DE102021210577A1

DE102021210577A1 - Optisches system, projektionsbelichtungsanlage und verfahren

Info

Publication number: DE102021210577A1
Application number: DE102021210577.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Patra
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2021-09-23
Filing date: 2021-09-23
Publication date: 2023-03-23
Also published as: CN117999518A; WO2023046560A1

Abstract

Ein optisches System (200A, 200B, 200C, 200D, 200E, 200F) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1), aufweisend einen Spiegel (100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11) mit einer gekrümmten Spiegelnutzfläche (130), und eine Messanordnung (142A) zum Bestimmen einer Lage des Spiegels (100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11), wobei die Messanordnung (142A) ein Interferometer (134) und eine Strahlformungseinheit (138A) aufweist, die dazu eingerichtet ist, einen Messstrahl (136) des Interferometers (134) derart zu formen, dass Lichtstrahlen (S1, S2) des Messstrahls (136) in jedem Punkt eines Bereichs (B), in dem der Messstrahl (136) auf die Spiegelnutzfläche (130) auftrifft, senkrecht zu der Spiegelnutzfläche (130) orientiert sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System und ein Verfahren zum Bestimmen einer Lage eines Spiegels eines derartigen optischen Systems.
Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Bei solchen EUV-Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellenlänge reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt, Linsen, eingesetzt werden.
In einem wie zuvor erläuterten Projektionssystem ist es erforderlich, die Spiegel in sechs Starrkörperfreiheitsgraden regeln zu können. Hierzu können zum Vermessen der Spiegel pro Spiegel sechs Interferometer eingesetzt werden. Diese Interferometer verwenden spezielle Targets, die auf dem Spiegel außerhalb seiner gekrümmten Spiegelnutzfläche angeordnet sind. Die Targets können dabei rückseitig auf dem Spiegel angebracht sein. Dies setzt jedoch voraus, dass der Rückseite des Spiegels eine feste Referenz gegenüberliegend angeordnet ist, an der die Interferometer angebracht werden können. Eine derartige feste Referenz kann ein sogenannter Sensorrahmen (Engl.: Sensor Frame) sein.
Es kann jedoch, beispielsweise zum Austausch der Spiegel, vorteilhaft sein, dass keine außenliegende, sondern eine innenliegende feste Referenz vorgesehen ist. „Innenliegend“ heißt vorliegend, dass die jeweilige Spiegelnutzfläche der Spiegel der festen Referenz zugewandt angeordnet ist. In dem letztgenannten Fall ist das rückseitige Anmessen der Spiegel mit Hilfe der Interferometer schwer möglich, da keine außenliegende feste Referenz zum Tragen der Spiegel mehr vorgesehen ist.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen.
Demgemäß wird ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage vorgeschlagen. Das optische System umfasst einen Spiegel mit einer gekrümmten Spiegelnutzfläche, und eine Messanordnung zum Bestimmen einer Lage des Spiegels, wobei die Messanordnung ein Interferometer und eine Strahlformungseinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, einen Messstrahl des Interferometers derart zu formen, dass Lichtstrahlen des Messstrahls in jedem Punkt eines Bereichs, in dem der Messstrahl auf die Spiegelnutzfläche auftrifft, senkrecht zu der Spiegelnutzfläche orientiert sind.
Dadurch, dass die Strahlformungseinheit vorgesehen ist, ist es möglich, den Spiegel an seiner gekrümmten Spiegelnutzfläche anzumessen. Hierdurch kann zum einen auf an dem Spiegel angebrachte Targets verzichtet werden, und zum anderen ist ein rückseitiges Anmessen des Spiegels verzichtbar. Die Spiegelnutzfläche kann somit einer festen Referenz des optischen Systems zugewandt orientiert sein.
Das optische System ist eine Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage oder kann als solche bezeichnet werden. Der Spiegel ist geeignet, EUV-Strahlung zu reflektieren. Die Spiegelnutzfläche weist reflektierende Eigenschaften auf und ist geeignet, EUV-Strahlung zu reflektieren. Außerhalb der Spiegelnutzfläche weist der Spiegel vorzugsweise keine reflektiven Eigenschaften auf. Die Spiegelnutzfläche kann beispielsweise sphärisch, also kugelförmig, gekrümmt sein. Die Spiegelnutzfläche ist jedoch vorzugsweise lokal ellipsoidförmig. Das heißt, die Spiegelnutzfläche weist in unterschiedlichen Richtungen einen unterschiedlichen Krümmungsradius auf. Das optische System kann mehrere Messanordnungen und eine beliebige Anzahl an Spiegeln aufweisen. Die Spiegel können auch als EUV-Spiegel bezeichnet werden. Beispielsweise weist das optische System fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, elf oder mehr als elf Spiegel auf.
Bevorzugt ist dem optischen System ein Koordinatensystem mit einer ersten Raumrichtung oder x-Richtung, einer zweiten Raumrichtung oder y-Richtung und einer dritten Raumrichtung oder z-Richtung zugeordnet. Die Richtungen sind senkrecht zueinander orientiert. Jeder Spiegel weist sechs Freiheitsgrade oder sechs Starrkörperfreiheitsgrade, nämlich drei translatorische Freiheitsgrade, jeweils entlang der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung sowie drei rotatorische Freiheitsgrade jeweils um die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung auf.
Unter der „Position“ des jeweiligen Spiegels sind dessen Koordinaten oder die Koordinaten eines an dem jeweiligen Spiegel angebrachten Messpunkts bezüglich der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung zu verstehen. Unter der „Orientierung“ des jeweiligen Spiegels ist insbesondere dessen Verkippung bezüglich der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung zu verstehen. Unter der „Lage“ ist vorliegend sowohl die Position als auch die Orientierung des jeweiligen Spiegels zu verstehen. Unter „Justieren“ oder „Ausrichten“ ist vorliegend zu verstehen, dass der jeweilige Spiegel von einer Ist-Lage in eine Soll-Lage verbracht wird. Die Messanordnung kann demgemäß Aktuatoren ansteuern, welche ein Verbringen des jeweiligen Spiegels von seiner Ist-Lage in seine Soll-Lage ermöglichen. Hierdurch ist eine Lageregelung möglich. Die Lage, insbesondere die Soll-Lage, des jeweiligen Spiegels kann kontrolliert oder geregelt werden.
Unter der „Lage“ kann auch die Lage eines beliebigen Punkts auf der Spiegelnutzfläche zu verstehen sein, welche sich durch eine schwingungsbedingte lokale Deformation des Spiegels beziehungsweise der Spiegelnutzfläche verändern kann. Durch die Erfassung einer Vielzahl von Punkten auf der Spiegelnutzfläche ist somit eine Schwingungsmessung oder Oszillationsmessung an der Spiegelnutzfläche beziehungsweise des Spiegels möglich.
Unter „Kontrolle“ oder „Regelung“ ist vorliegend insbesondere ein aktives Sicherstellen, dass Ist-Lagen und Soll-Lagen nicht oder nur unwesentlich voneinander abweichen, zu verstehen. Unter der Kontrolle der „Lage“ eines Spiegels ist nicht nur zur verstehen, dass die zuvor erwähnten sechs Starkörperfreiheitsgrade des Spiegels kontrolliert werden, sondern auch, dass Spiegelschwingungen unterdrückt werden, da nur so die Ist-Lagen beliebiger Punkte auf der Spiegelnutzfläche mit deren Soll-Lagen übereinstimmen.
Diesen Spiegelschwingungen kann mit Hilfe von Aktuatoren oder Aktoren entgegengewirkt werden, die eine lokale elastische Deformation der Spiegelnutzfläche mit der Zielsetzung einer Schwingungsdämpfung ermöglichen. Diese letztgenannten Aktoren, beispielsweise in Form von Piezoaktoren, können rückseitig an dem Spiegel angebracht sein. Die Aktoren sind dazu eingerichtet, Kräfte und/oder Biegemomente auf den Spiegel aufzubringen und diesen somit elastisch zu verformen. Diese Aktoren können auch zwischen der Spiegelnutzfläche und einem Spiegelsubstrat des Spiegels angeordnet sein.
Das Interferometer ist geeignet, den Messstrahl auszusenden. Der Messstrahl kann ein Laserstrahl sein. Der Messstrahl kann beispielsweise durch seine Wellenfront beschrieben werden. Der Messstrahl läuft vom Interferometer zu der Spiegelnutzfläche und zurück zu dem Interferometer. Das Interferometer misst den Abstand zu der Spiegelnutzfläche in Einheiten der Wellenlänge, also in Einheiten des Abstands der Wellenfronten zueinander. Dadurch, dass die Lichtstrahlen des Messstrahls in jedem Punkt des Bereichs, in dem der Messstrahl auf die Spiegelnutzfläche auftrifft, senkrecht zu der Spiegelnutzfläche orientiert sind, ist es möglich, die Spiegelnutzfläche direkt anzumessen, ohne dass sich über die Breite der Nutzfront unterschiedliche gemessene Abstände ergeben.
Die Strahlformungseinheit sorgt insbesondere dafür, dass die Wellenfronten bei dem Auftreffen auf die Spiegelnutzfläche lokal parallel zu der Spiegelnutzfläche orientiert sind. Die Strahlformungseinheit ist insbesondere zwischen dem Interferometer und der Spiegelnutzfläche angeordnet. Das optische System kann eine Vielzahl von Messanordnungen umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Strahlformungseinheit ein refraktives, ein reflektives oder ein diffraktives optisches Element.
Für den Fall, dass die Strahlformungseinheit als refraktives optisches Element ausgebildet ist, ist diese eine Linse. Für den Fall, dass die Strahlformungseinheit ein reflektives optisches Element ist, ist diese ein Spiegel. Für den Fall, dass die Strahlformungseinheit ein diffraktives optisches Element ist, ist diese beispielsweise ein Gitter.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Strahlformungseinheit für den Fall, dass diese ein refraktives optisches Element ist, in unterschiedlichen Raumrichtungen eine unterschiedliche Brechkraft auf.
Beispielsweise besitzt die Strahlformungseinheit in unterschiedlichen Richtungen unterschiedliche Krümmungsradien. Damit besitzt eine Oberfläche der Strahlformungseinheit in unterschiedlichen Richtungen jeweils eine unterschiedliche Brechkraft.
Ferner wird ein weiteres optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage vorgeschlagen. Das optische System umfasst einen Spiegel mit einer gekrümmten Spiegelnutzfläche, und eine Messanordnung zum Bestimmen einer Lage des Spiegels, wobei die Messanordnung ein Interferometer und eine Strahlformungseinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, einen Messstrahl des Interferometers derart zu formen, dass der Messstrahl auf einen Punkt der Spiegelnutzfläche fokussiert ist.
Das letztgenannte optische System unterscheidet sich von dem erstgenannten optischen System insbesondere lediglich dadurch, dass eine andere Ausführungsform der Strahlformungseinheit vorgesehen ist. Wenn der Messstrahl auf den Punkt der Spiegelnutzfläche fokussiert ist, ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Messstrahl senkrecht auf die Spiegelnutzfläche auftrifft. Dies ermöglicht eine Vielzahl an Freiheitsgraden bei der Platzierung der Messanordnung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Strahlformungseinheit ein refraktives, ein reflektives oder ein diffraktives optisches Element.
Die Strahlformungseinheit kann demgemäß eine Linse, ein Spiegel oder ein optisches Gitter sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Messanordnung einen Reflektorspiegel auf, der dazu eingerichtet ist, den von der Spiegelnutzfläche reflektierten Messstrahl zurück zu der Spiegelnutzfläche zu reflektieren.
Von der Spiegelnutzfläche wird der Messstrahl zurück zu dem Interferometer reflektiert. Dadurch, dass ein senkrechtes Auftreffen des fokussierten Messstrahls auf die Spiegelnutzfläche nicht erforderlich ist, ist eine weitgehend freie Positionierung des Interferometers und des Reflektorspiegels möglich. Der Reflektorspiegel kann eben oder gekrümmt sein. Für den Fall, dass der Reflektorspiegel eben ist, kann dies zu einer Verschlechterung der Messqualität führen. Indem der Reflektorspiegel mit einer Brechkraft ausgestattet wird und gekrümmt ist, kann das Messergebnis verbessert werden. Beispielsweise weist der Reflektorspiegel eine sphärische Geometrie auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Reflektorspiegel zwischen dem Interferometer und der Strahlformungseinheit angeordnet.
Dies gilt insbesondere für den Fall, dass der Reflektorspiegel eben ist. Hiermit ist gewährleistet, dass der Messstrahl wieder zu dem Interferometer zurückläuft. Auf den zusätzlichen Reflektorspiegel kann jedoch auch ganz verzichtet werden. In diesem Fall ist es jedoch erforderlich, dass der Messstrahl senkrecht auf die Spiegelnutzfläche auftrifft.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Messanordnung derart angeordnet, dass der Messstrahl senkrecht auf die Spiegelnutzfläche auftrifft und so bei einer Reflexion an der Spiegelnutzfläche in sich zurückläuft.
Das heißt, dass auf den zusätzlichen Reflektorspiegel verzichtet werden kann. Dies ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau der Messanordnung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System ferner eine feste Referenz, insbesondere einen Sensorrahmen, auf, welche die Messanordnung trägt, wobei die Spiegelnutzfläche der festen Referenz zugewandt angeordnet ist.
Das heißt insbesondere, dass eine Rückseite des Spiegels der festen Referenz abgewandt platziert ist. Die Messanordnung oder die Messanordnungen können fest mit der festen Referenz verbunden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System ferner eine Vielzahl von Spiegeln auf, wobei die Spiegel derart angeordnet sind, dass die feste Referenz bezüglich der Spiegel innenliegend angeordnet ist.
„Innenliegend“ bedeutet vorliegend insbesondere, dass die Spiegelnutzflächen der Spiegel der festen Referenz zugewandt orientiert sind. Im Gegensatz hierzu bedeutet „außenliegend“, dass die Spiegelnutzflächen der festen Referenz abgewandt angeordnet sind. Beispielsweise können auch einige Spiegel derart angeordnet sein, dass die feste Referenz bezüglich dieser innenliegend angeordnet ist, und andere der Spiegel können so angeordnet sein, dass die feste Referenz bezüglich dieser außenliegend angeordnet ist.
Weiterhin wird eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System vorgeschlagen.
Wie zuvor erwähnt, ist das optische System bevorzugt eine Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage. Das optische System kann jedoch auch ein Beleuchtungssystem sein. Die Projektionsbelichtungsanlage kann eine EUV-Lithographieanlage sein. EUV steht für „Extreme Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Die Projektionsbelichtungsanlage kann auch eine DUV-Lithographieanlage sein. DUV steht für „Deep Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.
Außerdem wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Lage eines Spiegels eines derartigen optischen Systems vorgeschlagen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a) Bereitstellen zumindest eines Parameters aus einem mechanischen Modell des Spiegels, b) interferometrisches Erfassen einer zeitlichen Veränderung eines Abstands eines Punkts einer gekrümmten Spiegelnutzfläche des Spiegels, und c) Ermitteln einer Amplitude A_k und einer Phase Φ_k von N Eigenmoden, wobei k = 1,...N, aus der zeitlichen Veränderung des Abstands und dem zumindest einen Parameter, um die Lage des Spiegels zu bestimmen.
Das mechanische Modell des Spiegels kann beispielsweise ein CAD-Modell (Engl.: Computer Aided Design) des Spiegels sein. Beispielsweise können für die N Eigenmoden als Parameter die jeweiligen Eigenfrequenzen aus dem mechanischen Modell bereitgestellt werden. Ein Beispiel für einen weiteren Parameter, der aus dem mechanischen Modell des Spiegels entnehmbar ist, ist das sogenannte Modenprofil. Das interferometrische Erfassen erfolgt mit Hilfe einer wie zuvor erwähnten Messanordnung, die ein Interferometer und eine Strahlformungseinheit aufweist. Die zeitliche Veränderung des Abstands des Punkts der gekrümmten Spiegelnutzfläche ist insbesondere dahingehend zu verstehen, dass die Veränderung von einem Zeitpunkt t₁ zu einem Zeitpunkt t₂ beziehungsweise von einem Zeitpunkt t₁ zu einem sich von dem Zeitpunkt t₂ unterscheidenden Zeitpunkt t₃ bestimmt wird. Das Ermitteln der Amplitude A_k und der Phase Φ_k der Eigenmoden kann beispielsweise mit Hilfe eines Bandpassfilters oder einer Fourier-Transformation erfolgen. Die Lage des Spiegels wird dann anhand der zeitlichen Veränderung des Abstands und zumindest einem Parameter des mechanischen Modells bestimmt. Es können mehrere unterschiedliche Parameter herangezogen werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird in dem Schritt c) die Lage des Spiegels dadurch bestimmt, dass die Amplitude A_k und die Phase Φ_k der N Eigenmoden aus dem mechanischen Modell berechnet werden.
Die Berechnung erfolgt beispielsweise dadurch, dass die Amplitude A_k und die Phase Φ_k mit einem Parameter oder mehreren Parametern des mechanischen Modells verrechnet wird. Hierzu ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen. Die Auswerteeinrichtung kann eine Rechnereinheit aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in dem Schritt b) eine zeitliche Veränderung eines Abstands einer Vielzahl von Punkten der gekrümmten Spiegelnutzfläche des Spiegels interferometrisch erfasst.
Vorzugsweise werden zumindest sechs Punkte interferometrisch erfasst. Hierdurch ist eine Erfassung aller sechs Freiheitsgrade des Spiegels möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren den folgenden Schritt auf: d) Ansteuern von an dem Spiegel vorgesehener Aktoren basierend auf der Amplitude A_k und der Phase Φ_k der N Eigenmoden derart, dass die Amplitude A_k reduziert wird.
Bevorzugt werden die Aktoren derart angesteuert, dass sich die Spiegelnutzfläche verformt, wodurch die Amplitude A_k reduziert wird. Die Verformung wirkt somit der Amplitude A_k entgegen. Insbesondere werden in dem Schritt d) aus mindestens einer in dem Schritt c) bestimmten Amplitude A_k und Phase Φ_k von einer Steuereinrichtung des optischen Systems Anweisungen zum Ansteuern der Aktoren generiert. Diese Anweisungen sind insbesondere derart, dass die Amplitude A_k dadurch verringert, die Schwingung also gedämpft wird. Die Aktoren sind insbesondere rückseitig an dem Spiegel vorgesehen. Dass die Aktoren an dem Spiegel „vorgesehen“ sind, bedeutet vorliegend insbesondere, dass die Aktoren mit dem Spiegel verbunden, insbesondere wirkverbunden, oder gekoppelt sind. Die Aktoren können beispielsweise rückseitig auf den Spiegel aufgeklebt sein. Für den Fall, dass das Verfahren den Schritt d) aufweist, kann das Verfahren auch als Verfahren zum Dämpfen von Spiegelschwingungen eines Spiegels eines optischen Systems bezeichnet werden.
„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Die für das optische System beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Projektionsbelichtungsanlage und für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend und umgekehrt.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt einen schematischen Meridionalschnitt einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie;
2 zeigt mehrere schematische Aufsichten einer Ausführungsform eines Spiegels;
3 zeigt weitere schematische Aufsichten des Spiegels gemäß 2;
4 zeigt weitere schematische Aufsichten des Spiegels gemäß 2;
5 zeigt schematische Ansichten zweier weiterer Ausführungsformen eines Spiegels;
6 zeigt schematische Ansichten mehrerer Ausführungsformen einer Messanordnung;
7 zeigt schematische Ansichten mehrerer Ausführungsformen einer Strahlformungseinheit;
8 zeigt schematische Ansichten weiterer Ausführungsformen einer Strahlformungseinheit;
9 zeigt schematische Ansichten weiterer Ausführungsformen einer Strahlformungseinheit;
10 zeigt schematische Ansichten weiterer Ausführungsformen einer Messanordnung;
11 zeigt schematische Ansichten weiterer Ausführungsformen einer Messanordnung;
12 zeigt schematische Ansichten weiterer Ausführungsformen einer Messanordnung;
13 zeigt schematische Ansichten mehrerer Ausführungsformen eines diffraktiven optischen Elements;
14 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Messanordnung;
15 zeigt schematische Ansichten weiterer Ausführungsformen einer Messanordnung;
16 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems;
17 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems;
18 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems;
19 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems gemäß 16;
20 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Messanordnung;
21 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems gemäß 16;
22 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems gemäß 16;
23 zeigt zwei weitere schematische Ansichten des optischen Systems gemäß 16;
24 zeigt zwei weitere schematische Ansichten des optischen Systems gemäß 16;
25 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems;
26 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems gemäß 25;
27 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer gekrümmten Spiegelnutzfläche;
28 zeigt ein schematisches Flussdiagramm einer Ausführungsform einer Vorgehensweise zum Ermitteln von Spiegelschwingungen;
29 zeigt ein schematisches Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Vorgehensweise zum Ermitteln von Spiegelschwingungen;
30 zeigt ein schematisches Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Vorgehensweise zum Ermitteln von Spiegelschwingungen;
31 zeigt ein schematisches Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Vorgehensweise zum Ermitteln von Spiegelschwingungen;
32 zeigt ein schematisches Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Vorgehensweise zum Ermitteln von Spiegelschwingungen;
33 zeigt ein schematisches Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Vorgehensweise zum Ermitteln von Spiegelschwingungen;
34 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems;
35 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems gemäß 34;
36 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems gemäß 34;
37 zeigt ein schematisches Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Vorgehensweise zum Ermitteln von Spiegelschwingungen;
38 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems; und
39 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Bestimmen einer Lage eines Spiegels.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
1 zeigt eine Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 1 (Lithographieanlage), insbesondere einer EUV-Lithographieanlage. Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- beziehungsweise Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem 2 separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem 2 die Lichtquelle 3 nicht.
Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9, insbesondere in einer Scanrichtung, verlagerbar.
In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches Koordinatensystem mit einer x-Richtung x, einer y-Richtung y und einer z-Richtung z eingezeichnet. Die x-Richtung x verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung y verläuft horizontal und die z-Richtung z verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung y. Die z-Richtung z verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung y verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Lichtquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Lichtquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 16 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Engl.: Laser Produced Plasma, mit Hilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Engl.: Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Engl.: Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Lichtquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Engl.: Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Lichtquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 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 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Die Ausleuchtung des ersten Facettenspiegels 20 mit Beleuchtungsstrahlung 16 beziehungsweise ein sich ergebendes Intensitätsprofil wird auch als Fernfeld bezeichnet. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche auch als Feldfacetten bezeichnet werden können. Von diesen ersten Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 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 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung y.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 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 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 23 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 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Engl.: Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der zweite Facettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 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 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Die Projektionsoptik 10 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 4, hochreflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung y zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung y kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy in x- und y-Richtung x, y auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (ßx, ßy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung x, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung y, 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 x, y, 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 x, y im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung x, y sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der zweiten Facetten 23 ist genau einer der ersten Facetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der ersten Facetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die ersten Facetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten zweiten Facetten 23.
Die ersten Facetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten zweiten Facette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 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 zweiten Facetten 23 kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der zweiten Facetten 23, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. In diesem Fall liegt die Eintrittspupille geometrisch innerhalb der Beleuchtungsoptik 4. Sie kann auch unzugänglich sein. In diesem Fall liegt die Eintrittspupille außerhalb der Beleuchtungsoptik 4.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des zweiten Facettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 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 10 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 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der zweite Facettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
Der Trend bei wie zuvor erwähnten Projektionsoptiken 10 geht dahin, die Spiegel M1 bis M6 oder zumindest einige der Spiegel M1 bis M6 größer zu dimensionieren. Werden derartige Spiegel M1 bis M6 beispielsweise mit einem größeren Durchmesser benötigt, so müsste deren Dicke quadratisch mit dem Durchmesser zunehmen, das Volumen also mit der vierten Potenz, gemäß: $Volumen \propto {Durchmesser}^{4}$
Dies wird schnell prohibitiv, da sowohl die Kosten des Spiegelsubstrats als auch die Spiegelmassen in guter Näherung proportional zu deren Volumen sind. Größere Spiegel M1 bis M6 in zukünftigen Projektionsoptiken 10 müssen also dünner sein, als sie gemäß der hier beschriebenen Skalierung eigentlich sein müssten. Dies hat jedoch zur Folge, dass die Spiegel „wabbliger“ werden.
Wie „wabblig“ ein derartiger Spiegel M1 bis M6 ist, kann durch seine Eigenfrequenzen quantifiziert werden. Die Eigenfrequenzen skalieren gemäß $Eigenfrequenzen \propto \frac{{Dicke}^{2}}{Durchmesser}$
mit der Spiegelgeometrie, wobei kleinere Eigenfrequenzen einem wabbligeren Spiegel M1 bis M6 entsprechen.
Das Kriterium für „wabblig sein“ ist die Anzahl der Eigenmoden, deren Eigenfrequenz unterhalb einer bestimmten kritischen Frequenz liegt. Diese kritische Frequenz hängt vor allem von den von außen hereingetragenen Anregungen, von den durch eventuelle Aktuatoren beabsichtigt erzeugten Beschleunigungen und von der Dämpfung des Spiegelmaterials ab. Bisher werden die Spiegel M1 bis M6 typischerweise so ausgelegt, dass alle Eigenfrequenzen knapp oberhalb der kritischen Frequenz liegen, die Spiegel M1 bis M6 also eigensteif sind.
Eine globale Veränderung der Spiegelgeometrie, insbesondere eine Erhöhung des Durchmessers und eine Verkleinerung der Dicke, skaliert alle Eigenfrequenzen mit demselben Faktor. Es ist nun zählbar, für wie viele der Eigenmoden die entsprechende Eigenfrequenz unter die kritische Frequenz sinkt. Dies hängt bei gegebenen Werten für Dicke und Durchmesser von der Form des Spiegels M1 bis M6 ab.
Mit Hilfe einer aktiven Regelung kann dem zuvor erwähnten „Wabbeln“ entgegengewirkt werden. Während einer Schwingungsperiode wird der jeweilige Spiegel M1 bis M6 lokal ausgelenkt und erfährt lokal eine gewisse Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung. Die Beschleunigung ist dahingehend relevant, als dass typische Aktoren eine Kraft aufbringen können. Ist diese Kraft einer aktuellen Ist-Beschleunigung entgegengesetzt, so kommt es zu einer Dämpfung der Schwingungsamplitude.
Beispielsweise können Aktoren an Positionen von Wellenbäuchen einer Eigenmode angeordnet werden. Dieses ist jedoch weder notwendig noch, zumindest sofern mehrere Eigenmode angeregt sind, im Normalfall möglich, da die Wellenbäuche verschiedener Eigenmoden typischerweise an unterschiedlichen Orten liegen. Die Schwingungen können gedämpft werden, wenn zu geeigneten Zeitpunkten an geeigneten Orten durch einen Aktor eine Kraft auf den jeweiligen Spiegel M1 bis M6 ausgeübt wird. Eine solche Kraftausübung ist auf jeden Fall hilfreich, um die Schwingungen zu dämpfen.
Um mittels einer Regelung die Schwingungen der Eigenmoden dämpfen zu können, müssen neben deren aktuellen Schwingungsamplituden auch deren Schwingungsphasen bekannt sein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Im Prinzip wäre die Schwingungsphase allein ausreichend. Die Schwingungsamplitude ist sehr hilfreich, jedoch nicht zwingend erforderlich. Bei der Anwendung eines Aktuators sollen immer alle Eigenmoden gedämpft werden. Es soll demnach beispielsweise nicht eine Eigenmode gedämpft und die andere angeregt werden. Zielsetzung ist demnach, eine optische Lösung zu Bestimmung der aktuellen Ist-Amplituden und Ist-Phasen der angeregten beziehungsweise anregbaren Eigenmoden zur Verfügung zu stellen.
2 zeigt beispielhaft einen dünnen Spiegel 100 mit Eigenmoden bei 60 Hz (oben), 72 Hz (mittig) und 95 Hz (unten). Der Spiegel 100 kann beispielsweise einer der Spiegel M1 bis M6 sein. Die Form der Eigenmoden und die entsprechenden Eigenfrequenzen können vorherberechnet werden. In der 2 markieren Linien 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 jeweils Orte, an denen die Amplitude der jeweiligen Eigenschwingung Null ist. Die Eigenmoden können nicht nur berechnet, sondern auch gemessen werden, indem der Spiegel 100 mit variablen Frequenzen angeregt wird. Ein Äquivalent für akustische Schwingungen wären sogenannte Chladnische Klangfiguren.
Um in einer Messung N Eigenmoden trennen zu können, sind, wie in der 2 gezeigt, mindestens N Messpositionen 116, 118, 120 notwendig. Es kann sinnvoll sein, die Messpositionen 116, 118, 120 so zu wählen, dass zumindest für einige der Eigenmoden an den Messpositionen 116, 118, 120 die Amplitude verschwindet. Dieses erleichtert es dann, die Messergebnisse den einzelnen Eigenmoden zuzuordnen.
Die Amplitude verschwindet entsprechend für diejenigen Messpositionen 116, 118, 120, die auf einer der Linien 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 liegen. In der oberen Teilfigur der 2 trifft dies auf die Messpositionen 116, 120 zu. In der mittleren Teilfigur der 2 trifft dies auf die Messpositionen 118, 120 zu. In der unteren Teilfigur der 2 trifft dies auf die Messpositionen 116, 118 zu.
Es kann aber auch entgegensetzt sinnvoll sein, dass an jeder Messposition 116, 118, 120 alle Eigenmoden beitragen, da so das für eine Eigenmode bestimmte Gesamtmessergebnis auf möglichst vielen Einzelmessergebnissen beruht, wie dies in der 3 dargestellt ist. Wie die 3 zeigt, liegt keine der Messpositionen 116, 118, 120 auf einer der Linien 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114.
Wie die 4 zeigt, ist auch möglich, mehr Messpositionen 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128 als zu regelnde Eigenmoden zu verwenden. Diese Erhöhung kann zu einem genaueren Gesamtmessergebnis führen.
Um nun die Schwingungsphasen und Schwingungsamplituden erfassen zu können, werden verschiedene Punkte einer Spiegelnutzfläche des Spiegels 100 von „vorne“ mit jeweils einem Interferometer angemessen. Von „vorne“ bedeutet vorliegend mit Blick auf die Spiegelnutzfläche. Unter der „Spiegelnutzfläche“ ist vorliegend die Spiegelfläche zu verstehen, an der die EUV-Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung 16 reflektiert wird. Die Spiegelnutzfläche ist immer gekrümmt, da die Beleuchtungsstrahlung 16 mit Hilfe dieser abgebildet werden soll.
5 zeigt einen Spiegel 100 mit einer vorderseitigen Spiegelnutzfläche 130. Die Spiegelnutzfläche 130 kann auch als optisch wirksame Fläche oder optisch aktive Fläche bezeichnet werden. In der Orientierung der 5 ist linksseitig ein Spiegel 100 mit einer gekrümmten Spiegelnutzfläche 130 und rechtsseitig ein Spiegel 100 mit einer ebenen Spiegelnutzfläche 130 gezeigt.
Dem Spiegel 100 ist ein Koordinatensystem mit einer ersten Raumrichtung oder x-Richtung, einer zweiten Raumrichtung oder y-Richtung und einer dritten Raumrichtung oder z-Richtung zugeordnet. Die Richtungen sind senkrecht zueinander orientiert. Der Spiegel 100 weist als Ganzes weist sechs Freiheitsgrade, nämlich drei translatorische Freiheitsgrade jeweils entlang der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung sowie drei rotatorische Freiheitsgrade jeweils um die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung auf. Kann sich der Spiegel 100 insbesondere dynamisch verformen, so können ihm weitere Freiheitsgrade zugeschrieben werden.
Unter der „Position“ des Spiegels 100 sind dessen Koordinaten oder die Koordinaten eines an dem Spiegel 100 angebrachten Messpunkts bezüglich der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung zu verstehen. Unter der „Orientierung“ des Spiegels 100 ist insbesondere dessen Verkippung bezüglich der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung zu verstehen. Unter der „Lage“ ist vorliegend sowohl die Position als auch die Orientierung des Spiegels 100 zu verstehen. Unter „Justieren“ oder „Ausrichten“ ist vorliegend zu verstehen, dass der Spiegel 100 von einer Ist-Lage in eine Soll-Lage verbracht wird. Die Lage, insbesondere die Soll-Lage, des Spiegels 100 kann kontrolliert oder geregelt werden.
Unter „Kontrolle“ oder „Regelung“ ist vorliegend insbesondere ein aktives Sicherstellen, dass Ist-Lagen und Soll-Lagen nicht oder nur unwesentlich voneinander abweichen, zu verstehen. Unter der Kontrolle der „Lage“ des Spiegels 100 ist nicht nur zur verstehen, dass die zuvor erwähnten sechs Starkörperfreiheitsgrade des Spiegels 100 kontrolliert werden, sondern auch, dass Spiegelschwingungen unterdrückt werden, da nur so die Ist-Lagen beliebiger Punkte auf der Spiegelnutzfläche 130 mit deren Soll-Lagen übereinstimmen.
Ein in der 5 nicht gezeigter Interferometer schickt einen Messstrahl aus. Dieser Messstrahl kann zum Beispiel durch seine Nutzwellenfront 132 beschrieben werden. Der Messstrahl läuft von dem Interferometer zu dem Spiegel 100 und zurück zu dem Interferometer. Das Interferometer misst den Abstand zu dem Spiegel 100 in Einheiten der Wellenlänge, also in Einheiten des Abstandes der Nutzwellenfronten 132. Bei einem ebenen Spiegel 100, wie es in der rechten Teilfigur der 5 dargestellt ist, ergibt sich über die gesamte Breite der Nutzwellenfront 132 derselbe gemessene Abstand.
Ist der Spiegel 100 dagegen gekrümmt, wie in der linken Teilfigur der 5 dargestellt ist, so ergeben sich über die Breite der Nutzwellenfront 132 unterschiedliche gemessene Abstände. Hat die Nutzwellenfront 132 einen Halbmesser oder Radius von r und sei der lokale Krümmungsradius des Spiegels 100 R, so ergibt sich am Rand der Nutzwellenfront 132 ein Höhenprofilunterschied Δz des Spiegels 100 von: $Δ z = \frac{r^{2}}{2 R}$
Der optische Weglängenunterschied Δd beträgt das Doppelte dieses Wertes, also: $Δ d = \frac{r^{2}}{R}$
Ein typischer Wert für den Durchmesser der Nutzwellenfront 132 des Interferometers beträgt mindestens 1 mm, also r = 0,5 mm. Ein typischer lokaler Krümmungsradius beträgt R = 1 m. Daraus ergibt sich über die Nutzwellenfront 132 ein Weglängenunterschied von Δd = 250 nm, also ungefähr der halben Wellenlänge des Interferometers. Verschiedene Bereiche der Nutzwellenfront 132 führen also zu entgegengesetzter Interferenz, was eine genaue Messung unmöglich macht.
Einige Interferometer besitzen sogar einen Strahldurchmesser von rund 6 mm, weswegen der Effekt sogar um einen Faktor 36 stärker ist. Es sind also über den Querschnitt der Nutzwellenfront 132 viele Bereiche mit konstruktiver und viele Bereiche mit destruktiver Interferenz vorhanden. Es ist also dafür zu sorgen, dass alle Bereiche der Nutzwellenfront 132 mit identischer Information zum Messsignal im Interferometer beitragen.
Die eben beschriebenen Weglängenunterschiede über den Nutzwellenfrontquerschnitt können vermieden werden, wenn die Nutzwellenfronten 132 beim Auftreffen auf die gekrümmte Spiegelnutzfläche 130 lokal parallel zu der Spiegelnutzfläche 130 orientiert sind. Dies ist in einer geometrisch-optischen Darstellung äquivalent dazu, dass Strahlen jeweils senkrecht auf die Spiegelnutzfläche 130 auftreffen.
6 zeigt ein Interferometer 134, das mit Hilfe eines Messstrahls 136 den Abstand zu einem wie zuvor erwähnten Spiegel 100 misst, von dem in der 6 nur die Spiegelnutzfläche 130 dargestellt ist. Bei einem ebenen Spiegel 100, wie in der 6 linksseitig dargestellt, kann direkt mittels des Messstrahls 136, insbesondere eines kollimierten Laserstrahls, gemessen werden. Trifft ein solcher Messstrahl 136 dagegen auf einen gekrümmten Spiegel 100 auf, so läuft er nicht mehr in sich zurück, wie in der 6 mittig dargestellt ist. Die mittlere Teilfigur der 6 zeigt die Situation, wenn die gekrümmte Spiegelnutzfläche 130 direkt mittels eines handelsüblichen Interferometers 134 angemessen wird. Diese Situation wurde hinsichtlich des Nutzwellenfront 132 bereits weiter vorne beschrieben. Im Strahlenbild würden die Strahlen in eine falsche Richtung abgelenkt werden. Wie in der 6 rechtsseitig dargestellt, kann dies jedoch durch eine geeignete Strahlformung vermieden werden.
Dies kann durch eine geeignete Strahlformungseinheit 138A erreicht werden, so wie dies im rechten Teilbild der 6 dargestellt ist. Die Strahlformungseinheit 138A kann als refraktives Element, insbesondere als Linse, ausgebildet sein. Da die gekrümmte Spiegelnutzfläche 130 lokal als Ellipsoid beschrieben werden kann, also in unterschiedlichen Richtungen unterschiedliche Krümmungsradien besitzt, muss auch eine Oberfläche der Strahlformungseinheit 138A in unterschiedlichen Richtungen eine unterschiedliche Brechkraft besitzen. Der einfacheren Darstellung halber wird an dieser Stelle nur der Schnitt in einer Ebene betrachtet. Es ist ein Zwischenfokus 140 vorgesehen. Das Interferometer 134 und die Strahlformungseinheit 138A bilden eine Messanordnung 142A.
Ein Arbeitsabstand zwischen der Strahlformungseinheit 138A und dem Spiegel 100 sei a. Der lokale Krümmungsradius des Spiegels 100 sei r. Dann muss die Strahlformungseinheit 138A einen Fokus im Abstand a - r erzeugen. Ein idealer Fokus parallel einfallender Strahlung wird nicht durch eine sphärische Linse, sondern durch ein Hyperboloid erzeugt. Ein Hyperboloid ist ein Spezialfall eines Kugelschnittes. Ein Kegelschnitt besitzt die allgemeine Form: $z (h) = \frac{ρ h^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + k) (ρ h^{2})}}$
Die Größe h ist die sogenannte Strahlhöhe, also der Abstand von der optischen Achse. Der Parameter k wird als konische Konstante bezeichnet. Besteht die Strahlformungseinheit 138A aus einem Material mit Brechzahl n, so ergeben sich die notwendigen Parameter des Kegelschnittes zu: $ρ = - \frac{1}{n - 1} \cdot \frac{1}{a - r}$
$k = - n^{2}$
Die Strahlformungseinheit 138A ist geeignet, den Messstrahl 136 des Interferometers 134 derart zu formen, dass Lichtstrahlen S1, S2 des Messstrahls 136 in jedem Punkt eines Bereichs B, in dem der Messstrahl 136 auf die Spiegelnutzfläche 130 auftrifft, senkrecht zu der Spiegelnutzfläche 130 orientiert sind. In der rechten Teilfigur der 6 sind nur randseitige Lichtstrahlen S1, S2 eingezeichnet. Dies trifft jedoch für alle Lichtstrahlen S1, S2 zu, die in dem Bereich B auf die Spiegelnutzfläche 130 auftreffen. Mit anderen Worten sind die Nutzwellenfronten 132 beim Auftreffen auf die gekrümmte Spiegelnutzfläche 130 lokal parallel zu der Spiegelnutzfläche 130 orientiert.
7 zeigt drei Situationen, die auftreten können und die alle durch die eben angegebenen Gleichungen beschrieben werden. Bei einem konkaven Spiegel 100 gibt es die Situationen mit (linke Teilfigur) Zwischenfokus 140 und ohne Zwischenfokus 140 (rechte Teilfigur), während bei einem konvexen Spiegel 100 (untere Teilfigur) nur die Situation ohne Zwischenfokus 140 auftreten kann. Ein Zwischenfokus 140 tritt genau dann auf, wenn r > a ist. Das heißt, dass es sich um keinen Designfreiheitsgrad handelt.
8 zeigt die Nachbildung der Strahlengänge aus 7 mit einer reflektiven Strahlformung. Das heißt, die Strahlformungseinheit 138A weist keine refraktiven Eigenschaften, sondern reflektive Eigenschaften auf. In der 8 sind die drei denkbaren Strahlengänge zur Ausleuchtung des Spiegels 100 mittels einer reflektiven Strahlformungseinheit 138A realisiert. Die tatsächlich genutzten reflektiven Bereiche sind mit durchgezogenen Linien dargestellt. Um zu demonstrieren, dass es sich um ein außeraxial genutztes rotationssymmetrisches System handelt, sind die Fortsetzung der reflektiven Flächen gestrichelt sowie eine optische Achse 144 strichpunktiert dargestellt.
In der linken und der unteren Teilfigur der 8 erzeugt die Strahlformungseinheit 138A jeweils einen reellen Fokus 146, der einmal vor und einmal hinter der Spiegelnutzfläche 130 des Spiegels 100 liegt. In beiden Fällen sind die notwendigen Parameter der Oberflächenform des Strahlformungseinheit 138A durch $ρ = - \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{a - r}, k = - 1$
gegeben. Eine konische Konstante k = -1 bedeutet dabei, dass ein Paraboloid vorliegt. In der rechten Teilfigur der 8 liegt dagegen ein virtueller Fokus hinter der Strahlformungseinheit 138A vor. In diesem Fall ist das Vorzeichen der Krümmung zu invertieren: $ρ = - \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{a - r}, k = - 1$
Neben einer reflektiven und einer refraktiven Option zur Strahlformung gibt es im Prinzip auch eine diffraktive Option. Die durch die Strahlformungseinheit 138A zu lösende Aufgabe ist es, auf einer auszumessenden Fläche eine Ausleuchtung derart zur Verfügung zu stellen, dass die Lichtstrahlen S1, S2 überall senkrecht auf den auszumessenden Bereich B auftreffen. Dies ist aber auch exakt die Aufgabe, die ein CGH (Computergeneriertes Hologramm = ein spezielles Auslegungs- und Herstellungsverfahren eines diffraktiven optischen Elementes) erfüllt, wenn es wie in der DE 10 2019 219 209 A1 beschrieben genutzt wird.
9 zeigt wie die entsprechenden Strahlengänge auch mittels einer Strahlformungseinheit 138A in Form eines diffraktiven optischen Elementes (CGH) erreicht werden können. Wie die 9 in ihren drei Teilfiguren zeigt, gibt es auch hier drei grundlegende verschiedene Optionen.
10 zeigt eine alternative Möglichkeit der Abstandsmessung. Das Problem der Variation der optischen Weglänge über den Querschnitt der Nutzwellenfront 132 (5) kann auch umgangen werden, indem eben dieser Querschnitt sehr klein gemacht wird. Hierzu kann der Messstrahl 136 auf den Spiegel 100 beziehungsweise auf die Spiegelnutzfläche 130 fokussiert werden. Ein Reflektorspiegel 148 sorgt dann dafür, dass der Messstrahl 136 wieder in sich zurückläuft.
Bei einer alternativen Ausführungsform einer Messanordnung 142B gemäß der 10 ist eine Strahlformungseinheit 138B in Form eines refraktiven optischen Elements, also in Form einer Linse, vorgesehen. In der linken und rechten Teilfigur der 10 ist der Reflektorspiegel 148 eben, wohingegen der Reflektorspiegel 148 in der mittleren Teilfigur der 10 gekrümmt ist. Der an dem Spiegel 100 reflektierte Messstrahl 136 kann durch die Strahlformungseinheit 138B hindurch zurück zu dem Reflektorspiegel 148 geführt werden.
Um eine Interferenz in dem Interferometer 134 zu erhalten, muss der Messstrahl 136 wieder zu dem Interferometer 134 zurücklaufen. Dies wird durch den zusätzlichen Reflektorspiegel 148 erreicht. Ist dieser, wie in der linken Teilfigur der 10 gezeigt, eben, so kommt es jedoch zu einer Verschlechterung der Messqualität analog dazu, was hinsichtlich der 5 zuvor beschrieben wurde. Dies kann verhindert werden, indem der Reflektorspiegel 148 mit Brechkraft ausgestattet (mittlere Teilfigur der 10) oder hinter einem mit Brechkraft versehen optischen Element angeordnet ist. In der rechten Teilfigur der 10 ist dieses mit Brechkraft versehene optische Element mit der Strahlformungseinheit 138B identisch. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
11 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Messanordnung 142B, bei der in der mittleren und rechten Teilfigur auf einen Reflektorspiegel 148 verzichtet wird. Dies kann erreicht werden, indem der fokussierte Messstrahl 136 senkrecht auf den Spiegel 100 beziehungsweise auf die Spiegelnutzfläche 130 auftrifft und daher in sich zurückläuft. Die mittlere Teilfigur der 11 soll dabei motivieren, wie man von der linken Teilfigur (entsprechend der rechten Teilfigur der 10) auf einen Aufbau ohne Reflektorspiegel 148 (rechte Teilfigur der 11) kommt.
12 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung der Messanordnung 142B. Anstelle einer refraktiven Linse als Strahlformungseinheit 138B kann im Prinzip auch ein diffraktives optisches Element als Strahlformungseinheit 138B verwendet werden. Der Aufbau gemäß der mittleren Teilfigur der 11 ist in der 12 als diffraktiver Aufbau dargestellt. Das heißt, dass die Strahlformungseinheit 138B ein diffraktives optisches Element ist.
Die linke Teilfigur der 12 zeigt eine Strahlformungseinheit 138B in Form einer refraktiven Linse, wie dies auch in der mittleren Teilfigur der 11 dargestellt ist. Bei der mittleren und rechten Teilfigur der 12 ist die Strahlformungseinheit 138B ein diffraktives optisches Element. Ist die Strahlformungseinheit 138B als binäres Gitter realisiert (rechte Teilfigur der 12), ist die Energieverteilung auf die Beugungsordnungen symmetrisch, so dass immer die Hälfte des Lichts des Messstrahls 136 exakt entgegengesetzt abgelenkt wird (durch die schwarzen Pfeile angedeutet). Durch eine stetige Phasenfunktion (mittlere Teilfigur der 12) kann allerdings die gewünschte Wirkung erreicht werden.
Diffraktive optische Elemente sind allerdings meistens binär (rechte Teilfigur der 12). Unter „binär“ ist vorliegend insbesondere zu verstehen, dass je nach Ort auf dem Element ein Phasenunterschied von 0 oder von π eingeführt wird. Dies führt typischerweise dazu, dass die Beugungsordnungen symmetrisch sind, also gleich viel Energie nach „links“ wie nach „rechts“ abgelenkt wird. Damit wird maximal die Hälfte des Lichts des Messstrahls 136 in die gewünschte Richtung abgelenkt. Bei zweimaligem Durchtritt durch ein solches Element folgt also maximal ein Viertel des Lichts dem gewünschten Weg.
13 zeigt ein binäres Gitter 150 (obere Teilfigur) und ein Blazegitter 152 oder Echelettegitter (untere Teilfigur). Grundsätzlich kann die Strahlformungseinheit 138B in Form eines diffraktiven optischen Elements auch lokal mit einem passenden Blazegitter versehen werden. Der eingeführte Phasenunterschied macht dann keine Sprünge mehr, und es ist zumindest im Prinzip möglich, alles Licht des Messstrahls 136 wie gewünscht abzulenken.
14 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung der Messanordnung 142B. In diesem Fall wird als Strahlformungseinheit 138B ein reflektiver Spiegel verwendet. Dabei weist die Strahlformungseinheit 138B die Form eines Paraboloids auf: $ρ = - \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{a}, k = - 1$
Der Reflektorspiegel 148 ist dabei eine Sphäre mit Radius a. Ein Zurücklaufen des Messstrahls 136 in sich selbst, so wie es in der rechten Teilfigur der 11 dargestellt ist, ist dabei reflektiv jedoch nicht möglich, da sich die Strahlformungseinheit 138B und der Spiegel 100, von dem in der 14 nur die Spiegelnutzfläche 130 dargestellt ist, gegenseitig abschatten würden.
In den vorhergehenden Absätzen wurden unterschiedliche Ausführungsformen der Messanordnung 142B erläutert. Diese Messanordnungen 142B können danach unterschieden werden, ob der zu messende Spiegel 100 beziehungsweise die Spiegelnutzfläche 130 im Wesentlichen senkrecht getroffen werden muss oder ob es eine signifikante Freiheit für die Wahl der geometrischen Anordnung gibt. Diese beiden unterschiedlichen Klassen sind in der 15 gegenübergestellt.
Die Messanordnung 142B gemäß der linken Teilfigur der 15 setzt voraus, dass der Spiegel 100 beziehungsweise die Spiegelnutzfläche 130 senkrecht getroffen wird. Die Messanordnungen 142B gemäß der mittleren und rechten Teilfigur der 15 hingegen erlauben eine freie Wahl des Einfallswinkels des Messstrahls 136 auf die Spiegelnutzfläche 130.
16 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems 200A. Das optische System 200A ist eine wie zuvor erwähnte Projektionsoptik 10 und kann daher auch als solche bezeichnet werden. Das optische System 200A umfasst eine feste Referenz 202. Die feste Referenz 202 ist ein Sensorrahmen (Engl.: Sensor Frame) und wird daher nachfolgend auch als Sensorrahmen 202 bezeichnet.
Neben dem Sensorrahmen 202 umfasst das optische System 200A mehrere Spiegel M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8. Der Sensorrahmen 202 liegt bezüglich der Spiegel M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8 innen. Das heißt, dass alle Spiegel M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8 austauschbar sind, da diese bei einem Austausch, beispielsweise im Rahmen einer Reparatur, nicht mit dem Sensorrahmen 202 kollidieren können. Gleichzeitig heißt das jedoch auch, dass keine außenliegende Referenz vorhanden ist, von der rückseitig an die Spiegel M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8 gemessen werden kann.
Die 16 zeigt eine Anordnung der Spiegel M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8 gemäß einem ersten Designtyp. Die 16 zeigt einen Meridionalschnitt des optischen Systems 200A. In diesem Schnitt sieht es so aus, als ob zwei getrennte Sensorrahmen 202 vorgesehen wären. Tatsächlich weist der Sensorrahmen 202 die Form eines Rings auf. Mit anderen Worten sind die beiden dargestellten Teile des Sensorrahmens 202 vor und hinter der Zeichenebene miteinander verbunden.
An dem Sensorrahmen 202 ist eine Vielzahl von Messanordnungen 142A, 142B angebracht, von denen in der 16 jedoch nur eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Der jeweilige Messstrahl 136 der Messanordnungen 142A, 142B weist einen im Wesentlichen senkrechten Einfall auf die Spiegelnutzfläche 130 des jeweiligen Spiegels M2, M3, M5, M6 auf.
17 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems 200B. Das optische System 200B ist eine wie zuvor erwähnte Projektionsoptik 10 und kann daher auch als solche bezeichnet werden. Das optische System 200A umfasst einen Sensorrahmen 202 sowie mehrere Spiegel M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9. Der Sensorrahmen 202 liegt bezüglich der Spiegel M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9 innen.
An dem Sensorrahmen 202 ist eine Vielzahl von Messanordnungen 142A, 142B angebracht, von denen in der 17 jedoch nur eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Der jeweilige Messstrahl 136 der Messanordnungen 142A, 142B weist einen im Wesentlichen senkrechten Einfall auf die Spiegelnutzfläche 130 des jeweiligen Spiegels M2, M3, M4, M5, M6, M7 auf. Die 17 zeigt eine Anordnung der Spiegel M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9 gemäß einem zweiten Designtyp.
18 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems 200C. Das optische System 200C ist eine wie zuvor erwähnte Projektionsoptik 10 und kann daher auch als solche bezeichnet werden. Das optische System 200C umfasst einen Sensorrahmen 202 sowie mehrere Spiegel M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11.
An dem Sensorrahmen 202 ist eine Vielzahl von Messanordnungen 142A, 142B angebracht, von denen in der 18 jedoch nur eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Der jeweilige Messstrahl 136 der Messanordnungen 142A, 142B weist einen im Wesentlichen senkrechten Einfall auf die Spiegelnutzfläche 130 des jeweiligen Spiegels M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9 auf. Die 18 zeigt eine Anordnung der Spiegel M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9; M10, M11 gemäß einem dritten Designtyp.
Weil sich die beiden letzten Spiegel M7, M8 (16), M8, M9 (17) oder M10, M11 (18) des jeweiligen optischen Systems 200A, 200B, 200C gegenseitig abschatten würden, kann der Messstrahl 136 nicht senkrecht auf diese fallen. Durch Verwendung eines Reflektorspiegels 148, der vom eigentlichen Interferometer 134 der Messanordnung 142B getrennt angeordnet werden kann (10 und 15), kann jedoch auch mit einem nicht senkrecht einfallenden Messstrahl 136 gearbeitet werden.
Dies ist in der 19 anhand des optischen Systems 200A dargestellt. Da die Umgebung der letzten beiden Spiegel M7, M8 bei allen Designtypen sehr ähnlich aussieht, wird hier nur ein einziges Beispiel anhand des ersten Designtyps gegeben. Die beiden letzten Spiegel M7, M8 vor dem Wafer können mit einem nicht senkrecht auftreffenden Messstrahl 136 gemessen werden, wenn ein Reflektorspiegel 148 getrennt vom eigentlichen Interferometer 134 mit Strahlformungseinheit 138B angebracht wird.
20 zeigt das Auftreffen des Messstrahls 136 eines Interferometers 134 auf eine Spiegelnutzfläche 130. Wie zuvor erwähnt, weist das Interferometer 134 die Funktion auf, einen Weglängenunterschied Δd seines Messstrahls 136 zu messen. Wie die 20 zeigt, stimmt der gemessene Weglängenunterschied Δd nicht mehr mit der Änderung Δz des Höhenprofils überein, wenn der Spiegel 100 beziehungsweise die Spiegelnutzfläche 130 nicht mehr senkrecht getroffen wird.
Insbesondere verändert sich der Weglängenunterschied Δd, der vom Interferometer 134 gemessen wird, stärker als das Höhenprofil Δz des Spiegels 100. Ist α der Winkel des Messstrahls 136 gegen die Normale (α = 0° bedeutet also senkrechter Einfall, α = 90° vollkommen streifender Einfall), so gilt: $Δ z = cos α \cdot Δ d$
Diese Kosinus-Korrektur muss also vor der weiteren Auswertung auf das Rohmesssignal angebracht werden.
21 zeigt eine weitere Ansicht des optischen Systems 200A. Der erste Spiegel M1 kann mit einem senkrecht auftreffenden Messstrahl 136 angemessen werden. Dies bedingt allerdings, dass der Sensorrahmen 202 entsprechend angepasst wird, um eine oder mehrere Messanordnungen 142A, 142B zu tragen.
22 zeigt eine weitere Ansicht des optischen Systems 200A. Hierbei wird der erste Spiegel M1 jedoch nicht senkrecht, sondern schräg angemessen. Hierbei kann es jedoch den Konflikt geben, dass auf der anderen Seite die Beleuchtungsoptik 4 liegt und dort typischerweise gleich eine andere Komponente angeordnet ist. Das heißt, dass bei einem nicht senkrechtem Auftreffen des Messstrahls 136 und bei einer Anordnung parallel zu der Meridionalebene, also parallel zu einer y-z-Ebene, darauf geachtet werden muss, nicht in den Bauraum der Beleuchtungsoptik 4 einzudringen.
23 zeigt in zwei Teilfiguren weitere Ansichten des optischen Systems 200A. Um die mit Bezug auf die 22 erläuterte Problematik zu lösen, wird der Messstrahl 136 nicht in der Meridionalebene, sondern in einer dazu verdrehten Ebene angeordnet. Sinnvollerweise ist diese Ebene dann um 90° gegenüber der Meridionalebene verdreht.
24 zeigt in zwei Teilfiguren weitere Ansichten des optischen Systems 200A. Der mit Bezug auf die 23 erläuterte Ansatz ist auch für die beiden letzten Spiegel M7, M8 möglich. Aus Bauraumgründen kann es sinnvoll sein, wenn die Messstrahlen 136 für den einen Spiegel M7 nicht in derselben Ebene wie die für den anderen Spiegel M8 verlaufen. Auch die beiden letzten Spiegel M7, M8 können mit Messstrahlen 136, die quer zur Meridionalebene verlaufen, gemessen werden.
25 und 26 zeigen jeweils eine weitere Ausführungsform eines optischen Systems 200D mit einer wie zuvor erläuterten Messanordnung 142A, 142B. Grundsätzlich wird mit Hilfe der Messanordnung 142A, 142B ein Abstand zwischen einer festen Referenz, vorliegend dem Sensorrahmen 202, und einem Punkt A auf dem Spiegel 100 gemessen. In der 26 ist der Messstrahl 136 als Linie dargestellt. Wie zuvor schon erläutert, umfasst die Messanordnung 142A, 142B jedoch eine geeignete Strahlformungseinheit 138A, 138B (nicht gezeigt), um den Messstrahl 136 entweder senkrecht auf die Spiegelnutzfläche 130 auftreffen zu lassen oder diesen auf die Spiegelnutzfläche 130 zu fokussieren.
Kommt es zu einer lateralen Verschiebung des Messstrahls 136 relativ zu dem Spiegel 100, beispielsweise aufgrund einer seitlichen Verschiebung des Spiegels 100, so wird an Stelle des Abstandes zum Punkt A jetzt der Abstand zu einem Punkt A' gemessen (26). In der 26 ist der lateral verschobene Spiegel mit dem Bezugszeichen 100' versehen.
Auf Grund des Höhenprofils der gekrümmten Spiegelnutzfläche 130 gibt es einen Unterschied zwischen der Pfeilhöhe am Punkt A und der Pfeilhöhe am Punkt A'. In anderen Worten: Auch wenn die eigentliche Messung der Pfeilhöhe ideal wäre, so gibt es trotzdem einen Messfehler, weil das „unendlich genaue“ Messergebnis einem falschen Ort des Spiegels 100 zugeordnet wird.
27 zeigt die Spiegelnutzfläche 130 des Spiegels 100. Lokal kann der Spiegel 100 immer als verkipptes Ellipsoid beziehungsweise äquivalent als dezentriertes Ellipsoid beschrieben werden. Gemäß Konstruktion fällt der Messstrahl 136 senkrecht auf den Punkt A beziehungsweise auf den Punkt A' ein, so dass in diesem Koordinatensystem die Spiegelnutzfläche 130 lokal als unverkipptes Ellipsoid beschrieben werden kann. Entlang einer Richtung kann die Spiegelnutzfläche 130 also als Sphäre beschrieben werden. Dies erlaubt es, den zuvor erwähnten Pfeilhöhenfehler auf Grund des lateralen Versatzes abzuschätzen.
Bei einem Ellipsoid ist die Krümmung richtungsabhängig. Sei ρ die lokale Krümmung entlang der Richtung A - A', so ergibt sich (in diesem Koordinatensystem) das Pfeilhöhenprofil Δd zu: $Δ d = \frac{ρ}{R} Δ x^{2}$
Dabei steht Δx als Abstand des betrachteten Punkts A auf der Spiegelnutzfläche 130 vom Ursprung im lokalen Koordinatensystem. Dieses Pfeilhöhenprofil gibt direkt auch den Messfehler an. Der gemessene Abstandsunterschied Δd ergibt sich also aus dem Abstand Δx der beiden Punkte A und A' und der lokalen Krümmung ρ des Spiegels ebenfalls zu: $Δ d = \frac{ρ}{R} Δ x^{2}$
Bei einem erlaubten Messfehler von Δd = 10 pm und typischen Krümmungsradien von 1 Meter ergäbe sich eine maximal erlaubte laterale Verschiebung des Messstrahls 136 von 5 µm. Es ist illusorisch, dies erreichen zu wollen, insbesondere da ein typischer Messstrahl 136 eines in EUV-Systemen verwendeten Interferometers 134 bereits einen Eigendurchmesser von rund 1 mm oder gar 6 mm besitzt.
Zusammenfassend lässt sich somit sagen, dass unabhängig davon wie exakt die Messanordnung 142A, 142B als solches auch messen kann, der Messfehler auf Grund der Tatsache, dass nicht bekannt ist, welcher Punkt A, A' des Spiegels 100 eigentlich angemessen wird, viel größer als die notwendige Messgenauigkeit ist.
Dieses vorgenannte Problem lässt sich dadurch lösen, dass nicht direkt das gemessene absolute Abstandssignal d(t) verwendet, sondern nur die zeitliche Veränderung Δd(t) des gemessenen Abstandssignals d(t). Beispielsweise wird zu einem Zeitpunkt t₁ ein erster Abstand gemessen, zu einem Zeitpunkt t₂ wird ein zweiter Abstand gemessen und zu einem Zeitpunkt t₃ wird ein dritter Abstand gemessen. Es wird dann die Veränderung des Abstands zwischen t₁ und t₂ sowie zwischen t₁ und t₃ betrachtet. Durch eine geeignete Mess- und Auswertungsvorrichtung kann alternativ auch direkt die zeitliche Änderung des Abstands bestimmt werden, ohne dass auf diskrete Messzeitpunkte zurückgegriffen werden muss.
Dieses Betrachten der zeitlichen Veränderung Δd(t) des gemessenen Abstandssignals d(t) ist hinreichend, weil für den gewünschten Regelungszweck, nämlich die Unterdrückung der Schwingung von N Eigenmoden, wobei k = 1,...,N, es hinreichend ist, die Amplitude A_k jeder Mode sowie die entsprechende Phase Φ_k zu kennen. Der absolute Abstand zu einem bestimmten Punkt A auf der Spiegelnutzfläche 130 und/oder die absolute Form der Spiegelnutzfläche 130 sind dagegen irrelevant.
z(x, y) sei das wahre statische Höhenprofil der Spiegelnutzfläche 130, also das Höhenprofil der Spiegelnutzfläche 130, welches sich in Abwesenheit äußerer Anregungen einstellt. Δz(x, y, t) sei die Änderung des Höhenprofils der Spiegelnutzfläche 130 auf Grund angeregter Schwingungen. Bezeichnet Ψ_k(x, y) die Form der k-ten Eigenmode, so ergibt sich als zeitlicher Verlauf des Höhenprofils: $Δ z (x, y, t) = Σ_{k = 1}^{N} Δ z_{k} (x, y, t) = Σ_{k = 1}^{N} A_{k} Ψ_{k} (x, y) sin (ω_{k} t + ϕ_{k})$
Das j-te Interferometer 134 misst den absoluten Abstand d_j(t) zum Punkt (x_j, y_j) auf dem Spiegel 100 beziehungsweise auf der Spiegelnutzfläche 130. Ist Δd_j(t) dessen zeitliche Veränderung relativ zu seinem Mittelwert, so gilt Δz(x_j y_j, t) = Δd_j(t), womit der Kontakt mit obiger Formel gegeben ist: $Δ d_{j} (t) = Σ_{k = 1}^{N} A_{k} Ψ_{k} (x_{j}, y_{j}) sin (ω_{k} t + ϕ_{k})$
Es wurde erkannt, dass die Eigenfrequenzen ω_k alle viel größer sind als (fast) alle anderen Effekte, die die Abstandsmessung beeinflussen können, wie beispielsweise Interferometerkalibrationsschwankungen und insbesondere die in 26 bereits gezeigte laterale Drift des Messstrahls 136 relativ zu dem Spiegel 100. Die obige Formel wird daher von diesen Effekten nicht beeinflusst.
Die Eigenfrequenzen ω_k sind sehr genau bekannt, beispielsweise aus einem virtuellen mechanischen Modell des Spiegels 100, insbesondere aus einem CAD-System. Dies kann genutzt werden, um aus dem Messsignal Δd_j(t) die Informationen, die eine einzelne Mode betreffen, zu extrahieren. Im Prinzip kann diese Extraktion mittels eines elektronischen Bandpassfilters erreicht werden.
Da die relevanten Eigenfrequenzen in der Größenordnung von 100 Hz liegen und daher für elektronische Maßstäbe sehr klein sind, ist es sinnvoll, die Auswertung in der Praxis eher mittels einer Rechnereinheit, insbesondere in Form eines Computers, zu realisieren. Eine Filterung im Frequenzraum kann auf einer Rechnereinheit leicht mittels einer Fourier-Transformation realisiert werden. Die Fourier-Transformation F(ω) einer zeitlichen Funktion f(t) lautet: $F (ω) = \frac{1}{\sqrt{2 π}} \int_{- \infty}^{\infty} e^{i ω t} ƒ (t) d t, ƒ (t) = \frac{1}{\sqrt{2 π}} \int_{- \infty}^{\infty} e^{i ω t} F (ω) d ω$
Es gibt verschiedene Definitionen der Fourier-Transformation, die sich darin unterscheiden, wie der Vorfaktor 1/2π auf Hin-Transformation und Rück-Transformation verteilt wird. In der in der obigen Formel verwendeten Definition ist dieser Faktor symmetrisch auf Hin- und Rücktransformation verteilt. Durch eine Abfolge von Fourier-Transformation, Ausblenden aller Frequenzbestandteile außerhalb eines Frequenzintervalls und Rück-Transformation kann ein Bandpassfilter realisiert werden.
Die Fourier-Transformation kann aber nicht nur zur Bandpassfilterung verwendet werden, sondern auch direkt zur Bestimmung der relevanten Amplituden A_k und Phasen Φ_k, da aus der Zeitdarstellung $Δ d_{j} (t) = Σ_{k = 1}^{N} A_{k} Ψ_{k} (x_{j}, y_{j}) sin (ω_{k} t + ϕ_{k})$
direkt die Frequenzdarstellung $Δ D_{j} (ω) = Σ_{k = 1}^{N} \sqrt{\frac{2}{π}} A_{k} Ψ_{k} (x_{j}, y_{j}) [e^{i ϕ_{k}} δ (ω + ϕ_{k}) + e^{i ϕ_{k}} δ (ω - ϕ_{k})]$
folgt, so dass aus dem Wert von ΔD_j(ω_k) direkt A_k und Φ_k abgelesen werden können.
An dieser Stelle sei noch einmal explizit erwähnt, dass nicht nur die Amplitude A_k, sondern auch die Phase Φ_k bestimmt werden muss. Im Prinzip ist es jedoch ausreichend, nur die Phase Φ_k zu kennen, und zwar mit einem erlaubten Fehler von ±π/2. Im Prinzip muss grundsätzlich nur die Information bereitstehen, ob zum Dämpfen zu einem bestimmten Zeitpunkt „gedrückt“ oder eben „geschoben“ werden muss. Dafür reicht die angesprochene Phaseninformationen aus. Ein solcher Regelungsansatz funktioniert allerdings nur im Prinzip, da die Regelbandbreite extrem hoch sein müsste. Je genauer Amplitude A_k und Phase Φ_k bestimmt werden können, desto mehr entspannen sich die Anforderungen an die Regelung.
Eine unendlich exakte Messung und eine unendlich exakte Auswertung würde die wahren Werte für A_k und Φ_k ergeben. Dies ist in der Realität jedoch nicht der Fall, und jede der M Messanordnungen 142A, 142B, wobei j = 1,...,M, wird nach der eben beschriebenen Auswertung N leicht unterschiedliche Amplituden Ak^j und N Phasen Φk^j liefern. Die Phase Φ_k ist natürlich unbestimmt, wenn die entsprechende Amplitude A_k verschwindet.
Rein aus satztechnischen Gründen wird im Fließtext ein Großbuchstabe „Phi“ verwendet, während in den Formeln ein Kleinbuchstabe „phi“ verwendet wird. Diese beiden Symbole sind jedoch als identisch zu betrachten.
Ohne Messfehler würden alle M gemessenen Phasen Φk^j der k-ten Mode identisch sein, und zwar gleich der wahren Phase Φ_k: $ϕ_{k}^{j} = ϕ_{k} \forall j = 1, \dots, M$
Ohne Messfehler würden sich die M gemessenen Amplituden A_k ^j aus der wahren Amplitude A_k und dem Modenprofil Ψ_k ergeben: $A_{k}^{j} = Ψ_{k} (x_{j}, y_{j}) A_{k}$
beziehungsweise würde sich umgekehrt aus jedem einzelnen Messwert A_k ^j dieselbe wahre Amplitude A_k ergeben. Aus den gemessenen Werten von Φ_k ^j und A_k ^j müssen daher Schätzwerte für Φ_k und A_k bestimmt werden. Solche Ausgleichsverfahren sind Standardaufgaben, für die Standardalgorithmen existieren. Diese Algorithmen können kompakter in komplexer Darstellung formuliert werden: $c = A \cdot e^{i ϕ}$
Im einfachsten Fall lautet die Schätzung für die komplexe Amplitude c_k der k-ten Eigenmode: $c_{k} = \frac{1}{M} \sum_{j = 1}^{M} \frac{c_{k}^{i}}{Ψ_{k} (x_{j}, y_{j})}$
Dieser Ansatz ist allerdings suboptimal. Wenn Ψ_k(x_j, y_j) an einem Ort (x_j, y_j) klein ist, so ist auch die dort gemessene Amplitude A_k klein, so dass in obiger Gleichung zwei kleine Zahlen durcheinander dividiert würden. Dies macht die Berechnung sehr empfindlich für Messfehler. Es kann sinnvoller sein, jeden Messwert mit Ψ_k(x_j, y_j) zu gewichten. Damit ergibt sich: $c_{k} = \frac{Σ_{k = 1}^{M} c_{k}^{i}}{Σ_{k = 1}^{M} Ψ_{k} (x_{j}, y_{j})}$
28 zeigt das bisher beschriebene Vorgehen mit expliziten Bandpassfiltern in einer Art Flussdiagramm. Das Messergebnis jeder Messanordnung 142A, 142B beziehungsweise jedes Interferometers 134 wird durch Bandpässe in Teilsignale, die jeweils nur den Beitrag einer Eigenmode enthalten, aufgespalten. Bei den Signalen handelt es sich um den Zeitverlauf eines Abstandssignals. Aus diesen Signalen können dann jeweils eine Amplitude A_k und eine Phase Φ_k bestimmt werden. Für jede Eigenmode gibt es daher verschiedene bestimmte ermittelte Amplituden A_k und Phasen Φ_k, nämlich beispielsweise ein Wertepaar pro Interferometer 134. Dieses werden dann zu einem einzelnen Wertepaar von Amplitude A_k und Phase Φ_k ausgeglichen.
Die 28 zeigt das Flussdiagramm für den Fall von drei Messanordnungen 142A, 142B beziehungsweise drei Interferometern 134 und drei anregbaren Eigenmoden. Die durchgezogenen Linien geben den Datenfluss, der Informationen für alle Eigenmoden enthält, an, während die die drei verschiedenenartig dargestellten Linien (gestrichelt, gepunktet, strichpunktiert) den Datenfluss für die drei verschiedenen Eigenmoden kennzeichnen. An einigen Kästchen ist die Nummer der Gleichung, die die entsprechende Funktionalität realisiert, angegeben.
Dieser Datenfluss beruht darauf, dass mittels eines Bandpassfilters die Information einer Eigenmode extrahiert werden kann, das heißt, dass auf Grund der Frequenz die Informationen einer Eigenmode von denen anderer Moden unterschieden werden können. Dieser ist nicht mehr der Fall, falls zwei Eigenmoden entartet sind, also die gleiche Frequenz haben. In diesem Fall können die (mindestens) zwei entarteten Eigenmoden nur unterschieden werden, indem der zeitliche Verlauf an mehreren Orten betrachtet wird. Der einfacheren Notation halber wird angenommen, dass die Moden 1 und 2 entartet sein. Sie haben beide dieselbe Eigenfrequenz ω. Nach Filterung im Bandpass mit Frequenz ω hat das gefilterte Messsignal der M Interferometer 134 den zeitlichen Verlauf: $Δ z_{ω} (x_{j}, y_{j}, t) = A_{1} Ψ_{1} (x_{j}, y_{j}) sin (ω t + ϕ_{1}) + A_{2} Ψ_{2} (x_{j}, y_{j}) sin (ω t + ϕ_{2})$
Dies kann kompakter geschrieben werden als: $Δ z_{ω}^{j} (t) = A_{1} Ψ_{1}^{j} sin (ω t + ϕ_{1}) + A_{2} Ψ_{2}^{j} sin (ω t + ϕ_{2})$
Die Summe trigonometrischer Funktionen identischer Frequenz, auch mit unterschiedlicher Phase Φ_k und/oder Amplitude A_k, ergibt wiederum eine einzelne trigonometrische Funktion, so dass dies geschrieben werden kann als: $A_{ω}^{j} sin (ω t + ϕ_{ω}^{j}) = A_{1} Ψ_{1}^{j} sin (ω t + ϕ_{1}) + A_{2} Ψ_{2}^{j} sin (ω t + ϕ_{2})$
Beziehungsweise als Vektor, der die Informationen aller Messorte enthält: ${\vec{A}}_{ω} sin (ω t + {\vec{ϕ}}_{ω}) = A_{1} {\vec{Ψ}}_{1} sin (ω t + ϕ_{1}) + A_{2} {\vec{Ψ}}_{2} sin (ω t + ϕ_{2})$
A_ω und Φ_ω sind Messgrößen, beispielsweise durch Fourieranalyse des bandpassgefilterten Signals an den verschiedenen Orten, ω, Ψ₁ und Ψ₂ sind bekannt, und A₁, A₂, Φ₁ sowie Φ₂ sind gesucht.
Die Lösung dieser Gleichung wird oftmals auch als Principal-Component Analysis (PCA) oszillatorischer Vorgänge bezeichnet, wobei der Begriff der Principal-Component Analysis aber sehr breit ist und in sehr vielen Zusammenhängen verwendet wird. Insbesondere wird der Begriff Principal-Component Analysis auch dann verwendet, wenn die Eigenfrequenzen nicht bekannt sind, sondern aus dem Messsignalen bestimmt werden müssen.
Die Grundidee der Lösung der obigen Gleichung kann jedoch sehr leicht erkannt werden, wenn zu einer komplexen Darstellung übergegangen wird: $\vec{c_{ω}} e^{i ω t} = c_{1} \vec{Ψ_{1}} e^{i ω t} + c_{2} \vec{Ψ_{2}} e^{i ω t}$
Die Aufgabe ist damit das einfache Bestimmen zweier komplexer Zahlen c₁ und c₂ bei bekanntem Ψ₁ und Ψ₂ aus einem gemessenen Vektor c_ω komplexer Zahlen: $\vec{c_{ω}} = c_{1} \vec{Ψ_{1}} + c_{2} \vec{Ψ_{2}}$
Dies ist trivial lösbar, sofern die Anzahl der degenerierten Moden und der Messwerte, also die Dimension der Vektoren in der Gleichung, identisch ist. Typischerweise ist die Anzahl der Messwerte deutlich größer als die Anzahl der degenerierten Eigenmoden. In Abwesenheit von Messfehlern würde die Gleichung trotzdem trivial lösbar sein. In Realität muss eine Ausgleichslösung für c₁ und c₂ gesucht werden. Dieses kann beispielsweise mittels eines Least-Square-Fits geschehen, das heißt, es werden Werte c₁ und c₂ gesucht, so dass die Abweichung minimal wird: $‖ \vec{c_{ω}} - c_{1} \vec{Ψ_{1}} + c_{2} \vec{Ψ_{2}} ‖ \to minimal$
Die „c“ sind zwar komplex, aber die Koeffizienten „Ψ“ sind reell, so dass die normalen Formeln für einen Least-Square-Fit verwendet werden können. Führt man die Abkürzungen $x_{i k} = Ψ_{k} (x_{j}, y_{j}), \vec{c} = (c_{1}, c_{2}, \dots)$
ein, so ergibt sich als Lösung der Fit-Aufgabe: $\vec{c} = {(X^{T} X)}^{- 1} X^{T} \vec{c_{ω}}$
Das zuvor beschriebene Auswertungsverfahren, also die gemeinsame Bestimmung der Amplituden und Phasen entarteter Eigenmoden, ist in 29 graphisch dargestellt. Dabei sind die Nummern der entsprechenden mathematischen Gleichungen in den beiden Funktionsblöcken im rechten Teil der 29 angegeben.
Sind zwei Eigenmoden entartet, besitzen also dieselbe Eigenfrequenz, so kann mittels eines Bandpassfilters nicht mehr zwischen ihnen getrennt werden, das heißt, aus einem Zeitverlauf eines Abstandssignals kann keine Information über genau eine Eigenmode extrahiert werden. Die Trennung der Messinformation in einzelne Eigenmoden kann nur erfolgen, indem die Zeitverläufe des Abstandssignals an verschiedenen Messorten, also die Messsignale verschiedener Interferometer 134, zusammen betrachtet werden.
In dem eben beschriebenen Ansatz werden die Amplituden A_k und Phasen Φ_k aller entarteten Eigenmoden gleichzeitig (im dargestellten mathematischen Modell durch Lösung eines einzelnen gemeinsamen Gleichungssystems) bestimmt. Unter bestimmten Randbedingungen kann jede Eigenmode getrennt betrachtet werden. Entartete Eigenmoden sind nämlich zueinander orthonormal: $\iint Ψ_{k} (x, y) Ψ_{i} (x, y) d x d y = δ_{k l}$
Werden die M Messpositionen der Interferometer 134 geschickt gewählt, nämlich so dass $\sum_{j = 1}^{M} Ψ_{k} (x_{j} {,y}_{j}) Ψ_{1} (x_{j}, y_{j}) = 0 falls k \neq l$
gilt, die Eigenmoden also auch auf dem diskreten Messraster orthonormal sind, so vereinfacht sich die Auswertung. Dies ist keine Anforderung an die Eigenmoden, das heißt, keine Anforderung an die Form des Spiegels 100, sondern eine Anforderung an die Wahl der Messpositionen. Für jede beliebige Form des Spiegels 100 und damit für beliebige Eigenmoden können geeignete Messpositionen gefunden werden. Unter Umständen kann Orthogonalität auch erreicht werden, indem nur ein Teil der Messpositionen in die Auswertung einbezogen wird.
Die bereits gezeigte Gleichung: $\vec{c_{ω}} = c_{1} \vec{Ψ_{1}} + c_{2} \vec{Ψ_{2}} beziehungsweise | c_{w} 〉 = c_{1} | Ψ_{1} 〉 + c_{2} | Ψ_{2} 〉$
kann durch Multiplikation mit dem entsprechenden Bra zu $〈 Ψ_{1} | c_{ω} 〉 = c_{1} 〈 Ψ_{1} | Ψ_{1} 〉 + c_{2} 〈 Ψ_{1} | Ψ_{2} 〉 = c_{1} 〈 Ψ_{1} | Ψ_{1} 〉$
umgeformt werden, und damit ergibt sich: $c_{1} - \frac{Σ_{j = 1}^{M} Ψ_{1} (x_{j}, y_{j}) c_{ω}^{j}}{Σ_{j = 1}^{M} Ψ_{1} {(x_{j}, y_{j})}^{2}}$
Dies bedeutet, dass auf Grund einer Messung und Kenntnis über das Modenprofil einer Eigenmode deren Amplitude A_k und Phase Φ_k berechnet werden können, ohne dass weiteres Wissen über die anderen entarteten Eigenmoden vorhanden sein muss. Dies wurde hier für genau zwei entartete Eigenmoden gezeigt, gilt aber auch für mehr als zwei entartete Eigenmoden, solange diese Eigenmoden auf dem Messraster orthogonal sind. Dementsprechend ist auch ein Datenfluss möglich, wie er in 30 gezeigt ist.
Sofern die Messpositionen so gewählt sind, dass die entarteten Eigenmoden auf ihm orthogonal sind, kann Amplitude A_k und Phase Φ_k für jede Eigenmode getrennt bestimmt werden.
Wie bereits gezeigt, können die Amplituden A_k und Phasen Φ_k auch direkt aus einer Fourier-Transformation bestimmt werden, das heißt, eine explizite Bandpassfilterung ist nicht notwendig. Aus der in Gleichung (1) bereits gezeigten Fourier-Transformation ΔD_j(ω) des Abstandssignals Δd_j(ω), $Δ D_{j} (ω) = Σ_{k = 1}^{N} \sqrt{\frac{2}{π}} A_{k} Ψ_{k} (x_{j}, y_{j}) [e^{i ϕ_{k}} δ (ω + ϕ_{k}) + e^{i ϕ_{k}} δ (ω - ϕ_{k})]$
ergeben sich nämlich (im nicht-entarteten Fall) direkt alle Amplituden A_k und Phasen Φ_k, indem einfach an verschiedenen Frequenzen der Fourier-Transformation „nachgesehen“ wird. Im nicht-entarteten Fall ergibt sich damit der Datenfluss aus 31. Bei der Verwendung einer Fouriertransformation zur Bestimmung der Amplituden A_k und Phasen Φ_k kann auf explizite Bandpassfilter verzichtet werden.
Die Modifikationen im Fall entarteter Eigenmoden sind vollkommen analog zum bisher behandelten. Es ergibt sich im allgemeinen Fall, also für beliebige Wahl der Messpositionen, der Datenfluss aus 32.
Durch eine geeignete Wahl der Messposition kann erreicht werden, die die Eigenmoden auch auf dem Messraster orthogonal sind, so dass eine getrennte Auswertung der einzelnen Moden möglich ist. Dies ist in 33 dargestellt.
34 bis 36 zeigen jeweils schematische Ansichten einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems 200F. Das optische System 200F umfasst einen wie zuvor erwähnten Spiegel 100 mit einer Spiegelnutzfläche 130 und einem Sensorrahmen 202. An dem Spiegel 100 sind Targets 204, insbesondere Interferometertargets, angebracht. Die Targets 204 können Spiegel sein. Die Targets 204 können rückseitig oder vorderseitig an dem Spiegel 100 angebracht sein. Die Targets 204 sind jedoch außerhalb der Spiegelnutzfläche 130 platziert.
Pro Spiegel 100 werden sechs Interferometer (nicht gezeigt) verwendet, um die sechs Starrkörperfreiheitsgrade regeln zu können. Mit Hilfe von Messstrahlen 206, die in den 34 und 35 mit gestrichelten Linien dargestellt sind, werden die Targets 204 angemessen.
Diese Interferometer müssen hochgenau sein, da sie große Abstandsveränderungen messen können müssen. „Groß“ bedeutet hier wenige Mikrometer, wohingegen die zuvor beschriebene Messanordnung 142A, 142B mit Amplituden von mehreren Dutzend Pikometern umgehen kann. Diese Interferometer zur Regelung der Starrkörperfreiheitsgrade sind also deutlich aufwendiger als die zusätzlichen Interferometer 134 zum Anmessen der Spiegelnutzfläche 130.
Wie die 35 zeigt, messen die zusätzlichen Interferometer 134 mit ihren Messstrahlen 136, die in den 35 und 36 mit durchgezogenen Linien dargestellt sind, Punkte auf der Spiegelnutzfläche 130 an. Die eigentlichen Interferometer 134 sind in den 35 und 36 nicht gezeigt. Diese Interferometer 134 können ungenauer sein als die Interferometer zum Anmessen der Targets 204, weil sie nur Relativbewegungen, die eine relativ hohe Frequenz besitzen, messen können müssen. Insbesondere fallen Drifteffekte nicht ins Gewicht.
Grundsätzlich ist es möglich, auf die Interferometer zum Anmessen der Targets 204 zu verzichten, wie es in der 36 angedeutet ist, da die Messanordnungen 142A, 142B mit den Interferometern 134 dieselbe Information liefern können. Dies gilt, sofern mindestens sechs Interferometer 134 beziehungsweise Messanordnungen 142A, 142B vorgesehen sind. Sind beispielsweise nur vier Messanordnungen 142A, 142B beziehungsweise vier Interferometer 134 vorgesehen, so müssten zwei weitere die Targets 204 anmessende Interferometer vorhanden sein, um die sechs Starrkörperfreiheitsgrade ausmessen zu können.
Die relevante Information für die Ausmessung der Starrkörperfreiheitsgrade ist die „Null-Frequenz-Komponente“ des Messsignals beziehungsweise die Komponente mit einer kleinen Frequenz, beispielsweise kleiner als 10 Hz. Diese „Null-Frequenz-Komponente“ kann dann direkt als Eingabe für eine Regelung der Starrkörperfreiheitsgrade verwendet werden.
Dieses bedingt jedoch, dass die Interferometer 134 die Genauigkeitsanforderungen der Interferometer zum Anmessen der Targets 204 erfüllen müssen, obwohl sie diese Genauigkeitsanforderungen schwieriger erreichen können, da sie beispielsweise nicht die auf Genauigkeitsanforderungen optimierten Targets 204 verwenden können, sondern sich mit der gekrümmten Spiegelnutzfläche 130 des Spiegels 100 begnügen müssen.
37 zeigt in einem Flussdiagramm die Auswertung der Messergebnisse wie schon zuvor erläutert. In der 37 wird der Starrkörperfreiheitsgrad „Rotation“ mit Ro bezeichnet. Der Starrkörperfreiheitsgrad „Translation“ wird mit Tr bezeichnet. Bei der Auswertung der Messergebnisse werden beispielsweise zwei Bandpassfilter sowie ein Tiefpassfilter verwendet, wobei das Tiefpassfilter zur Extraktion der „Null-Frequenz-Komponente“, also zur Extraktion der Starrkörperfreiheitsgrade Translation Tr und Rotation Ro, vorgesehen ist.
38 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems 200F. Das optische System 200F umfasst zumindest einen, bevorzugt jedoch mehrere Spiegel 100, einen Sensorrahmen 202 und eine beliebige Anzahl von Messanordnungen 142A, 142B zum Anmessen der gekrümmten Spiegelnutzfläche 130 des Spiegels 100.
Rückseitig an dem Spiegel 100, das heißt der Spiegelnutzfläche 130 abgewandt, sind Aktoren 208, 210, 212, 214 angebracht. Die Aktoren 208, 210, 212, 214 können auch als Aktuatoren oder Stellelemente bezeichnet werden. Die Aktoren 208, 210, 212, 214 können auf den Spiegel 100 aufgeklebt sein. Die Aktoren 208, 210, 212, 214 können Piezoelemente umfassen. Die Aktoren 208, 210, 212, 214 können Piezoaktoren sein. Auch jedes der anderen zuvor beschriebenen optischen Systeme 200A, 200B, 200C, 200D, 200E kann derartige Aktoren 208, 210, 212, 214 umfassen.
Die Aktoren 208, 210, 212, 214 sind dazu eingerichtet, auf den Spiegel 100 Kräfte und/oder Biegemomente aufzubringen, um diesen lokal elastisch zu verformen. Hierdurch ist es mit Hilfe der Aktoren 208, 210, 212, 214 möglich, schwingungsbedingten Verformungen der Spiegelnutzfläche 130 entgegenzuwirken und die mit Hilfe der Messanordnung 142A, 142B bestimmten Schwingungen oder Oszillationen des Spiegels 100 beziehungsweise der Spiegelnutzfläche 130 zu dämpfen. Dies trifft auch für die Spiegel M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11 der anderen optischen Systeme 200A, 200B, 200C, 200D, 200E zu.
Das optische System 200F umfasst - wie auch die optischen Systeme 200A, 200B, 200C, 200D, 200E - eine Steuereinrichtung 216 zum Ansteuern der Aktoren 208, 210, 212, 214. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Steuereinrichtung 216 die Aktoren 208, 210, 212, 214 mit einer Spannung beaufschlagt beziehungsweise bestromt.
Ferner ist eine Auswerteeinrichtung 218 zum Auswerten der Messignale der Messanordnungen 142A, 142B vorgesehen. Auch die optischen Systeme 200A, 200B, 200C, 200D, 200E können eine derartige Auswerteeinrichtung 218 aufweisen. Die Auswerteeinrichtung 218 nimmt die zuvor erwähnten Berechnungen zum Erhalt der Amplitude A_k und der Phase Φ_k vor. Hierzu umfasst die Auswerteeinrichtung 218 eine Rechnereinheit 220. Die Auswerteeinrichtung 218 kommuniziert mit der Steuereinrichtung 216, um die Aktoren 208, 210, 212, 214 derart anzusteuern, dass Schwingungen des Spiegels 100 gedämpft werden.
Für den Fall, dass eine Lageregelung des Spiegels 100 vorgesehen ist, kann dieser mit Hilfe nicht gezeigter weiterer Aktoren basierend auf den sechs erfassten Freiheitsgraden justiert werden. Das heißt, der gesamte Spiegel 100 kann von seiner Ist-Lage in eine Soll-Lage verbracht werden. Die Soll-Lage kann zeitlich variabel sein.
39 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Verfahren zum Bestimmen der Lage des Spiegels 100 beziehungsweise der Spiegelnutzfläche 130. Das Verfahren fasst die vorgehend beschriebenen Berechnungs- und Auswertevorgänge zusammen.
Bei dem Verfahren wird in einem Schritt S10 zumindest ein Parameter Ψ_k, ω_k aus einem mechanischen Modell des Spiegels 100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11 bereitgestellt. Das mechanische Modell kann auch als virtuelles Modell bezeichnet werden. Beispielsweise ist das mechanische Modell ein CAD-Modell (Engl.: Computer Aided Design). Die Parameter können beispielsweise die Eigenfrequenzen ω_k und/oder die Modenprofile Ψ_k von N Eigenmoden umfassen, wobei k = 1,...N. Der zumindest eine Parameter T_k, ω_k, kann auch auf einer gesonderten Messung an dem jeweiligen Spiegel 100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11 basieren. Diese gesonderte Messung findet nicht während des normalen Betriebs des optischen Systems 200A, 200B, 200C, 200D, 200E, 200F statt, sondern zum Beispiel nach dessen Fertigung oder Integration. In anderen Worten kann das mechanische Modell freie Parameter, die durch eine hier nicht weiter dargestellte Messung bestimmt werden, enthalten.
In einem Schritt S20 wird die zeitliche Veränderung des Abstands Δd(t) des Punkts A, A' der gekrümmten Spiegelnutzfläche 130 des Spiegels 100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11 interferometrisch erfasst. „Interferometrisch“ heißt dabei mit Hilfe zumindest eines Interferometers 134 beziehungsweise einer Messanordnung 142A, 142B.
In einem Schritt S30 werden die Amplitude A_k und die Phase Φ_k der N Eigenmoden aus der zeitlichen Veränderung des Abstands Δd(t) und dem zumindest einen Parameter Ψ_k, ω_k ermittelt beziehungsweise berechnet, um die Lage des Spiegels 100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11 zu bestimmen. Dies erfolgt mit Hilfe der Auswerteeinrichtung 218 beziehungsweise der Rechnereinheit 220.
In dem Schritt S30 wird die Lage des Spiegels 100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11 bevorzugt dadurch bestimmt, dass die Amplitude A_k und die Phase Φ_k der N Eigenmoden aus dem mechanischen Modell berechnet werden. Dieses kann beispielsweise mittels eines Least-Square-Fits geschehen.
In einem Schritt S40 können die Aktoren 208, 210, 212, 214 basierend auf der Amplitude A_k und der Phase Φ_k der N Eigenmoden derart angesteuert werden, dass die Amplitude A_k reduziert wird. Durch das Reduzieren oder Verringern der Amplitude A_k, wird die Schwingung gedämpft. Für den Fall, dass das Verfahren den Schritt S40 aufweist, kann das Verfahren auch als Verfahren zum Dämpfen von Spiegelschwingungen eines Spiegels 100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11 eines optischen Systems 200A, 200B, 200C, 200D, 200E, 200F bezeichnet werden.
Insbesondere werden in dem Schritt S40 aus mindestens einer in dem Schritt S30 bestimmten Amplitude A_k und Phase Φ_k von der Steuereinrichtung 216 Anweisungen zum Ansteuern der Aktoren 208, 210, 212, 214 generiert. Diese Anweisungen sind insbesondere derart, dass die Amplitude A_k dadurch verringert, die Schwingung also gedämpft wird. Die Aktoren 208, 210, 212, 214 verformen oder deformieren dabei die Spiegelnutzfläche 130. Diese Deformation wirkt der Amplitude A_k entgegen, so dass die Amplitude A_k verkleinert oder reduziert wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

1: Projektionsbelichtungsanlage
2: Beleuchtungssystem
3: Lichtquelle
4: Beleuchtungsoptik
5: Objektfeld
6: Objektebene
7: Retikel
8: Retikelhalter
9: Retikelverlagerungsantrieb
10: Projektionsoptik
11: Bildfeld
12: Bildebene
13: Wafer
14: Waferhalter
15: Waferverlagerungsantrieb
16: Beleuchtungsstrahlung
17: Kollektor
18: Zwischenfokusebene
19: Umlenkspiegel
20: erster Facettenspiegel
21: erste Facette
22: zweiter Facettenspiegel
23: zweite Facette
100: Spiegel
100': Spiegel
102: Linie
104: Linie
106: Linie
108: Linie
110: Linie
112: Linie
114: Linie
116: Messposition
118: Messposition
120: Messposition
122: Messposition
124: Messposition
126: Messposition
128: Messposition
130: Spiegelnutzfläche
132: Nutzwellenfront
134: Interferometer
136: Messstrahl
138A: Strahlformungseinheit
138B: Strahlformungseinheit
140: Zwischenfokus
142A: Messanordnung
142B: Messanordnung
144: optische Achse
146: Fokus
148: Reflektorspiegel
150: binäres Gitter
152: Blazegitter
200A: optisches System
200B: optisches System
200C: optisches System
200D: optisches System
200E: optisches System
200F: optisches System
202: feste Referenz/Sensorrahmen
204: Target
206: Messstrahl
208: Aktor
210: Aktor
212: Aktor
214: Aktor
216: Steuereinrichtung
218: Auswerteeinrichtung
220: Rechnereinheit
A: Punkt
A': Punkt
Ak: Amplitude
B: Bereich
M1: Spiegel
M2: Spiegel
M3: Spiegel
M4: Spiegel
M5: Spiegel
M6: Spiegel
M7: Spiegel
M8: Spiegel
M9: Spiegel
M10: Spiegel
M11: Spiegel
Ro: Rotation
S1: Lichtstrahl
S2: Lichtstrahl
S10: Schritt
S20: Schritt
S30: Schritt
S40: Schritt
Tr: Translation
x: x-Richtung
y: y-Richtung
z: z-Richtung
α: Winkel
Φk: Phase
Δd: Weglängenunterschied
Δx: Abstand
Δz: Höhenprofil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008009600 A1 [0060, 0064]
US 20060132747 A1 [0062]
EP 1614008 B1 [0062]
US 6573978 [0062]
DE 102017220586 A1 [0067]
US 20180074303 A1 [0081]
DE 102019219209 A1 [0123]

Claims

Optisches System (200A, 200B, 200C, 200D, 200E, 200F) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1), aufweisend einen Spiegel (100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11) mit einer gekrümmten Spiegelnutzfläche (130), und eine Messanordnung (142A) zum Bestimmen einer Lage des Spiegels (100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11), wobei die Messanordnung (142A) ein Interferometer (134) und eine Strahlformungseinheit (138A) aufweist, die dazu eingerichtet ist, einen Messstrahl (136) des Interferometers (134) derart zu formen, dass Lichtstrahlen (S1, S2) des Messstrahls (136) in jedem Punkt eines Bereichs (B), in dem der Messstrahl (136) auf die Spiegelnutzfläche (130) auftrifft, senkrecht zu der Spiegelnutzfläche (130) orientiert sind.
Optisches System nach Anspruch 1, wobei die Strahlformungseinheit (138A) ein refraktives, ein reflektives oder ein diffraktives optisches Element ist.
Optisches System nach Anspruch 2, wobei die Strahlformungseinheit (138A) für den Fall, dass diese ein refraktives optisches Element ist, in unterschiedlichen Raumrichtungen eine unterschiedliche Brechkraft aufweist.
Optisches System (200A, 200B, 200C, 200D, 200E, 200F) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1), aufweisend einen Spiegel (100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11) mit einer gekrümmten Spiegelnutzfläche (130), und eine Messanordnung (142A) zum Bestimmen einer Lage des Spiegels (100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11), wobei die Messanordnung (142B) ein Interferometer (134) und eine Strahlformungseinheit (138B) aufweist, die dazu eingerichtet ist, einen Messstrahl (136) des Interferometers (134) derart zu formen, dass der Messstrahl (136) auf einen Punkt (A, A') der Spiegelnutzfläche (130) fokussiert ist.
Optisches System nach Anspruch 4, wobei die Strahlformungseinheit (138B) ein refraktives, ein reflektives oder ein diffraktives optisches Element ist.
Optisches System nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Messanordnung (142B) einen Reflektorspiegel (148) aufweist, der dazu eingerichtet ist, den von der Spiegelnutzfläche (130) reflektierten Messstrahl (136) zurück zu der Spiegelnutzfläche (130) zu reflektieren.
Optisches System nach Anspruch 6, wobei der Reflektorspiegel (148) zwischen dem Interferometer (134) und der Strahlformungseinheit (138B) angeordnet ist.
Optisches System nach Anspruch 4, wobei die Messanordnung (142B) derart angeordnet ist, dass der Messstrahl (136) senkrecht auf die Spiegelnutzfläche (130) auftrifft und so bei einer Reflektion an der Spiegelnutzfläche (130) in sich zurückläuft.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1-8, wobei das optische System (200A, 200B, 200C, 200D, 200E, 200F) ferner eine feste Referenz (202), insbesondere einen Sensorrahmen, aufweist, welche die Messanordnung (142A, 142B) trägt, wobei die Spiegelnutzfläche (130) der festen Referenz (202) zugewandt angeordnet ist.
Optisches System nach Anspruch 9, wobei das optische System (200A, 200B, 200C, 200D, 200E, 200F) ferner eine Vielzahl von Spiegeln (100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11) aufweist, wobei die Spiegel (100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11) derart angeordnet sind, dass die feste Referenz (202) bezüglich der Spiegel (100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11) innenliegend angeordnet ist.
Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem optischen System (200A, 200B, 200C, 200D, 200E, 200F) nach einem der Ansprüche 1-10.
Verfahren zum Bestimmen einer Lage eines Spiegels (100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11) eines optischen Systems (200A, 200B, 200C, 200D, 200E, 200F), mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen (S10) zumindest eines Parameters (Ψ_k, ω_k) aus einem mechanischen Modell des Spiegels (100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11), b) interferometrisches Erfassen (S20) einer zeitlichen Veränderung eines Abstands (Δd(t)) eines Punkts (A, A') einer gekrümmten Spiegelnutzfläche (130) des Spiegels (100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11), und c) Ermitteln (S30) einer Amplitude A_k und einer Phase Φ_k von N Eigenmoden, wobei k = 1,...N, aus der zeitlichen Veränderung des Abstands (Δd(t)) und dem zumindest einen Parameter (Ψ_k, ω_k), um die Lage des Spiegels (100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11) zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei in dem Schritt c) die Lage des Spiegels (100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11) dadurch bestimmt wird, dass die Amplitude A_k und die Phase Φ_k der N Eigenmoden aus dem mechanischen Modell berechnet werden.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei in dem Schritt b) eine zeitliche Veränderung eines Abstands (Δd(t)) einer Vielzahl von Punkten (A, A') der gekrümmten Spiegelnutzfläche (130) des Spiegels (100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11) interferometrisch erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-14 ferner aufweisend den folgenden Schritt: d) Ansteuern (S40) von an dem Spiegel (100, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11) vorgesehener Aktoren (208, 210, 212, 214) basierend auf der Amplitude A_k und der Phase Φ_k der N Eigenmoden derart, dass die Amplitude A_k reduziert wird.