralbereich erfasst werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das Messspektrum mittels eines Rasterverfahrens detektiert wird, indem vorzugsweise

- eine schmalbandige Messstrahlung, welche lediglich einen schmalen Wellenlängenbereich aufweist, insbesondere eine Laserstrahlung, auf die Weglängeneinrichtung eingestrahlt wird, und
- eine spektrale Lage des schmale Wellenlängenbereichs zeitlich, beispielsweise durch einen durchstimmbaren Laser, variiert wird, wodurch vorzugsweise ein breites Wellenlängenband überstrichen bzw. abgerastert wird, und
- synchron zu der Variation des Wellenlängenbereiches eine Intensität der transmittierten und/oder reflektierten Messstrahlung, beispielsweise mittels eine Photodiode, zeitaufgelöst erfasst wird, und
- durch einen Vergleich der detektierten Intensität der Messstrahlung mit der Wellenlänge der Messstrahlung zu verschiedenen Zeitpunkten das Messspektrum in dem vorzugsweise ein breiten Wellenlängenband ermittelt wird.

Ein derartiges Rasterverfahren zur Ermittlung des Messspektrums ist besonders zuverlässig und präzise.
Insbesondere erlaubt die Verwendung der Messstrahlung die Verwendung optischer Detektionsmethoden und/oder Auslesemethoden im Rahmen des Verfahrens.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Weglängeneinrichtung durch eine Gittereinrichtung und/oder eine Resonatoreinrichtung ausgebildet wird.
Gittereinrichtungen bzw. optische Gitter und/oder optische Resonatoren eignen sich in besonderem Maße zur Ermittlung kleinster Weglängenunterschiede einzelner Anteile der Messstrahlung. Ändert sich die Ist-Dehnung des Messbereichs, können Änderungen in der geometrischen Ausdehnung der Gittereinrichtung und/oder der Resonatoreinrichtung bewirkt werden, wodurch sich die optischen Eigenschaften, insbesondere die Resonanzeigenschaften und/oder Reflexionseigenschaften der Gittereinrichtung und/oder der Resonatoreinrichtung ändern. Dies erlaubt eine hochpräzise Bestimmung der veränderten Geometrie und damit der vorliegenden Ist-Dehnung des Messbereichs.
Es kann vorgesehen sein, dass die Gittereinrichtung in die Resonatoreinrichtung integriert ist. Hierdurch kann eine noch präzisere Erfassung der Dehnung ermöglicht werden.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Resonatoreinrichtung wenigstens einen Ringresonator aufweist, welcher wenigstens teilweise aus einer optischen Faser ausgebildet ist.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Ringresonator wenigstens teilweise aus einer optischen Faser ausgebildet ist, welche wenigstens ein Faser-Bragg-Gitter aufweist. Hierdurch kann eine Halbwertbreite der Faserbandbreite und/oder des Einschnitts um einen Faktor von bis zu 10 verringert werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass aus der ermittelten Ist-Deformation der optischen Oberfläche eine notwendige Kraft des wenigstens einen Aktuators zur Einstellung einer Soll-Deformation der optischen Oberfläche, vorzugsweise in einem geschlossenen Regelkreis, ermittelt und/oder angelegt wird.
Auf Basis der ermittelten Ist-Deformation der optischen Oberfläche kann, beispielsweise auf empirischem Wege, eine geeignete Kraft des wenigstens einen Aktuator zur Erzielung der gewünschten Soll-Deformation besonders genau eingestellt werden. Insbesondere wird durch das Verfahren eine rein auf einer Vorausmodellierung der Kraftwirkung des wenigstens einen Aktuators beruhende Ansteuerung der optischen Oberfläche vermieden.
Es kann vorgesehen sein, dass aus den ermittelten Größen und deren Abweichungen von den Sollwerten für die Optikvorrichtung Korrekturterme für eine Aktuatorstellung berechnet werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Korrekturen derart berechnet werden, dass die Deformation der optischen Oberfläche näher bei der Solldeformation liegt.
Soll ein Schwingungsverhalten des optischen Elements beruhigt werden, so kann vorgesehen sein, dass die Aktuatoren derart angesteuert werden, dass die Schwingungsamplituden solcher Schwingungsfrequenzen reduziert wird, welche für die optische Abbildung bzw. die optische Wirkung des optischen Elements relevant sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Ist-Dehnung in einem oder mehreren Messbereichen in wenigstens einem Substratelement, an dem die der optischen Oberfläche angeordnet und/oder ausgebildet ist, bestimmt wird.
Liegen der optischen Oberfläche ein oder mehrere Substratelemente zugrunde, so ist es von Vorteil, die Messbereiche in dem einen oder den mehreren Substratelement anzuordnen, da bei einer starken mechanischen Kopplung zwischen der optischen Oberfläche und dem zugrundeliegenden Substratelement die Ist-Dehnung des zugrundeliegenden Substratelements einen besonders präzisen Aufschluss über die tatsächlich vorliegende Ist-Deformation der optischen Oberfläche erlaubt.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass die optische Oberfläche als Strukturierung und/oder Beschichtung an und/oder in dem Substratelement ausgebildet wird und/oder von dem Substratelement selbst in Form einer Strukturierung ausgebildet wird. Ist die optische Oberfläche als Beschichtung des Substratelements ausgebildet, so ergibt sich durch die Haftung der Beschichtung auf dem Substratelement eine vorteilhaft starke mechanische Kopplung zwischen dem Substratelement und der optischen Oberfläche, wodurch von einer Abbildbarkeit der tatsächlich vorliegenden Ist-Deformation der optischen Oberfläche durch Ermittlung der vorliegenden Ist-Dehnung des Messbereichs ausgegangen werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Ist-Dehnung in mehreren Messbereichen synchron bestimmt wird.
Durch eine synchrone Bestimmung der Ist-Dehnung in mehreren Messbereichen kann ein vorteilhaft umfassendes Bild der Dehnungen und Verzerrungen des optischen Elements erfasst werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Ist-Dehnung in mehreren Messbereichen in schneller zeitlicher Abfolge, beispielsweise in einem Multiplexverfahren bestimmt wird.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die mehreren Messbereiche Ist-Dehnungen in verschiedene, vorzugsweise linear unabhängige, Raumachsen erfassen. Hierdurch kann vorteilhafterweise die Ist-Dehnung des optischen Elements im dreidimensionalen Raum erfasst werden.
Dies gilt umso mehr, wenn Messbereiche beispielsweise in Dreiergruppen gruppiert sind, wobei die drei Messbereiche einer Dreiergruppe entlang der Raumachsen orientiert sind. Hierbei kann vorgesehen sein, dass derartige Dreiergruppen von Messbereichen systematisch und homogen in oder an dem optischen Element, insbesondere dem Substratelement, angeordnet sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Verschiebung des wenigstens einen Messspektrums detektiert wird.
Spektrale Verschiebungen von Spektren lassen sich durch Interferenzmethoden vorteilhaft präzise bestimmen. Daher ist es von Vorteil, wenn die Messung der Ist-Dehnung auf eine Messung der Verschiebung des wenigstens einen Messspektrums zurückgeführt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Weglängeneinrichtung derart ausgebildet ist, dass eine Frequenzverschiebung bei einer Dehnung, welche durch eine bestimmungsgemäße Verwendung des wenigstens einen Aktuators bedingt ist, 1 pm bis 1 nm, vorzugsweise 5 pm bis 500 pm, besonders bevorzugt 20 pm bis 100 pm beträgt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung und/oder die Weglängeneinrichtung derart ausgebildet sind, dass ein Dehnungsauflösungsvermögen 1 am bis 1 nm, vorzugsweise 5 am bis 1 pm, besonders bevorzugt 0,5 fm bis 50 fm beträgt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Verschiebung der reflektierten Mittelwellenlänge einer Faserbandbreite der Gittereinrichtung, insbesondere des Faser-Bragg-Gitters, detektiert wird und/oder eine Lage der Mittelwellenlänge eines Einschnitts in dem Transmissionsspektrum der Messstrahlung durch die Gittereirichtung, insbesondere das Faser-Bragg-Gitter, detektiert wird.
Eine derartige Reduktion des relevanten Bereichs des Messspektrums auf die Mittelwellenlänge der reflektierten Faserbandbreite und/oder des Einschnitts in dem Transmissionsspektrum ermöglicht eine schnelle und präzise Bestimmung der Verschiebung. Ferner ist die Lage der Mittelwellenlänge direkt abhängig von einer Gitterperiode der Gittereinrichtung und damit von einem geometrischen Merkmal der Gittereinrichtung und damit wiederum von der Ist-Dehnung der mit der Gittereinrichtung mechanisch entkoppelten Umgebung der Gittereinrichtung, d. h. des Messbereichs.
Von Vorteil kann eine synchrone Erfassung der Ist-Dehnung in mehreren Messbereichen sein, da hierdurch die Deformation der optischen Oberfläche durch den wenigstens einen Aktuator gezielt und koordiniert gesteuert und ausgebildet werden kann.
Durch eine Verstimmung von Resonanzfrequenzen und/oder Mittelwellenlängen bzw. Bragg-Wellenlängen der einzelnen Weglängeneinrichtungen lassen sich die Messspektren der einzelnen Weglängeneinrichtungen unterscheidbar ausbilden. Insbesondere lassen sich hierdurch mehrere Weglängeneinrichtungen über einen einzelnen oder lediglich wenige Wellenleiter auslesen.
Es kann vorgesehen sein, dass mehr als eins, vorzugsweise mehr als zehn, vorzugsweise mehr als 50, besonders bevorzugt mehr als 100 Weglängeneinrichtungen gleichzeitig und/oder quasi gleichzeitig ausgelesen werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs und/oder Vibrationen der optischen Oberfläche durch die Dehnungsmesseinrichtung regelmäßig, vorzugsweise stetig, bestimmt wird.
Eine regelmäßige, vorzugsweise stetige Bestimmung der Ist-Dehnung ermöglicht die Erfassung dynamischer Dehnungen, beispielsweise von Vibrationen und/oder Erschütterungen der optischen Oberfläche. Hierdurch kann ein korrektes Verhalten bzw. eine korrekte Ausformung der optischen Oberfläche in regelmäßigen Abständen überprüft und/oder angepasst und/oder angesteuert werden.
Eine stetige Bestimmung, d. h. eine Bestimmung mit größtmöglicher Zeitauflösung, hat den Vorteil, dass auch sehr kurzlebige Änderungen der Ist-Dehnung erfasst und gegebenenfalls korrigiert werden können.
Für den Fall, dass eine Reaktionszeit des wenigstens einen Aktuators für eine Korrektur eines derartig kurzzeitigen Abweichens der Ist-Dehnung von einer Soll-Dehnung nicht ausreicht, kann dennoch eine Überwachung bzw. Erfassung derartiger Abweichungen von Vorteil sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Schwingungsmoden der optischen Oberfläche und/oder des optischen Elements ermittelt werden.
Eine Erfassung einer Anregung einer oder mehrerer Schwingungsmoden der optischen Oberfläche, insbesondere von Eigenschwingungen der optischen Oberfläche hat den Vorteil, dass bei Anregung der besagten Schwingungsmoden diese, beispielsweise durch den wenigstens einen Aktuator, insbesondere aktiv gedämpft werden können. Hierdurch können Verschlechterungen einer optischen Wirkung des optischen Elements verringert oder verhindert werden.
Insbesondere von Vorteil ist ein Überwachen von einer oder mehreren Schwingungsmoden bei einem sehr dünn ausgeprägten Substratelement, da eine auf einem derartigen Substratelement angeordnete optische Oberfläche zu Schwingungen mit besonders großer Amplitude und in ungünstigen Frequenzbereichen neigen kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Ist-Dehnung in mehreren Messbereichen in verschiedenen Tiefen des Substratelements bestimmt wird und/oder die Ist-Dehnung in wenigstens einem von mehreren Messbereichen in einer dehnungsneutralen Ebene des Substratelements bestimmt wird.
Eine Erfassung der Ist-Dehnung in verschiedenen Schichten des Substratelements ermöglicht eine ganzheitliche Darstellung bzw. Erfassung der vorliegenden mechanischen Ist-Dehnung in dem Substratelement.
Wird ferner wenigstens ein Messbereich in einer dehnungsneutralen Ebene des Substratelements angeordnet, so kann ein temperaturinduzierter Einfluss auf die Dehnung des gesamten Substratelements von denjenigen Dehnungen unterschieden werden, welche beispielsweise durch mechanische Verzerrungen im Rahmen einer Montage und/oder durch mechanische Dehnungen, welche durch den wenigstens einen Aktuator hervorgerufen werden, separiert werden.
Gemäß dem Verfahren ermittelte Formänderungen und/oder Schwingungen und/oder Temperaturen des optischen Elements können in mehrfacher Hinsicht genutzt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass auf Grundlage der ermittelten Ist-Dehnung und/oder der ermittelten Ist-Deformation ein Fehlverhalten der Optikvorrichtung ermittelt wird. Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass bei einem Vorliegen eines Fehlverhaltens bei einer Verwendung der Optikvorrichtung in einem Lithografiesystem ein aktueller Prozess des Lithografiesystems abgebrochen und/oder der Fehler an nachfolgende Prozessschritte weitergegeben wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Maschinenverantwortlicher zur Analyse des Problems benachrichtigt wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 34 genannten Merkmalen.
Das erfindungsgemäße Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, umfasst ein Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie eine Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eine erfindungsgemäße Optikvorrichtung vorgesehen ist, wobei wenigstens eines der optischen Elemente ein optisches Element der wenigstens einen Optikvorrichtung ist. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass wenigstens eines der optischen Elemente eine optische Oberfläche aufweist, welche mit einem erfindungsgemäßen Verfahren deformierbar ist.
Unter einer Deformierbarkeit mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Rahmen der Erfindung eine Einstellbarkeit der Deformation der optischen Oberfläche zu verstehen.
Das erfindungsgemäße Lithografiesystem bietet den Vorteil, dass die optische Wirkung der optischen Elemente bzw. der optischen Oberfläche präzise kontrolliert und präzise einstellbar ist, wodurch sich vorteilhaft hohe Abbildungsqualitäten bei einer Verwendung der Projektionsbelichtungsanlage erzielen lassen.
Insbesondere eignet sich die Optikvorrichtung zum Einsatz in einem Projektionsobjektiv einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage.
Die Optikvorrichtung eignet sich besonders zur Verwendung in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage und/oder einer DUV-Projektionsbelichtungsanlage und/oder einer UV-Projektionsbelichtungsanlage.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens eine der optischen Komponenten bzw. Spiegel der Projektionsbelichtungsanlage Teil der Optikvorrichtung ist.
Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch die erfindungsgemäße Optikvorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren oder das erfindungsgemäße Lithografiesystem, beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie „erstes“ oder „zweites“ etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind.
Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage im Meridionalschnitt;
2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
3 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch eine möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
3a eine schematische blockdiagrammmäßige Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
3b eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform eines optischen Elements der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
4 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform eines optischen Elements der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
5 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform eines optischen Elements der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
6 eine schematische Darstellung einer isometrischen Ansicht einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
7 eine schematische Darstellung einer isometrischen Ansicht einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
8 eine schematische Darstellung einer isometrischen Ansicht einer möglichen Ausführungsform einer Weglängeneinrichtung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung in einer vergrößerten Darstellung;
9 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer Gittereinrichtung;
10 eine schematische Darstellung eines möglichen Messspektrums einer Gittereinrichtung;
11 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform einer Gittereinrichtung;
12 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform einer Gittereinrichtung;
13 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer Resonatoreinrichtung;
14 eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Gittereinrichtung;
15 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Gittereinrichtung;
16 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Resonatoreinrichtung;
17 eine schematische Darstellung einer isometrischen Ansicht einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
18 eine schematische Darstellung einer möglichen Integration der Dehnungsmesseinrichtung in ein optisches Element der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung; und
19 eine schematische Darstellung eines möglichen Herstellungsprozesses der Dehnungsmesseinrichtung.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 für die Mikrolithografie als Beispiel für ein Lithografiesystem beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
Ein Beleuchtungssystem 101 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 weist neben einer Strahlungsquelle 102 eine Beleuchtungsoptik 103 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 104 in einer Objektebene 105 auf. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 104 angeordnetes Retikel 106. Das Retikel 106 ist von einem Retikelhalter 107 gehalten. Der Retikelhalter 107 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 108 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 105.
Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 umfasst eine Projektionsoptik 109. Die Projektionsoptik 109 dient zur Abbildung des Objektfeldes 104 in ein Bildfeld 110 in einer Bildebene 111. Die Bildebene 111 verläuft parallel zur Objektebene 105. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 106 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 110 in der Bildebene 111 angeordneten Wafers 112. Der Wafer 112 wird von einem Waferhalter 113 gehalten. Der Waferhalter 113 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 114 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 106 über den Retikelverlagerungsantrieb 108 und andererseits des Wafers 112 über den Waferverlagerungsantrieb 114 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 102 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 102 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 115, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 115 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle („Laser Produced Plasma“, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle („Gas Discharged Produced Plasma“, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser („Free-Electron-Laser“, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 115, die von der Strahlungsquelle 102 ausgeht, wird von einem Kollektor 116 gebündelt. Bei dem Kollektor 116 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 116 kann im streifenden Einfall („Grazing Incidence“, Gl), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall („Normal Incidence“, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 115 beaufschlagt werden. Der Kollektor 116 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung 115 und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 116 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 115 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 117. Die Zwischenfokusebene 117 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 102 und den Kollektor 116, und der Beleuchtungsoptik 103 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 103 umfasst einen Umlenkspiegel 118 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 119. Bei dem Umlenkspiegel 118 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 Umlenkspiegel 118 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 115 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 119 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, die zur Objektebene 105 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 119 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 120, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 120 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 120 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 120 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 120 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 119 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 116 und dem Umlenkspiegel 118 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 115 horizontal, also längs der y-Richtung.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 ist dem ersten Facettenspiegel 119 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 121. Sofern der zweite Facettenspiegel 121 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 121 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 119 und dem zweiten Facettenspiegel 121 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 121 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 122. Die zweiten Facetten 122 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 122 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 DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 122 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 103 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator („Fly's Eye Integrator“) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 121 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 109 optisch konjugiert ist, anzuordnen.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 121 werden die einzelnen ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 121 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 115 im Strahlengang vor dem Objektfeld 104.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Objektfeld 104 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 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 (GI-Spiegel, „Gracing Incidence“-Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 103 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 116 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 118, den Feldfacettenspiegel 119 und den Pupillenfacettenspiegel 121.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann der Umlenkspiegel 118 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 103 nach dem Kollektor 116 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 119 und den zweiten Facettenspiegel 121.
Die Abbildung der ersten Facetten 120 mittels der zweiten Facetten 122 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 122 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 105 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 109 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 109 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 115. Bei der Projektionsoptik 109 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 109 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
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 103, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 115 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 109 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 104 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 110. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111.
Die Projektionsoptik 109 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 109 liegen bevorzugt bei (ßx, 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.
Die Projektionsoptik 109 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 109 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.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 104 und dem Bildfeld 110 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 109, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der Pupillenfacetten 122 ist genau einer der Feldfacetten 120 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 120 in eine Vielzahl an Objektfeldern 104 zerlegt. Die Feldfacetten 120 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 122.
Die Feldfacetten 120 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 122 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 auf das Retikel 106 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 104 ist insbesondere möglichst homogen.
Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2% auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 103 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 104 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 beschrieben.
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 121 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 109, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 121 telezentrisch auf den Wafer 112 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.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 109 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 121 und dem Retikel 106 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Bauelements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 103 ist der Pupillenfacettenspiegel 121 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Feldfacettenspiegel 119 ist verkippt zur Objektebene 105 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 118 definiert ist.
Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 121 definiert ist.
In 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 dargestellt. Die DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 weist ein Beleuchtungssystem 201, eine Retikelstage 202 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 203, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 204 bestimmt werden, einen Waferhalter 205 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 204 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich eine Projektionsoptik 206, mit mehreren optischen Elementen, insbesondere Linsen 207, die über Fassungen 208 in einem Objektivgehäuse 209 der Projektionsoptik 206 gehalten sind, auf.
Alternativ oder ergänzend zu den dargestellten Linsen 207 können diverse refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente, unter anderem auch Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen, vorgesehen sein.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 sieht vor, dass die in das Retikel 203 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 204 abgebildet werden.
Das Beleuchtungssystem 201 stellt einen für die Abbildung des Retikels 203 auf den Wafer 204 benötigten Projektionsstrahl 210 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 201 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 210 beim Auftreffen auf das Retikel 203 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Mittels des Projektionsstrahls 210 wird ein Bild des Retikels 203 erzeugt und von der Projektionsoptik 206 entsprechend verkleinert auf den Wafer 204 übertragen. Dabei können das Retikel 203 und der Wafer 204 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 203 auf entsprechende Bereiche des Wafers 204 abgebildet werden.
Optional kann ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 207 und dem Wafer 204 durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex größer 1,0 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf.
Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, insbesondere auch nicht mit dem beschriebenen Aufbau, beschränkt. Die Erfindung eignet sich für beliebige Lithografiesysteme, insbesondere jedoch für Projektionsbelichtungsanlagen, mit dem beschriebenen Aufbau. Die Erfindung eignet sich auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine geringere bildseitige numerische Apertur als jene, die im Zusammenhang mit 1 beschrieben ist, sowie keinen obskurierten Spiegel M5 und/oder M6 aufweisen. Insbesondere eignet sich die Erfindung auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine bildseitige numerische Apertur von 0,25 bis 0,5, vorzugsweise 0,3 bis 0,4, besonders bevorzug 0,33, aufweisen. Die Erfindung sowie die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sind ferner nicht auf eine spezifische Bauform beschränkt zu verstehen. Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht durch eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Optikvorrichtung 1.
Die Optikvorrichtung 1 für ein Lithografiesystem, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage 100, 200, vorzugsweise derart, wie diese in den 1 und 2 dargestellt sind, umfasst wenigstens ein optisches Element 2, welches eine optische Oberfläche 3 aufweist, sowie einen oder mehrere Aktuatoren 4 für eine Deformation der optischen Oberfläche 3. Das optische Element 2 weist ferner eine Dehnungsmesseinrichtung 5 zur Ermittlung der Deformation der optischen Oberfläche 3 auf.
In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Dehnungsmesseinrichtung 5 eingerichtet, um eine Dehnung wenigstens eines Messbereichs 6 der optischen Elements 2 zu ermitteln. Hierbei ist der wenigstens eine Messbereich 6 derart angeordnet, dass eine Dehnung des Messbereichs 6 durch eine Deformation der optischen Oberfläche 3 bestimmt ist.
Insbesondere sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die optische Oberfläche 3 und der Messbereich 6 mechanisch gekoppelt.
Weiterhin zeigt 3 ein Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1, bei dem die Dehnungsmesseinrichtung 5 wenigstens eine Weglängeneinrichtung 7 zur Erzeugung eines Messspektrums 8 (siehe 9) einer Messstrahlung 9 aufweist.
Ferner weist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 das optische Element 2 ein Substratelement 10 auf, an dem die optische Oberfläche 3 angeordnet bzw. ausgebildet ist. Ferner ist die Dehnungsmesseinrichtung 5 teilweise in dem Substratelement 10 angeordnet.
In einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung 5 vollständig in und/oder an dem Substratelement 10 angeordnet ist.
Ferner zeigt die 3 eine Ausführungsform der Optikvorrichtung 1, bei der die Dehnungsmesseinrichtung 5 sowohl wenigstens einen Wellenleiter 11, als auch die Weglängeneinrichtungen 7 aufweist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Weglängeneinrichtung 7 als Gittereinrichtung 7a ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel sin mehrere Weglängeneinrichtungen 7 vorgesehen, die vorzugsweise jeweils als Gittereinrichtungen 7a ausgebildet sind.
Insbesondere weist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die Dehnungsmesseinrichtung 5 den wenigstens einen Wellenleiter 11 sowie mehrere Weglängeneinrichtungen 7 auf, wobei der wenigstens eine Wellenleiter 11 die Messstrahlung 9 nacheinander auf die mehreren Weglängeneinrichtungen 7 leitet.
3 zeigt ferner eine Ausführungsart der Optikvorrichtung 1, bei der die wenigstens eine Gittereinrichtung 7a vorzugsweise als Faser-Bragg-Gitter 7b ausgebildet ist.
Ferner ist in dem Ausführungsbeispiel der wenigstens eine Wellenleiter 11 vorzugsweise als optische Faser 11a ausgebildet.
Ferner ist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Regeleinrichtung 12 mit vorzugsweise einem geschlossenen Regelkreis vorgesehen, um eine Soll-Dehnung des Messbereichs 6 mittels des wenigstens einen Aktuators 4 einzustellen. Bei dieser Einstellung ist eine durch die Dehnungsmesseinrichtung 5 ermittelte Ist-Dehnung des Messbereichs 6 berücksichtigt.
Die Regeleinrichtung 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel ferner eingerichtet, um eine Soll-Deformation der optischen Oberfläche 3 mittels der Aktuatoren 4 einzustellen, wobei die durch die Dehnungsmesseinrichtung 5 ermittelte Ist-Dehnung des Messbereichs 6 berücksichtigt ist.
Weiterhin ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Regeleinrichtung 12 eingerichtet, um wenigstens eine temperaturinduzierte und/oder dehnungsinduzierte Abweichungen der Ist-Deformation von der Soll-Deformation der optischen Oberfläche 3 zu korrigieren.
Darüber hinaus zeigt 3 eine Ausführungsart der Optikvorrichtung 1, bei der mehrere Messbereiche 6 an dem optischen Element 2 derart angeordnet sind, dass für eine von dem optischen Element 2 bewirkte optische Wirkung relevante Deformationen an der optischen Oberfläche 3 erfassbar sind.
Außerdem ist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 eine Recheneinrichtung 13 vorhanden, um aus der ermittelten Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs 6 eine Ist-Deformation der optischen Oberfläche 3 und eine geeignete Kraft des wenigstens einen Aktuators 4 zur Einstellung einer Soll-Deformation der optischen Oberfläche 3 zu ermitteln.
Ferner ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jedem Aktuator 4 jeweils ein Messbereich 6 zugeordnet, welcher annähernd ausschließlich einen Wirkungsbereich 14 des jeweiligen Aktuators 4 umfasst.
Ferner ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 3 die Optikvorrichtung 1 so eingerichtet, dass die Dehnung des wenigstens einen Messbereich 6 und/oder Vibrationen der optischen Oberfläche 3 durch die Dehnungsmesseinrichtung 5 regelmäßig, insbesondere mit einer hohen Frequenz und damit annähernd stetig, bestimmbar sind.
Darüber hinaus sind in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die mehreren Messbereiche 6 derart an und in dem optischen Element 2 angeordnet, dass eine oder mehrere Schwingungsmoden der optischen Oberfläche 3 und des optischen Elements 2 ermittelbar sind.
Die in 3 dargestellte Optikvorrichtung 1 eignet sich in besonderem Maße zur Durchführung eines Verfahrens zur Einstellung der Soll-Deformation der optischen Oberfläche 3.
Ferner weist die Weglängeneinrichtung 7 eine Gittereinrichtung 7a für die Messstrahlung 9 auf.
Das in 8 dargestellte Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 eignet sich besonders zur Durchführung einer Ausführungsart des Verfahrens, wonach die Weglängeneinrichtung 7 durch eine Resonatoreinrichtung 7c ausgebildet wird.
3a zeigt eine blockdiagrammartige Darstellung des Verfahrens.
Bei dem Verfahren zur Einstellung der Soll-Deformation der optischen Oberfläche 3 des optischen Elements 2 für das Lithografiesystem, insbesondere die Projektionsbelichtungsanlage 100, 200 mittels eines oder mehrerer Aktuatoren ist vorgesehen, dass in einem Dehnungsermittlungsblock 15 die wenigstens eine Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereich 6 des optischen Elements 2 ermittelt wird und hierdurch in einem Deformationsermittlungsblock 16 die Ist-Deformation der optischen Oberfläche 3 ermittelt wird.
Ferner wird in dem in 3a dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens in einem Auswahlblock 17 der wenigstens eine Messbereich 6 derart ausgewählt, dass von der Ist-Dehnung auf die Ist-Deformation der optischen Oberfläche 3 in dem Deformationsermittlungsblock 16 geschlossen werden kann. Die Wirkung des Auswahlblocks 17 auf die Schlussfolgerung ist durch eine gestrichelte Linie verdeutlicht, welche zu einem Pfeil zwischen dem Dehnungsermittlungsblock 15 und dem Deformationsermittlungsblock 16 führt.
Es ist bei dem in 3a dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens vorgesehen, dass in dem Dehnungsermittlungsblock 15 und/oder dem Deformationsermittlungsblock 16 die Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs 6 sowie Vibrationen der optischen Oberfläche 3 durch die Dehnungsmesseinrichtung 5 regelmäßig, insbesondere mit hoher Frequenz und vorzugsweise wenigstens annähernd stetig bestimmt werden.
Ferner ist vorgesehen, dass in dem Dehnungsermittlungsblock 15 und/oder dem Deformationsermittlungsblock 16 eine oder mehrere Schwingungsmoden der optischen Oberfläche 3 und/oder des optischen Elements 2 ermittelt werden.
Weiterhin ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass in dem Dehnungsermittlungsblock 15 die Ist-Dehnung in mehreren Messbereichen 6 synchron bestimmt wird.
Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass die Ist-Dehnung in eine oder mehreren Messbereichen 6 in dem wenigstens einen der optischen Oberfläche 3 zugrundeliegenden Substratelement 10 bestimmt wird.
Bei dem in 3a dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist ferner ein Kraftermittlungsblock 18 vorgesehen, um aus der in dem Deformationsermittlungsblock 16 ermittelten Ist-Deformation der optischen Oberfläche 3 eine notwendige Kraft des wenigstens einen Aktuators 4 zur Einstellung der Soll-Deformation der optischen Oberfläche 3 in einem Einstellungsblock 19 zu ermitteln.
Insbesondere ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass in dem Kraftermittlungsblock 18 eine an den wenigstens einen Aktuator 4 anzulegende Feldstärke eines elektrischen Feldes ermittelt wird.
Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die in dem Kraftermittlungsblock 18 ermittelte Kraft durch den wenigstens einen Aktuator 4 angelegt.
Ferner ist in dem in 3a dargestellten Ausführungsbeispiel ein geschlossener Regelkreis von dem Einstellungsblock 19 zu dem Dehnungsermittlungsblock 15 vorgesehen. Der geschlossene Regelkreis ist in dem in 3a dargestellten Ausführungsbeispiel als Pfeil in einer durchgezogenen Linie verdeutlicht. Geschlossen wird der Regelkreis dadurch, dass ein durch den Einstellungsblock 19 tatsächlich erzielter Effekt vom Dehnungsermittlungsblock 15 erfasst wird.
Vom Dehnungsermittlungsblock 15 aus kann wiederum über den Kraftermittlungsblock 18 sowie den Deformationsermittlungsblock 16 hinweg eine erneute Einstellung im Einstellungsblock 19 vorgenommen werden. Der geschlossene Regelkreis kann demnach beliebig häufig, vorzugsweise regelmäßig durchlaufen werden, um eine angestrebte Soll-Deformation der optischen Oberfläche 3 zu erreichen.
Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 eignet sich besonders für eine Durchführungsart des Verfahrens, wonach die Dehnungsmesseinrichtung 5 derartig angeordnet wird, dass in der wenigstens einen Weglängeneinrichtung 7 das wenigstens eine Messspektrum 8 durch die Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereich 6 beeinflusst wird.
Zur Erfassung des wenigstens einen Messspektrums 8 ist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Spektrometereinrichtung 20 vorgesehen.
Mittels der Spektrometereinrichtung 20 kann beispielsweise die Ist-Dehnung durch eine Detektion des wenigstens einen Messspektrums 8 der wenigstens einen im Ausführungsbeispiel vorzugsweise breitbandigen Messstrahlung 9 ermittelt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine schmalbandige Messstrahlung 9 in den Wellenleiter 11 eingekoppelt wird und das wenigstens eine Messspektrum 8 in einem Rasterverfahren bzw. Scanningverfahren durch ein Überstreichen bzw. Abrastern eines ausreichend breiten Wellenlängenbandes ermittelt wird.
Die Messstrahlung 9 wird hierbei von einer breitbandigen Messstrahlungsquelle (nicht dargestellt) ausgebildet.
3b zeigt eine isometrische Rückansicht des optischen Elements 2, wobei die Dehnungsmesseinrichtung 5 eine optische Faser 11a und mehrere Weglängeneinrichtungen 7 aufweist, wobei die optische Faser 11a die Messstrahlung 9 nacheinander auf die mehreren Weglängeneinrichtungen 7 leitet.
In dem in 3b dargestellten Ausführungsbeispiel ist die optische Faser 11 a schlaufenförmig in dem Substratelement 10 geführt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Messbereiche 6 der Weglängeneinrichtungen 7 in dem Substratelements 10 angeordnet.
In einem nicht dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel kann die optische Faser 11 a durch einen anderen Wellenleiter 11, beispielsweise durch einen Lichtkanal ersetzt werden.
4 zeigt eine isometrische Rückansicht einer weiteren möglichen Ausführungsform des optischen Elements 2 der Optikvorrichtung 1.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Messbereiche 6 der Weglängeneinrichtungen 7 in einer dehnungsneutralen Ebene 21 des Substratelements 10 angeordnet.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus dem optischen Element 2, wobei der Wellenleiter 11 bzw. die optische Faser 11 a in das Substratelement 10 integriert ist. Hierbei ist die optische Faser 11 a bzw. der Wellenleiter 11 in eine Nut 22 eingelegt und vorzugsweise in einem Glaslot 23 eingegossen und somit mit dem Substratelement 10 annähernd monolithisch verbunden.
Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass die optische Faser 11a vor einem Eingießen in das Glaslot 23 von einer Kunststoffbeschichtung befreit bzw. diese entfernt wird.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer isometrischen Rückansicht der Optikvorrichtung 1. Zur besseren Sichtbarkeit sind die Aktuatoren 4 und das optische Element 2 in der Art einer Explosionszeichnung, symbolisiert durch gestrichelte Linien, dargestellt.
Wiederum ist der Wellenleiter 11 bzw. die optische Faser 11a schlangenförmig bzw. schlaufenförmig bzw. mäanderförmig durch das Substratelement 10 geführt. Der Wellenleiter 11 bzw. die optische Faser 11a führt hierbei nacheinander zu den Weglängeneinrichtungen 7, welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Gittereinrichtungen 7a und insbesondere als Faser-Bragg-Gitter 7b ausgebildet sind. Über eine Anschlusseinrichtung 24 ist der Wellenleiter 11 mit der in 6 nicht dargestellten Spektrometereinrichtung 20 verbindbar.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer isometrischen Rückansicht einer weiteren möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung 1. Zur besseren Sichtbarkeit sind die Aktuatoren 4 und das optische Element 2 in der Art einer Explosionszeichnung, symbolisiert durch gestrichelte Linien, dargestellt. In der tatsächlichen Ausführungsform sind die Aktuatoren 4 mit dem optischen Element 2 und insbesondere dem Substratelement 10 mechanisch gekoppelt verbunden.
In dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind bzw. mehrere Wellenleiter 11 bzw. Fasern 11a vorgesehen.
In dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Messbereiche 6 der Dehnungsmesseinrichtung 5 in verschiedenen Tiefen des Substratelements 10 ausgebildet und wenigstens einer der mehreren Messbereiche 6 ist in der dehnungsneutralen Ebene 21 des Substratelements 10 angeordnet.
Die in 7 dargestellte Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 eignet sich in besonderem Maße zur Durchführung einer Ausführungsart des Verfahrens, wonach die jeweilige Ist-Dehnung in den mehreren Messbereichen 6 in verschiedenen Tiefen des Substratelements 10 bestimmt wird und die Ist-Dehnung in wenigstens einem der mehreren Messbereiche 6 in einer dehnungsneutralen Ebene 21 des Substratelements 10 bestimmt wird.
8 zeigt eine weitere schematische Darstellung der Optikvorrichtung 1, wobei ein Ausschnitt der Weglängeneinrichtung 7 vergrößert dargestellt ist. Zur Darstellung der Optikvorrichtung 1 wird insbesondere auf die Ausführungsform der 6 verwiesen.
In dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Weglängeneinrichtung 7 eine Resonatoreinrichtung 7c für die Messstrahlung 9 sowie mehrere Wellenleiter 11 auf.
Die Resonatoreinrichtung 7c wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Füllschicht 25, im Ausführungsbeispiel einer Siliziumoxidfüllschicht für eine plane Oberfläche ausgebildet. Ferner weist die Resonatoreinrichtung 7c einen Ringresonator 26 auf.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines Faser-Bragg-Gitters 7b in einer optischen Faser 11a.
Die optische Faser 11a ist hierbei aus einem Mantel 27, einem Kern 28 sowie in dem Kern 28 angeordneten Strichgitterbereichen 29 ausgebildet. Die Strichgitterbereiche 29 weisen hierbei einen anderen Brechungsindex auf als der Kern 28.
Auf einer linken Seite wird die Messstrahlung 9 in die optische Faser 11a eingekoppelt und von der optischen Faser 11a auf das Faser-Bragg-Gitter 7b geleitet. Am Faser-Bragg-Gitter wird ein Teil der Messstrahlung 9 zurückreflektiert, während ein anderer Teil der Messstrahlung 9 durch das Faser-Bragg-Gitter 7b hindurch transmittiert wird.
Die Ausbreitungsrichtungen der Messstrahlung 9 sind durch Pfeile verdeutlicht.
Den jeweiligen Pfeilen sind die sich ergebenden Messspektren 8 zugeordnet.
Bei den Messspektren 8 sowie einem ebenfalls dargestellten Einkoppelspektrum 30, mit welchem die Messstrahlung 9 in die Faser 11a eingekoppelt wird, ist auf einer horizontalen Wellenlängenachse 31 eine Wellenlänge abgetragen. Auf einer vertikalen Intensitätsachse 32 ist die Intensität der Messstrahlung 9 in dem jeweiligen Spektralbereich abgetragen.
Es ist hierbei ersichtlich, dass bei einer Einkopplung der Messstrahlung 9 mit dem breitbandigen Einkoppelspektrum 30 das reflektierte Messspektrum 8 lediglich einen schmalen Peak aufweist, während das transmittierte Messspektrum 8 einen schmalen Einschnitt aufweist. Der Einschnitt in dem transmittierten Messspektrum 8 resultiert aus der Reflexion eines Anteils der Messstrahlung 9. Demnach ergänzen sich die beiden Messspektren 8 zu dem Einkoppelspektrum 30.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Strichgitterlücke 29a derart ausgebildet ist, dass es zu einen Phasenversatz um Pi zwischen den einzelnen Teilen der Messstrahlung 9 kommt. Hierdurch kann beispielsweise eine Fabry-Perot-Kavität ausgebildet sein. Es kann vorgesehen sein, dass die Strichgitterlücke 29a derart ausgebildet ist, dass sich ein scharfer Einschnitt mit einer Halbwertbreite von 1 GHz bis 3 GHz, vorzugsweise 2 GHz in einem Frequenzraum ergibt.
10 zeigt eine schematische Darstellung möglicher Messspektren 8. Auf der Wellenlängenachse 31 sind die Wellenlängen abgetragen, während auf einer Reflektivitätsachse 33 eine Reflektivität der Weglängeneinrichtung abgetragen ist (vgl. hierzu den reflektierten Anteil der Messstrahlung 9 in 9).
11 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Faser-Bragg-Gitters 11b analog zu 9.
Hierbei weisen die Strichgitterbereiche 29 untereinander verschiedene Brechungsindizes auf, was in verschieden dichten Schraffuren verdeutlicht wird. Die Brechungsindizes der Strichgitterbereiche 29 unterscheiden sich hierbei vom Brechungsindex des Kerns 28. Das reflektierte Messspektrum ergibt sich in analoger Achsenbeschriftung zu 9 wie unterhalb des Faser-Bragg-Gitters 7b dargestellt.
Durch die in 11 dargestellte Brechungsindexvariation der Strichgitterbereiche 29 untereinander können beispielsweise Nebenmaxima in dem Messspektrum 8 unterdrückt werden.
12 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform des Faser-Bragg-Gitters 7b.
Die Strichgitterbereiche 29 sind hierbei gruppiert im Kern 28 angeordnet, wobei die Gruppen einen Abstand voneinander aufweisen. Der Abstand ist derart gewählt, dass die von den einzelnen Gruppen reflektierten Anteile der Messstrahlung 9 einen Phasenversatz von Pi aufweisen. Hierdurch geraten diese Anteile der Messstrahlung 9 in destruktive Interferenz und in dem unterhalb der Strichgitterbereiche 29 gezeigten Darstellung des Messspektrums 8 wird ein Einschnitt im reflektierten Spektrum in demjenigen Bereich sichtbar, in dem eine höchste Reflektivität zu erwarten ist.
Dies hat den Vorteil, dass der beobachtbare Einschnitt schärfer ist als ein Plateau der reflektierten Messstrahlung 8 (siehe 11) und somit mit einer höheren Präzision detektiert werden kann.
Eine derartige Ausführungsform des Faser-Bragg-Gitters 7b kann auch als Pi-Faser-Bragg-Gitter bezeichnet werden.
13 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Weglängeneinrichtung 7.
Hierbei wird die Messstrahlung 9 in den Wellenleiter 11 eingeführt und in einer Kopplungseinrichtung 34 auf die Resonatoreinrichtung 7c, welche als Ringresonator 26 ausgebildet ist, eingekoppelt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Ringresonator 26 seinerseits selbst einen Wellenleiter 11 auf, in welchem die Messstrahlung 9 der Gittereinrichtung 7a zugeführt wird. Durch die Gittereinrichtung 7a reflektierte und/oder transmittierte Messstrahlung 9 wird durch eine weitere Kopplungseinrichtung 34 wiederum in einen Wellenleiter 11 ausgekoppelt und kann auf unterschiedlichen Seiten des Wellenleiters 11 auf das transmittierte Messspektrum 8 bzw. das reflektierte Messspektrum 8 hin untersucht werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Gittereinrichtung 7a als Faser-Bragg-Gitter 7b und insbesondere als Pi-Faser-Bragg-Gitter ausgebildet ist.
14 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines reflektierten Messspektrums 8 der Gittereinrichtung 7a in Analogie zu der Darstellung in 11.
15 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines reflektierten Messspektrums 8 eines Faser-Bragg-Gitters 7b in einer Ausbildung als Pi-Faser-Bragg-Gitters in Analogie zur Darstellung in 12.
16 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Resonatoreinrichtung 7c. Die Resonatoreinrichtung 7c weist wiederum einen Ringresonator 26 auf. Ein Durchmesser des Ringresonators 26 ist durch einen Doppelpfeil verdeutlicht. An dem Ringresonator 26 entlang führt ein Wellenleiter 11, durch welchen Licht in den Ringresonator 26 eingekoppelt und/oder ausgekoppelt werden kann.
Unter der Darstellung der Resonatoreinrichtung 7c ist in 16 ein schematisches transmittiertes Messspektrum 8 dargestellt, welches sich durch den Ringresonator 7c ergibt. Beim Vielfachen einer Wellenlänge der Messstrahlung 9 ergeben sich scharfe Einschnitte. Der Abstand zwischen den scharfen Einschnitten wird durch eine Geometrie und/oder den Durchmesser des Ringresonators 26 bestimmt. Ändert sich die Geometrie des Ringresonators 26 rücken die Einschnitte näher zusammen oder weiter auseinander. Werden die Abstände der Einschnitte zueinander vermessen, so kann auf den Durchmesser und/oder die Geometrie des Ringresonators 7c geschlossen werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine, vorzugsweise absolute, Position bzw. Phase eines oder mehrerer der Einschnitte in dem Messspektrum 8 vermessen wird. Hierdurch kann besonders zuverlässig und präzise auf den Durchmesser und/oder die Geometrie des Ringresonators 7c geschlossen werden
17 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 in einer Schrägansicht.
Die optische Faser 11a ist hierbei mittels des Glaslots 23 in das Substratelement 10 eingelötet.
18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Integrationen der optischen Faser 11a in das Substratelement 10, wobei wiederum der Kern 28 und der Mantel 27 der optischen Faser mittels des Glaslots 23 in das Substratelement 10 eingelötet ist. Hierbei ist das Faser-Bragg-Gitter 7b in der Nut 22 in dem Glaslot 23 in dem Substratelement 10 angeordnet.
Eine Schutzbeschichtung (nicht dargestellt) und/oder eine, beispielsweise polymere, Hülle (nicht dargestellt), welche den Kern 28 und den Mantel 27 umgeben können, wurden in dem eingelöteten Bereich entfernt, da hohe Temperaturen zu einer Beschädigung der Schutzbeschichtung und/oder der Hülle führen können.
Es kann vorgesehen sein, dass das Glaslot 23 bei einer Temperatur von 200 °C bis 500°C, vorzugsweise 350 °C bis 450 °C, verarbeitet wird, während der Kern 28 und/oder der Mantel 27 der optischen Faser 11 a vorzugsweise eine Schmelztemperatur von 1500 °C bis 1800 °C aufweist.
Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass eine Brechnungsindexvariation des Kerns 28 durch eine hohe Temperatur beim Einschmelzen bzw. Einlöten nicht beschädigt wird.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass femtosekundengeschriebene Gittereinrichtungen 7a und/oder Faser-Bragg-Gitter 7b beim Einschmelzen bzw. Einlöten mit einer Temperatur von weniger als 1100°C, vorzugsweise weniger als 900°C, vorzugsweise weniger als 800°C beaufschlagt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die femtosekundengeschriebenen Gittereinrichtungen 7a und/oder Faser-Bragg-Gitter 7b wenigstens beim Einschmelzen bzw. Einlöten bis zu einer Temperatur von wenigstens 800°C, vorzugsweise wenigstens 900°C, vorzugsweise wenigstens 1100°C temperaturbeständig sind.
Ferner kann vorgesehen sein, dass UV-geschriebene Gittereinrichtungen 7a und/oder Faser-Bragg-Gitter 7b beim Einschmelzen bzw. Einlöten mit einer Temperatur von weniger als weniger als 800°C, vorzugsweise weniger als 500°C beaufschlagt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die UV-geschriebenen Gittereinrichtungen 7a und/oder Faser-Bragg-Gitter 7b wenigstens beim Einschmelzen bzw. Einlöten bis zu einer Temperatur von wenigstens 500°C, vorzugsweise wenigstens 800°C temperaturbeständig sind.
19 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer Vorrichtung 35 zur Herstellung einer Optikvorrichtung 1. Insbesondere kann durch die Vorrichtung 35 die Optikvorrichtung 1 derart hergestellt werden, dass der wenigstens eine Wellenleiter 11 und/oder die wenigstens eine Gittereinrichtung 7a und/oder die wenigstens eine Resonatoreinrichtung 7c durch das Substratelement 10 ausgebildet sind.
Die dargestellte Vorrichtung 35 ist dazu eingerichtet, Brechungsindexvariationen durch eine hochenergetische Schreibstrahlung 36 in ein Ausgangsmaterial des Substratelements 10 einzuschreiben. Durch Variation der Strahlungsintensität der Schreibstrahlung 36 kann eine Variation des Brechungsindexes zur Ausbildung der Strichgittereinrichtung 29 eingestellt werden. Hierdurch ist es möglich, die Dehnungsmesseinrichtung 5 bzw. Teile der Dehnungsmesseinrichtung 5 direkt in das Substratelement 10 und/oder die optische Oberfläche 3 einzuschreiben.
Die Optikvorrichtung 1 eignet sich in besonderem Maße für ein optisches Element, welches als Spiegel M4 und/oder M5 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 nach 1 ausgebildet ist.
Merkmale, die bei einem Ausführungsbeispiel der 3 bis 19 genannt werden, können auch bei den anderen Ausführungsbeispielen umgesetzt werden. Es können insbesondere auch mehrere optische Fasern eingesetzt werden, die derart in dem optischen Element 2 angeordnet werden, wie dies anhand der 5, 6, 7, 18 und/oder 19 beschrieben wurde.
Bezugszeichenliste

1: Optikvorrichtung
2: optisches Element
3: optische Oberfläche
4: Aktuator
5: Dehnungsmesseinrichtung
6: Messbereich
7: Weglängeneinrichtung
7a: Gittereinrichtung
7b: Faser-Bragg-Gitter
7c: Resonatoreinrichtung
8: Messspektrum
9: Messstrahlung
10: Substratelement
11: Wellenleiter
11a: optische Faser
12: Regeleinrichtung
13: Recheneinrichtung
14: Wirkungsbereich
15: Dehnungsermittlungsblock
16: Deformationsermittlungsblock
17: Auswahlblock
18: Kraftermittlungsblock
19: Einstellungsblock
20: Spektrometereinrichtung
21: dehnungsneutrale Ebene
22: Nut
23: Glaslot
24: Anschlusseinrichtung
25: Füllschicht
26: Ringresonator
27: Mantel
28: Kern
29: Strichgitterbereich
29a: Strichgitterlücke
30: Einkoppelspektrum
31: Wellenlängenachse
32: Intensitätsachse
33: Reflektivitätsachse
34: Kopplungseinrichtung
35: Vorrichtung
36: Schreibstrahlung
100: EUV-Projektionsbelichtungsanlage
101: Beleuchtungssystem
102: Strahlungsquelle
103: Beleuchtungsoptik
104: Objektfeld
105: Objektebene
106: Retikel
107: Retikelhalter
108: Retikelverlagerungsantrieb
109: Projektionsoptik
110: Bildfeld
111: Bildebene
112: Wafer
113: Waferhalter
114: Waferverlagerungsantrieb
115: EUV- / Nutz- / Beleuchtungsstrahlung
116: Kollektor
117: Zwischenfokusebene
118: Umlenkspiegel
119: erster Facettenspiegel / Feldfacettenspiegel
120: erste Facetten / Feldfacetten
121: zweiter Facettenspiegel / Pupillenfacettenspiegel
122: zweite Facetten / Pupillenfacetten
200: DUV-Projektionsbelichtungsanlage
201: Beleuchtungssystem
202: Retikelstage
203: Retikel
204: Wafer
205: Waferhalter
206: Projektionsoptik
207: Linse
208: Fassung
209: Objektivgehäuse
210: Projektionsstrahl
Mi: Spiegel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008009600 A1 [0262, 0266]
US 2006/0132747 A1 [0264]
EP 1614008 B1 [0264]
US 6573978 [0264]
US 2018/0074303 A1 [0283]

Claims

Optikvorrichtung (1) für ein Lithografiesystem (100,200), mit wenigstens einem optischen Element (2) aufweisend eine optische Oberfläche (3) und mit einem oder mehreren Aktuatoren (4) für eine Deformation der optischen Oberfläche (3), dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (2) eine Dehnungsmesseinrichtung (5) zur Ermittlung der Deformation der optischen Oberfläche (3) aufweist.
Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsmesseinrichtung (5) eingerichtet ist, um eine Dehnung wenigstens eines Messbereichs (6) des optischen Elements (2) zu ermitteln, wobei der wenigstens eine Messbereich (6) derart angeordnet ist, dass eine Dehnung des Messbereichs (6) durch eine Deformation der optischen Oberfläche (3) bestimmt ist.
Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsmesseinrichtung (5) wenigstens teilweise in dem wenigstens einen Messbereich (6) angeordnet ist.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsmesseinrichtung (5) wenigstens eine Weglängeneinrichtung (7) zur Erzeugung eines Messspektrums (8) einer Messstrahlung (9) aufweist.
Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Weglängeneinrichtung (7) eine Gittereinrichtung (7a) für die Messstrahlung (9) aufweist.
Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Weglängeneinrichtung (7) eine Resonatoreinrichtung (7c) für die Messstrahlung (9) aufweist.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (2) ein Substratelement (10) aufweist, an dem die optische Oberfläche (8) angeordnet und/oder ausgebildet ist und die Dehnungsmesseinrichtung (5) wenigstens teilweise in und/oder an dem Substratelement (10) angeordnet ist.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsmesseinrichtung (5) wenigstens einen Wellenleiter (11) aufweist.
Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsmesseinrichtung (5) mehrere Weglängeneinrichtungen (7) aufweist, wobei der wenigstens eine Wellenleiter (11) die Messstrahlung (9), vorzugsweise nacheinander, auf die mehreren Weglängeneinrichtungen (7) leitet.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Gittereinrichtung (7a) als Faser-Bragg-Gitter (7b) ausgebildet ist.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wellenleiter (11) als optische Faser (11 a) ausgebildet ist.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wellenleiter (11) und/oder die wenigstens eine Gittereinrichtung (7a) und/oder die wenigstens eine Resonatoreinrichtung (7c) durch das Substratelement (10) ausgebildet sind.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Messbereiche (6) der Dehnungsmesseinrichtung (5) in verschiedenen Tiefen des Substratelements (10) ausgebildet sind und/oder wenigstens einer von mehreren Messbereichen (6) in einer dehnungsneutralen Ebene (21) des Substratelements (10) angeordnet ist.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeleinrichtung (12) mit einem geschlossenen Regelkreis vorgesehen ist, um eine Soll-Dehnung des Messbereichs (6) mittels des wenigstens einen Aktuators (4) einzustellen, wobei eine durch die Dehnungsmesseinrichtung (5) ermittelte Ist-Dehnung des Messbereichs (6) berücksichtigt ist.
Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (12) eingerichtet ist, um eine Soll-Deformation der optischen Oberfläche (3) mittels des wenigstens einen Aktuators (4) einzustellen, wobei die durch die Dehnungsmesseinrichtung (5) ermittelte Ist-Dehnung des Messbereichs (6) berücksichtigt ist.
Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (12) eingerichtet ist, um wenigstens eine temperaturinduzierte und/oder dehnungsinduzierte Abweichung der Ist-Deformation von der Soll-Deformation der optischen Oberfläche (3) zu korrigieren.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Messbereiche (6) an dem optischen Element (2) derart angeordnet sind, dass für eine von dem optischen Element (2) bewirkte optische Wirkung relevante Deformationen der optischen Oberfläche (3) erfassbar sind.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Recheneinrichtung (13) vorgesehen ist, um aus der ermittelten Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs (6) eine Ist-Deformation der optischen Oberfläche (3) und/oder eine geeignete Kraft des wenigstens einen Aktuators (4) zur Einstellung einer Soll-Deformation der optischen Oberfläche (3) zu ermitteln.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass einer Mehrheit der Aktuatoren (4), vorzugsweise jedem Aktuator (4) jeweils ein Messbereich (6) zugeordnet ist, welcher, vorzugsweise ausschließlich, einen Wirkungsbereich (14) des jeweiligen Aktuators (4) umfasst.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnung des wenigstens einen Messbereichs (6) und/oder Vibrationen der optischen Oberfläche (3) durch die Dehnungsmesseinrichtung (5) regelmäßig, vorzugsweise stetig, bestimmbar sind.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere Messbereiche (6) derart an und/oder in dem optischen Element (2) angeordnet sind, dass eine oder mehrere Schwingungsmoden der optischen Oberfläche (3) und/oder des optischen Elements (2) ermittelbar sind.
Verfahren zur Einstellung einer Soll-Deformation einer optischen Oberfläche (3) eines optischen Elements (2) für ein Lithografiesystem (100,200), mittels eines oder mehrerer Aktuatoren (4), dadurch gekennzeichnet, dass eine Ist-Deformation der optischen Oberfläche (3) dadurch ermittelt wird, dass wenigstens eine Ist-Dehnung wenigstens eines Messbereichs (6) des optischen Elements (2) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Messbereich (6) derart ausgewählt wird, dass von der Ist-Dehnung auf die Ist-Deformation der optischen Oberfläche (3) geschlossen werden kann.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dehnungsmesseinrichtung (5) derart angeordnet wird, dass in wenigstens einer Weglängeneinrichtung (7) wenigstens ein Messspektrum (8) durch die Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs (6) beeinflusst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Dehnung durch eine Detektion wenigstens eines Messspektrums (8) wenigstens einer Messstrahlung (9) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Weglängeneinrichtung (7) durch eine Gittereinrichtung (7a) und/oder eine Resonatoreinrichtung (7c) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass aus der ermittelten Ist-Deformation der optischen Oberfläche (3) eine notwendige Kraft des wenigstens einen Aktuators (4) zur Einstellung einer Soll-Deformation der optischen Oberfläche (3), vorzugsweise in einem geschlossenen Regelkreis, ermittelt und/oder angelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Dehnung in einem oder mehreren Messbereichen (6) in wenigstens einem Substratelement (10), an dem die der optischen Oberfläche (3) angeordnet und/oder ausgebildet ist, bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Dehnung in mehreren Messbereichen (6) synchron bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschiebung des wenigstens einen Messspektrums (8) detektiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs (6) und/oder Vibrationen der optischen Oberfläche (3) durch die Dehnungsmesseinrichtung (5) regelmäßig, vorzugsweise stetig, bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Schwingungsmoden der optischen Oberfläche (3) und/oder des optischen Elements (2) ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Ist-Dehnung in mehreren Messbereichen (6) in verschiedenen Tiefen des Substratelements (10) bestimmt wird und/oder die Ist-Dehnung in wenigstens einem von mehreren Messbereichen (6) in einer dehnungsneutralen Ebene (21) des Substratelements (10) bestimmt wird.
Lithografiesystem, insbesondere Projektionsbelichtungsanlage (100, 200) für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem (101, 201) mit einer Strahlungsquelle (102) sowie einer Optik (103, 109, 206), welche wenigstens ein optisches Element (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 vorgesehen ist, wobei wenigstens eines der optischen Elemente (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) ein optisches Element (2) der wenigstens einen Optikvorrichtung (1) ist und/oder wenigstens eines der optischen Elemente (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) eine optische Oberfläche (3) aufweist, welche mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 33 deformierbar ist.