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Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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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.
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Das Beleuchtungssystem kann einen ersten Facettenspiegel, insbesondere einen Feldfacettenspiegel, und einen zweiten Feldfacettenspiegel, insbesondere einen Pupillenfacettenspiegel, aufweisen, der Facetten des ersten Facettenspiegels in eine Feldebene, in der die Maske platziert ist, abbildet. Nach einer gewissen Zeit des Betriebs der Lithographieanlage kann es erforderlich sein, den ersten Facettenspiegel auszutauschen. Beispielsweise kann eine von einer EUV-Lichtquelle ausgehende Zinnverunreinigung einen Austausch des ersten Facettenspiegels erforderlich machen. Dieser Spiegelaustausch, „Spiegelswap“ oder „Swap“ kann dazu führen, dass die Facetten des ausgetauschten ersten Facettenspiegels gegenüber dem auszutauschenden Facettenspiegel verlagert sind. Dies kann eine unerwünschte Verschiebung eines Objektfelds in der Feldebene zur Folge haben. Dies gilt es zu verhindern.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zum Montieren eines Facettenspiegels bereitzustellen.
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Demgemäß wird ein Verfahren zum Montieren eines Facettenspiegels eines optischen Systems, bei dem Facetten des Facettenspiegels auf eine Feldebene des optischen Systems abgebildet werden, vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: a) Bestimmen von Positionen der Facetten des Facettenspiegels relativ zu Schnittstellen des Facettenspiegels, mit deren Hilfe der Facettenspiegel an eine Tragstruktur anbindbar ist, b) Berechnen einer Ist-Position eines sich für den Facettenspiegel ergebenden Objektfelds des optischen Systems in der Feldebene, und c) Anordnen von Abstandshaltern zwischen den Schnittstellen und der Tragstruktur derart, dass das Objektfeld in der Feldebene von der berechneten Ist-Position in eine Soll-Position verbracht wird.
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Dadurch, dass es durch eine geeignete Anordnung und Auswahl der Abstandshalter möglich ist, das Objektfeld in der Feldebene in die Soll-Position zu verbringen, kann auf eine aufwendige Justierung anderer optischer Elemente oder Spiegel des optischen Systems verzichtet werden.
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Das optische System ist insbesondere eine Beleuchtungsoptik oder ein Teil einer Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie. Das optische System kann eine beliebige Anzahl an optischen Elementen aufweisen. Beispielsweise umfasst das optische System einen ersten Facettenspiegel oder Feldfacettenspiegel und einen zweiten Facettenspiegel oder Pupillenfacettenspiegel. Dabei bildet der zweite Facettenspiegel Facetten, insbesondere Feldfacetten, des ersten Facettenspiegels auf die Feldebene ab. Das vorliegende Verfahren betrifft insbesondere die Montage oder einen Austausch des ersten Facettenspiegels oder Feldfacettenspiegels. Das heißt, der Facettenspiegel kann auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet werden. Somit sind die Begriffe „Facettenspiegel“ und „Feldfacettenspiegel“ hinsichtlich des Verfahrens vorliegend beliebig gegeneinander tauschbar. Der Facettenspiegel umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Facetten, insbesondere von Feldfacetten. Beispielsweise kann der Facettenspiegel etwa 300 Facetten umfassen. Jede Facette für sich kann verkippbar sein.
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Die Feldebene kann auch als Bildebene bezeichnet werden. In der Feldebene ist eine Photomaske oder ein Retikel angeordnet, dessen Struktur mit Hilfe einer dem optischen System nachgeschalteten Projektionsoptik auf einen Wafer oder dergleichen abgebildet wird. Wie zuvor erwähnt, ist das Verfahren bevorzugt zum Austausch eines Feldfacettenspiegels des optischen Systems beziehungsweise der Beleuchtungsoptik geeignet. Alternativ kann das Verfahren jedoch auch für jedes andere optische Element und insbesondere für jeden anderen Facettenspiegel eingesetzt werden.
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Unter der „Position“ der Facetten relativ zu den Schnittstellen sind vorliegend insbesondere die Koordinaten der Facetten in einem von einer x-Richtung, einer y-Richtung und einer z-Richtung aufgespannten Koordinatensystem relativ zu den Schnittstellen zu verstehen. „Relativ zueinander“ bedeutet vorliegend beispielsweise, dass die Koordinaten jeder Facette in Bezug auf jede Schnittstelle bekannt sind. Die Schnittstellen können auch als Interfaces bezeichnet werden. Mit Hilfe der Schnittstellen kann der Facettenspiegel an die Tragstruktur angekoppelt sein. Die Tragstruktur kann beispielsweise ein sogenannter Hexapod sein.
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Der Facettenspiegel weist vorzugsweise sechs Freiheitsgrade, nämlich drei translatorische Freiheitsgrade 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 Facettenspiegels sind dessen Koordinaten oder die Koordinaten eines an dem Facettenspiegel vorgesehenen Messpunkts bezüglich der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung zu verstehen. Unter der „Orientierung“ des Facettenspiegels ist vorliegend dessen Verkippung bezüglich der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung zu verstehen. Unter der „Lage“ des Facettenspiegels ist demgemäß sowohl dessen Position als auch dessen Orientierung zu verstehen.
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Mit Hilfe von an den Schnittstellen vorgesehenen Abstandshaltern oder Spacern kann der Facettenspiegel in jedem seiner sechs Freiheitsgrade justiert werden. Es sind insbesondere sechs Schnittstellen vorgesehen. Jeder Freiheitsgrad ist durch alle Schnittstellen eindeutig bestimmt. Unter „Justieren“ oder „Ausrichten“ ist vorliegend zu verstehen, dass der Facettenspiegel von einer Ist-Lage in eine Soll-Lage verbracht werden kann. Die Ist-Lage und die Soll-Lage können errechnet werden. In der Soll-Lage des Facettenspiegels befindet sich das Objektfeld in der Feldebene in seiner Soll-Position. Vorzugsweise umfasst der Facettenspiegel einen Spiegelrahmen, an dem die Schnittstellen vorgesehen sind.
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Das Berechnen der Ist-Position des sich für den Facettenspiegel ergebenden Objektfelds in der Feldebene erfolgt vorzugsweise anhand der in dem Schritt a) erfassten Positionsbeziehung der Facetten zu den Schnittstellen. Das Berechnen kann beispielsweise mit Hilfe einer Recheneinheit erfolgen. Die Ist-Position kann auch als effektive Feldposition oder berechnete Feldposition bezeichnet werden. Jede Facette wird mit einem Einzelfeld in die Feldebene abgebildet. Eine rechnerische Überlagerung dieser Einzelfelder ergibt das in der Feldebene angeordnete virtuelle Objektfeld. Die Ist-Position ist somit eine errechnete virtuelle Position des Objektfelds, die sich für den Facettenspiegel ergäbe, sofern dieser ohne die zuvor erwähnten Abstandshalter in das optische System eingebaut werden würde. In diesem Fall würde sich das Objektfeld in der Ist-Position und nicht in der Soll-Position befinden. Die Ist-Position des Objektfelds wird insbesondere als Mittelung der Einzelfelder der Facetten errechnet.
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Das Anordnen der Abstandshalter zwischen den Schnittstellen und der Tragstruktur kann ein Berechnen und/oder Fertigen beziehungsweise Auswählen geeigneter Abstandshalter umfassen. Die Abstandshalter können scheibenförmig sein. Die Abstandshalter können auch als Spacer bezeichnet werden. Das Anordnen der Abstandshalter kann auch als „Spacern“ bezeichnet werden. Die Abstandshalter werden fest mit der jeweiligen Schnittstelle verbunden. An jeder der Schnittstellen wird ein Abstandshalter vorgesehen.
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Wie zuvor erwähnt, ist jeder Freiheitsgrad durch alle Schnittstellen eindeutig bestimmt. Ergibt beispielsweise ein Korrekturrezept, dass zum Verbringen des Facettenspiegels von der Ist-Lage in seine Soll-Lage eine reine translatorische Bewegung entlang der x-Richtung erforderlich ist, so wird für jede Schnittstelle ein geeigneter Abstandshalter errechnet, so dass alle Abstandshalter zusammen für die Verlagerung entlang der x-Richtung sorgen. So definieren alle Abstandshalter zusammen den translatorischen Freiheitsgrad entlang der x-Richtung. Analoges gilt für alle anderen Freiheitsgrade.
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Die Abstandshalter sind unterschiedlich. „Unterschiedlich“ kann unterschiedlich dick oder unterschiedlich geformt, beispielsweise keilförmig, bedeuten. Insbesondere werden für jede Schnittstelle individuell gefertigte oder individuell ausgewählte Abstandshalter verwendet, die es ermöglichen, den Facettenspiegel derart zu positionieren, dass dieser sich in seiner Soll-Lage befindet, so dass sich das Objektfeld in der Feldebene innerhalb eines zulässigen Toleranzbereichs in seiner Soll-Position befindet.
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Gemäß einer Ausführungsform werden in dem Schritt a) Positionen von an einem Spiegelrahmen des Facettenspiegels vorgesehenen Anschlagsflächen relativ zu den an dem Spiegelrahmen vorgesehenen Schnittstellen bestimmt.
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Die Anschlagsflächen sind vorzugsweise als ebene Flächen ausgebildet. Insbesondere können die Anschlagsflächen innenseitig an dem Spiegelrahmen vorgesehen sein. Mit Hilfe der Anschlagsflächen ist es möglich, Montageplatten für die Facetten positionsgenau an dem Spiegelrahmen zu platzieren. Die Schnittstellen sind vorzugsweise außenseitig an dem Spiegelrahmen platziert. Zum Bestimmen der Positionen werden vorzugsweise die Koordinaten in der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung sowohl der Anschlagsflächen als auch der Schnittstellen bestimmt. Für die Anschlagflächen sind jedoch auch die Koordinaten in der x-Richtung und der y-Richtung ausreichend.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Bestimmen der Positionen der Anschlagsflächen relativ zu den Schnittstellen mit Hilfe eines taktilen Messverfahrens durchgeführt.
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Alternativ kann auch ein optisches Messverfahren eingesetzt werden. Beispielsweise kann der Spiegelrahmen bei der Fertigung oder bei der Endkontrolle desselben auf einem Messtisch vermessen werden, wobei gleichzeitig die Positionen der Anschlagsflächen und der Schnittstellen miterfasst werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in dem Schritt a) Positionen von an Montageplatten der Facetten vorgesehenen Anschlägen, die zu den Anschlagsflächen korrespondieren, relativ zu einer Referenzplatte bestimmt.
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Die an den Montageplatten vorgesehenen Anschläge können beispielsweise kugelkalottenförmig oder teilzylinderförmig ausgebildet sein. Dass die Anschläge zu den Anschlagsflächen „korrespondieren“, bedeutet vorliegend, dass die Anschläge der Montageplatten in einem montierten Zustand derselben an den Anschlagsflächen des Spiegelrahmens anliegen, so dass die Montageplatten in der x-Richtung und der y-Richtung positionsgenau an dem Spiegelrahmen positioniert werden können. Das Referenzplatte umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Referenzmarkierungen. Die Referenzmarkierungen können beispielsweise Kreise, Punkte, Striche, Kreuze oder dergleichen sein. Insbesondere werden die Positionen der Anschläge relativ zu den Referenzmarkierungen bestimmt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in dem Schritt a) Positionen der Facetten relativ zu der Referenzplatte bestimmt.
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Die Facetten werden an oder auf den Montageplatten montiert. Vorzugsweise werden die Positionen der Facetten bei einer Montage derselben an den Montageplatten relativ zu der Referenzplatte beziehungsweise zu den Referenzmarkierungen bestimmt. Die Referenzplatte kann eine U-förmige Geometrie aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Bestimmen der Positionen der Facetten relativ zu der Referenzplatte mit Hilfe einer Bildverarbeitung, insbesondere einer Kantenerkennung, durchgeführt.
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Vorzugsweise sind die Facetten bogenförmig gekrümmt und weisen seitlich zwei Seitenkanten auf. Bei der Kantenerkennung werden vier Ecken der jeweiligen Facette erfasst.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Bestimmen der Positionen der Anschläge relativ zu der Referenzplatte und/oder das Bestimmen der Positionen der Facetten relativ zu der Referenzplatte mit Hilfe eines optischen Messverfahrens durchgeführt.
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Alternativ kann auch ein taktiles Messverfahren eingesetzt werden. Ein optisches Messverfahren ermöglicht jedoch vorteilhafterweise eine berührungslose Messung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei dem optischen Messverfahren ein von einer oder mehreren Kameras erzeugtes Bildfeld ausgewertet.
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Die Anzahl der Kameras ist beliebig. Beispielsweise sind zwei Kameras vorgesehen, welche zwei Bildfelder erzeugen können. Die Bildfelder können beispielsweise entlang der x-Richtung und der y-Richtung über die Referenzplatte, die Montageplatte und/oder die Facetten verfahren werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in dem Schritt a) anhand der Positionen der Anschläge relativ zu der Referenzplatte und anhand der Positionen der Facetten relativ zu der Referenzplatte Positionen der Facetten relativ zu den Anschlägen bestimmt.
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Das heißt insbesondere, dass für jede Facette deren Relativposition zu jedem der Anschläge bekannt ist. Die Facetten werden vorzugsweise in einer neutralen Mittenposition vermessen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in dem Schritt a) anhand der Positionen der Facetten relativ zu den Anschlägen und anhand der Positionen der Anschlagsflächen relativ zu den Schnittstellen Positionen der Facetten relativ zu den Schnittstellen bestimmt.
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Dies kann durch eine geeignete Verrechnung der erhaltenen Messwerte erfolgen. Dadurch, dass die Position jeder Facette zu jeder Schnittstelle bekannt ist, ist es möglich, den Facettenspiegel derart auszurichten, dass das Objektfeld in seiner Soll-Position zum Liegen kommt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in dem Schritt b) das Berechnen der Ist-Position des Objektfelds anhand der Positionen der Facetten relativ zu den Austauschnittstellen durchgeführt.
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Dadurch, dass die Positionen der Facetten relativ zu den Schnittstellen bekannt sind, ist es möglich, die Ist-Position zu errechnen, welche ein Objektfeld auf der Feldebene hätte, wenn an den Schnittstellen noch keine Spacer oder Abstandshalter vorgesehen sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei oder vor dem Schritt c) ein Korrekturrezept für die Abstandshalter berechnet, wobei die Anwendung des Korrekturrezepts dazu führt, dass das Objektfeld in der Feldebene von der berechneten Ist-Position in die Soll-Position verbracht wird.
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Insbesondere wird das Objektfeld nur virtuell von der Ist-Position in die Soll-Position verbracht. Durch das Anwenden des Korrekturrezepts, gemäß dem geeignete Abstandshalter verbaut werden, ergibt sich bei dem Einbau des Facettenspiegels in das optische System ohne weitere Justage, dass sich das Objektfeld in der Feldebene in seiner Soll-Position befindet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden anhand des Korrekturrezepts die Abstandshalter individuell gefertigt und/oder aus einer Vielzahl von unterschiedlichen bemaßten Abstandshaltern ausgewählt.
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Die Abstandshalter können beispielsweise scheibenförmig sein. Die Abstandshalter können geschliffen werden. Die Abstandshalter können auch eine keilförmige Geometrie aufweisen. Insbesondere kann ein Baukasten vorgehalten werden, der bestimmte Dickeninkremente der Abstandshalter vorhält. Beispielsweise können Abstandshalter mit Dickeninkrementen von ± 5 µm vorgehalten werden. Anhand des Korrekturrezepts werden dann die entsprechenden Abstandshalter ausgewählt und an den Schnittstellen verbaut.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Abstandshalter piezokeramische Aktuatoren, mit deren Hilfe das Korrekturrezept eingestellt wird.
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In diesem Fall kann auf ein Austauschen der Abstandshalter verzichtet werden. „Umfassen“ kann vorliegend bedeuten, dass die Abstandshalter als piezokeramische Aktuatoren ausgebildet sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Facettenspiegel sechs räumliche Freiheitsgrade, wobei jeder Freiheitsgrad mit Hilfe der Schnittstellen eindeutig bestimmt ist.
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Wie zuvor erwähnt, umfasst der Facettenspiegel drei translatorische Freiheitsgrade und drei rotatorische Freiheitsgrade. Jede Schnittstelle beziehungsweise jeder Abstandshalter hat Einfluss auf jeden Freiheitsgrad. Durch eine entsprechende Anordnung der Abstandshalter an den entsprechenden Schnittstellen ist es möglich, den Facettenspiegel in allen sechs Freiheitsgraden derart zu positionieren, dass dieser in einer Soll-Lage liegt. Die Soll-Lage wird errechnet. Sobald der Facettenspiegel in der Soll-Lage liegt, ergibt sich für das Objektfeld in der Feldebene, dass dieses sich in der Soll-Position befindet. Der Facettenspiegel wird über eine Parallelkinematik, insbesondere einen Hexapod, montiert. Dabei wirkt jeder Abstandshalter auf alle sechs Freiheitsgrade. Somit wirkt jede Schnittstelle in eindeutiger Weise auf die Freiheitsgrade. Die Parallelkinematik ist die einleitend genannte Tragstruktur.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Soll-Position von einem auszutauschenden Facettenspiegel vorgegeben.
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Insbesondere wird vor dem Schritt c) ein Facettenspiegel ausgebaut, dessen Facetten auf die Feldebene abgebildet werden, wobei sich dessen Objektfeld in der Feldebene in der Soll-Position befindet. Der Facettenspiegel kann beispielsweise auch schon vor dem Schritt a) ausgebaut werden. Das Objektfeld des auszubauenden Facettenspiegels befindet sich in der Soll-Position. Bei dem Austausch dieses Facettenspiegels ist es mit Hilfe des Verfahrens möglich, den Facettenspiegel zu ersetzen, ohne dass sich die Soll-Position in der Feldebene signifikant ändert.
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„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt einen schematischen Meridionalschnitt einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie;
- 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Beleuchtungsoptik für die Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1;
- 3 zeigt eine schematische Aufsicht einer Ausführungsform eines Facettenspiegels für die Beleuchtungsoptik gemäß 2;
- 4 zeigt eine schematische Detailansicht des Facettenspiegels gemäß 3;
- 5 zeigt ein Vermessen einer Montageplatte des Facettenspiegels gemäß 3;
- 6 zeigt ein Vermessen von Facetten des Facettenspiegels gemäß 3;
- 7 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Messstands zum Vermessen des Facettenspiegels gemäß 3; und
- 8 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Montieren des Facettenspiegels gemäß 3.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
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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 Feldebene 6. Die Feldebene 6 kann auch als Objektebene bezeichnet werden. 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.
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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.
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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 Feldebene 6.
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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 Feldebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Feldebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
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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.
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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, speziell 13,5 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.
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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.
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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.
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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. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Feldebene 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 im auch als Feldfacetten bezeichnet werden können. Von diesen ersten Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
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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.
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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.
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Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung y.
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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 .
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Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
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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.
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Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
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Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Engl.: Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Feldebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
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Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
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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.
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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.
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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 Feldebene 6 und der Bildebene 12.
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Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe Bx, By in x- und y-Richtung x, y auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe Bx, By der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (6x, By) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab 6 bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab B bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
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Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung x, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
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Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung y, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
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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.
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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 .
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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.
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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.
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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.
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Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
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Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
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Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
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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.
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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.
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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 Feldebene 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.
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2 zeigt eine stark vereinfachte schematische Ansicht einer Ausführungsform einer wie zuvor erwähnten Beleuchtungsoptik 4. Die Beleuchtungsoptik 4 ist ein optisches System und kann daher auch als solches bezeichnet werden. Wie zuvor erläutert, umfasst die Beleuchtungsoptik einen ersten Facettenspiegel 20 oder Feldfacettenspiegel, der auch als solcher bezeichnet werden kann, und einen zweiten Facettenspiegel 22 oder Pupillenfacettenspiegel, der auch als solcher bezeichnet werden kann.
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Im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 werden die ersten Facetten 21 (siehe 1) oder Feldfacetten des Facettenspiegels 20 mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels 22 in ein Objektfeld 5 auf der Feldebene 6 abgebildet. Jeder Facette 21 ist ein Einzelfeld zugeordnet. Unter einem „Einzelfeld“ ist vorliegend die Abbildung der jeweiligen Facette 21 in der Feldebene 6 zu verstehen. Die Überlagerung aller Einzelfelder aller Facetten 21 in der Feldebene 6 ergibt das Objektfeld 5. Das Objektfeld 5 weist in der Feldebene 6 eine Soll-Position SP auf. Unter der „Soll-Position SP“ sind vorliegend die Koordinaten des Objektfelds 5 in der Feldebene 6 bezüglich der x-Richtung x und der y-Richtung y zu verstehen.
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Nach einer gewissen Zeit des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage 1 kann es erforderlich sein, den Facettenspiegel 20 auszutauschen. Beispielsweise kann eine von der Lichtquelle 3 ausgehende Zinnverunreinigung einen Austausch des Facettenspiegels 20 erforderlich machen.
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Wie die 2 zeigt, kann der Facettenspiegel 20 gegen einen neuen oder anderen ersten Facettenspiegel 20' oder Feldfacettenspiegel ausgetauscht werden. Dieser Spiegelaustausch, „Spiegelswap“ oder „Swap“ kann dazu führen, dass die Facetten 21 des Facettenspiegels 20' gegenüber dem ausgetauschten Facettenspiegel 20 verlagert sind. Dies kann eine unerwünschte Verschiebung der Beleuchtungsstrahlung 16' und des Objektfelds 5' in der Feldebene 6 zur Folge haben. Das Objektfeld 5' weist dann eine Ist-Position IP auf. Unter der „Ist-Position IP“ sind vorliegend die Koordinaten des Objektfelds 5' in der Feldebene 6 bezüglich der x-Richtung x und der y-Richtung y zu verstehen.
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Diese Verschiebung des Objektfelds 5, 5' kann als Verschiebung der Feldlage bezeichnet werden. Eine Vermeidung dieses Problems durch extrem enge mechanische Fertigungs- und Aufbautoleranzen mit akzeptabler Auswirkung auf die Feldlage ist technisch und wirtschaftlich nicht möglich. Dies gilt es zu verbessern.
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3 zeigt eine schematische Aufsicht einer Ausführungsform eines Facettenspiegels 100. Der Facettenspiegel 100 ist ein Feldfacettenspiegel und kann auch als solcher bezeichnet werden. Der Facettenspiegel 100 kann beispielsweise der zuvor erwähnte Facettenspiegel 20' sein, der gegen den Facettenspiegel 20 getauscht wird. Der Facettenspiegel 100 umfasst einen Spiegelrahmen 102. Dem Facettenspiegel 100 beziehungsweise dem Spiegelrahmen 102 ist ein Koordinatensystem umfassend die x-Richtung x, die y-Richtung y und die z-Richtung z zugeordnet.
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Der Facettenspiegel 100 weist sechs Freiheitsgrade, nämlich drei translatorische Freiheitsgrade, jeweils entlang der x-Richtung x, der y-Richtung y und der z-Richtung z sowie drei rotatorische Freiheitsgrade jeweils um die x-Richtung x, die y-Richtung y und die z-Richtung z auf. Das heißt, eine Position und eine Orientierung des Facettenspiegel 100 können mit Hilfe der sechs Freiheitsgrade bestimmt oder beschrieben werden. Unter der „Position“ des Facettenspiegel 100 sind insbesondere dessen Koordinaten oder die Koordinaten eines an dem Facettenspiegel 100 vorgesehenen Messpunkts bezüglich der x-Richtung x, der y-Richtung y und der z-Richtung z zu verstehen.
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Unter der „Orientierung“ des Facettenspiegel 100 ist insbesondere dessen Verkippung bezüglich der drei Raumrichtungen x, y, z zu verstehen. Das heißt, der Facettenspiegel 100 kann um die x-Richtung x, die y-Richtung y und/oder die z-Richtung z verkippt werden. Hiermit ergeben sich die sechs Freiheitsgrade für die Position und/oder Orientierung des Facettenspiegel 100. Eine „Lage“ des Facettenspiegel 100 umfasst sowohl dessen Position als auch dessen Orientierung.
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Den sechs Freiheitsgrade sind Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 zugeordnet. Jede Schnittstelle 104, 106, 108, 110, 112, 114 hat Einfluss auf jeden Freiheitsgrad. Mit Hilfe mehrerer Abstandshalter 116, 118, 120, 122, 124, 126 (Engl: Spacer), wobei jeder der Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 ein derartiger Abstandshalter 116, 118, 120, 122, 124, 126 zugeordnet ist, lässt sich die Lage des Facettenspiegel 100 justieren oder ausrichten. Die in der 3 gezeigten Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 und Abstandshalter 116, 118, 120, 122, 124, 126 sind nur symbolisch zu verstehen. Tatsächlich sind die Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 und die Abstandshalter 116, 118, 120, 122, 124, 126 nicht, wie in der 3 gezeigt, in einer von der x-Richtung x und der y-Richtung y aufgespannten gemeinsamen Ebene angeordnet.
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Unter „Justage“ oder „Ausrichten“ kann vorliegend ein Verbringen des Facettenspiegels 100 von einer Ist-Lage in eine Soll-Lage verstanden werden. Die Abstandshalter 116, 118, 120, 122, 124, 126 können individuell geschliffen oder aus einem Baukasten mit entsprechend abgestuften Dicken entnommen werden. An den Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 ist eine Tragstruktur 128, insbesondere ein sogenannter Hexapod, montiert. Dabei sind die Abstandshalter 116, 118, 120, 122, 124, 126 zwischen den Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 und der Tragstruktur 128 angeordnet. Auch die Tragstruktur 128 ist, wie die Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 und die Abstandshalter 116, 118, 120, 122, 124, 126, in der 3 nur symbolisch dargestellt. Die Abstandshalter 116, 118, 120, 122, 124, 126 sind fest mit den Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 verbunden.
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Um das oben genannte Problem der Verschiebung der Feldlage bei einem Tausch des Facettenspiegels 100 lösen zu können, werden zunächst die Positionen der Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 erfasst. Dies kann mit Hilfe eines taktilen oder eines optischen Messverfahrens erfolgen. Nach dem Erfassen der Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 sind deren Positionen in dem von der x-Richtung x, der y-Richtung y und der z-Richtung z aufgespannten Koordinatensystem bekannt. Ferner sind auch die Positionen der Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 zueinander bekannt.
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Der Facettenspiegel 100 umfasst eine Vielzahl wie zuvor erläuterter Facetten (nicht gezeigt). Beispielsweise sind etwa 300 Facetten vorgesehen. Die Facetten sind gruppenweise in Blöcken zusammengefasst. Jeder dieser Blöcke umfasst eine Montageplatte 130, von denen in der 3 nur eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Beispielsweise sind zehn Montageplatten 130 vorgesehen, die unterschiedlich groß sein können. Auf den Montageplatten 130 sind die Facetten (nicht gezeigt) montiert. Nachfolgend wird auf nur eine Montageplatte 130 Bezug genommen.
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4 zeigt eine Detailansicht der Montageplatte 130 mitsamt eines Teils des Spiegelrahmens 102. Der Spiegelrahmen 102, der in der 4 nur ausschnittsweise gezeigt ist, umfasst je Montageplatte 130 mehrere, beispielsweise drei, Anschlagsflächen 132, 134, 136. Beispielsweise sind eine erste Anschlagsfläche 132, eine zweite Anschlagsfläche 134 und eine dritte Anschlagsfläche 136 vorgesehen. Die Anschlagsflächen 132, 134, 136 sind als ebene Flächen ausgeführt, die aus dem Spiegelrahmen 102 nach innen in Richtung der Montageplatte 130 ragen. Die Anschlagsflächen 132, 134 liegen jeweils in einer von der y-Richtung y und der z-Richtung z aufgespannten Ebene. Die Anschlagsfläche 136 liegt in einer von der x-Richtung x und der z-Richtung z aufgespannten Ebene.
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Die Montageplatte 130 umfasst zu den Anschlagsflächen 132, 134, 136 korrespondierende Anschläge 138, 140, 142. Die Anschläge 138, 140, 142 können kugelförmig oder halbzylinderförmig ausgebildet sein. Die Anschläge 138, 140, 142 sind in an der Montageplatte 130 vorgesehenen Ausschnitten 144, 146, 148 aufgenommen, so dass diese seitlich nicht über einen jeweiligen Rand der Montageplatte 130 herausragen. Mit Hilfe der Anschlagsflächen 132, 134, 136 und der an diesen anliegenden Anschläge 138, 140, 142 der Montageplatte 130 ist es möglich, die Montageplatte 130 bezüglich der x-Richtung x und der y-Richtung y positionsgenau an oder in dem Spiegelrahmen 102 zu platzieren.
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Die Montageplatte 130 umfasst eine Vielzahl an Montagebohrungen oder Montagedurchbrüchen 150, von denen in der 4 nur einer mit einem Bezugszeichen versehen ist. An oder in den Montagedurchbrüchen 150 werden die nicht gezeigten Facetten montiert. Die Montagedurchbrüche 150 sind musterartig oder rasterförmig gleichmäßig über die Montageplatte 130 verteilt angeordnet.
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Nach oder vor dem Erfassen der Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 werden die Koordinaten der Anschlagsflächen 132, 134, 136 in der x-Richtung x und der y-Richtung y erfasst. Damit ist die Position jeder Anschlagsfläche 132, 134, 136, die räumliche Beziehung der Anschlagsflächen 132, 134, 136 untereinander und deren Positionen relativ zu den Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 bekannt. Das Erfassen der Anschlagsflächen 132, 134, 136 kann taktil oder optisch erfolgen.
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5 zeigt ein Vermessen der Montageplatte 130. Hierzu findet eine Referenzplatte 152 Anwendung, in die die Montageplatte 130 eingelegt wird oder die um die Montageplatte 130 gelegt wird. Die Referenzplatte 152 kann auch als Referenzstruktur bezeichnet werden. Die Referenzplatte 152 umfasst eine Vielzahl von Referenzmarkierungen 154, von denen in der 5 nur eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Referenzmarkierungen 154 können, wie in der 5 gezeigt, Kreise sein. Die Referenzmarkierungen 154 können jedoch auch punktförmig, strichförmig oder kreuzförmig sein. Die Referenzmarkierungen 154 sind rasterartig oder musterförmig angeordnet. Die Referenzplatte 152 selbst kann U-förmig sein.
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Mit Hilfe einer oder mehrerer Kameras 156, 158 werden Bildfelder 160, 162 bereitgestellt, die entlang der x-Richtung x und der y-Richtung y frei positionierbar sind, wie in der 5 mit Hilfe von Pfeilen 164, 166 angedeutet ist. Die Referenzplatte 152 und die Anschläge 138, 140, 142 der Montageplatte 130 können mit Hilfe der Bildfelder 160, 162 erfasst werden. Durch eine Auswertung der Bildfelder 160, 162 ist es möglich, die Position, insbesondere die Koordinaten in der x-Richtung x und der y-Richtung y, der Anschläge 138, 140, 142 relativ zu der Referenzplatte 152 beziehungsweise zu den Referenzmarkierungen 154 und auch der Anschläge 138, 140, 142 zueinander zu erhalten. Zur Auswertung der Bildfelder 160, 162 kann eine Recheneinheit 168 vorgesehen sein.
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6 zeigt ein Vermessen der Position von an der Montageplatte 130 (in der 6 nicht gezeigt) montierten Facetten 170, von denen in der 6 nur eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Das Vermessen der Facetten 170 erfolgt bevorzugt während der Bestückung der Montageplatte 130 mit den Facetten 170.
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Hierzu wird aus den Bildfeldern 160, 162 die jeweilige Position der Facette 170 zu der Referenzplatte 152 beziehungsweise zu den Referenzmarkierungen 154 bestimmt. Insbesondere kann die Positionsbestimmung der Facetten 170 über eine Detektion von Kanten, insbesondere von Seitenkanten, der Facetten 170 erfolgen. Es sind aber auch andere Verfahren möglich. Beispielsweise Kreuzkorrelation von Kamerabildern der Facetten 170.Bei der Messung der Kanten der Facetten 170 werden vier Ecken 172, 174, 176, 178 jeder Facette 170 erfasst. Es sind somit die Koordinaten der Ecken 172, 174, 176, 178 bezüglich der Referenzplatte 152 beziehungsweise der Referenzmarkierungen 154 in der x-Richtung x und der y-Richtung y bekannt. Die Bildfelder 160, 162 werden hierzu in und entgegen der y-Richtung y verfahren.
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Es sind somit die Positionen aller Facetten 170 relativ zu der Referenzplatte 152 beziehungsweise zu den Referenzmarkierungen 154 bekannt. Ferner sind auch die Positionen der Anschläge 138, 140, 142 der Montageplatte 130 relativ zu der Referenzplatte 152 bekannt. Durch eine entsprechende Verrechnung der Koordinaten, beispielsweise mit Hilfe der Recheneinheit 168, können die Positionen aller Facetten 170 relativ zu den Anschlägen 138, 140, 142 der Montageplatte 130 bestimmt werden.
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Wie zuvor erläutert, sind auch die Positionen der Anschlagsflächen 132, 134, 136 relativ zu den Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 bekannt. Dabei ist unerheblich, ob zuerst der Spiegelrahmen 102 oder die Montageplatte 130 vermessen wird. Durch eine geometrisch korrekte Kombination aller erhaltenen Messwerte kann die Position aller Facetten 170 zu den Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 ermittelt werden.
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Jede Facette 170 weist aufgrund von Einbau- und Fertigungstoleranzen Translationsfehler auf. Unter einem „Translationsfehler“ ist vorliegend ein Versatz in der x-Richtung x, der y-Richtung y und/oder der z-Richtung z zu verstehen. Ferner ist jede Facette 170 für sich verkippbar. Ein Kippwinkel der Facetten 170 ist jedoch für die zuvor genannte Vermessung unerheblich. Wie zuvor erwähnt, wird jede Facette 170 grundsätzlich als Einzelfeld in die Feldebene 6 abgebildet. Diese Einzelfelder werden rechnerisch überlagert und als Mittelwert virtuell in die Feldebene 6 abgebildet. Dieser Mittelwert ergibt das Objektfeld 5', das sich in der Ist-Position IP in der Feldebene 6 befindet. Die Ist-Position IP wird somit errechnet.
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Aus den erfassten Messwerten kann somit die mittlere Ist-Position IP des Objektfelds 5' als Überlagerung der Einzelfelder der Facetten 170 in der Feldebene 6 errechnet werden, die sich für den Facettenspiegel 100 zunächst ohne Spacerung der Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 ergäbe. Die Berechnung erfolgt mit Hilfe einer Mittelung der Einzelfelder der Facetten 170. Dieses errechnete Objektfeld 5' gemäß der Ist-Position IP weicht jedoch, wie zuvor erläutert, von dem Objektfeld 5 des auszutauschenden Facettenspiegels 20 ab. Das heißt, dass die errechnete Ist-Position IP des Objektfelds 5' des Facettenspiegels 100 nicht mit der Soll-Position SP übereinstimmt.
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Die Soll-Position SP kann auch mit der Ist-Position IP des auszutauschenden Facettenspiegel 20 übereinstimmen. Das heißt, dass der Facettenspiegel 20 die Soll-Position SP vorgeben kann. Hierdurch ist es möglich, dass bei dem Austausch des Facettenspiegels 20 gegen den Facettenspiegel 100 in der Beleuchtungsoptik 4 vorgenommene Korrekturen, die zum Ausgleich von Fehlern des Facettenspiegels 20 vorgenommen wurden, für den Facettenspiegel 100 übernommen werden können.
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Anschließend werden für die Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 passende Abstandshalter 116, 118, 120, 122, 124, 126 oder Spacer errechnet und gefertigt. Die Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 werden dann so gespacert, dass das die Feldlage, das heißt, das Objektfeld 5 des ausgetauschten Facettenspiegels 20 im Rahmen akzeptabler Grenzen, etwa in einer Größenordnung von 50 µm, des Facettenspiegels 100 erhalten bleibt.
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Mit anderen Worten werden die Abstandshalter 116, 118, 120, 122, 124, 126 derart berechnet und an den Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 eingefügt, dass die Ist-Position IP des Objektfelds 5' des Facettenspiegels 100 in die Soll-Position SP des Objektfelds 5 verbracht wird. Die damit verbundene verbleibende Änderung der Feldlage ist im Austausch des Facettenspiegels 100 für die Funktionalität der Projektionsbelichtungsanlage 1 akzeptabel.
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Die Abstandshalter 116, 118, 120, 122, 124, 126 können auch piezokeramische Aktuatoren sein oder umfassen, mit deren Hilfe das Korrekturrezept eingestellt werden kann. In diesem Fall ist eine individuelle Fertigung oder eine Auswahl geeigneter Abstandshalter 116, 118, 120, 122, 124, 126 verzichtbar.
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Bei der Spacerung der Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 wird ein Mittelwert aller Einzelfelder der Facetten 170 auf seinen nominalen Designwert gestellt. Der nominale Designwert entspricht der Soll-Position SP. Der Nominalwert oder nominale Designwert ist der Wert ohne Toleranzen. Bei einem Austausch des Facettenspiegels 20 ist dadurch sichergestellt, dass die Feldlage im Rahmen akzeptabler Grenzen erhalten bleibt. Wie zuvor erwähnt, kann die Soll-Position SP durch den auszutauschenden Facettenspiegel 20 vorgegeben werden.
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Mit Hilfe der zuvor beschriebenen Vorgehensweise ist eine Erhaltung der Feldlage ohne zusätzliche Justage im Falle eines Spiegeltausches möglich. Es ist kein zusätzlicher Feldlagemessstand erforderlich. Die Messung der Positionen der Facetten 170 auf der Montageplatte 130 lässt sich in ohnehin benötigte Montagestände integrieren. Es ist jedoch eine nahtlose Messkette von den Positionen der Facetten 170 zu den Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 erforderlich.
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7 zeigt eine Ausführungsform eines Messstands 200 zum Vermessen des Facettenspiegels 100. Der Messstand 200 ist geeignet, den gesamten Facettenspiegel 100 mit den Facetten 170 zu vermessen. Der Messstand 200 umfasst einen Messtisch 202, der U-förmig ausgestaltet sein kann.
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Der Messtisch 202 trägt eine Positioniereinrichtung 204 umfassend eine erste Verfahreinheit 206, die ein Verfahren entlang der x-Richtung x und der y-Richtung y ermöglicht, und eine zweite Verfahreinheit 208, die ein Verfahren entlang der z-Richtung z ermöglicht. Die zweite Verfahreinheit 208 trägt eine Kamera 210. An dem Messtisch 202 sind Hexapodschnittstellen 212, 214 zum Anbinden der Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 vorgesehen.
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Mit Hilfe des Messstands 200 ist es möglich, die Positionen der Facetten 170 im fertig aufgebauten Facettenspiegel 100 über Bildverarbeitung, insbesondere Kantendetektion, zu erfassen. Auch hier können dann, wie zuvor erläutert, passende Abstandshalter 116, 118, 120, 122, 124, 126 für die Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 errechnet und gefertigt werden. Allerdings ist dann ein eigener Messstand 200 mit Einrichte- und Kalibrierverfahren erforderlich.
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8 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Montieren oder Austausch des Facettenspiegels 100. Bei dem Verfahren werden in einem Schritt S1 Positionen der Facetten 170 des Facettenspiegels 100 relativ zu den Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 des Facettenspiegels 100 bestimmt, mit deren Hilfe der Facettenspiegel 100 an die Tragstruktur 128 anbindbar ist. Wie zuvor erläutert, erfolgt dieser Schritt S1 mehrstufig in mehreren einzelnen Messschritten.
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In einem Schritt S2 wird die Ist-Position IP des sich für den Facettenspiegel 100 ergebenden Objektfelds 5' des optischen Systems beziehungsweise der Beleuchtungsoptik 4 in der Feldebene 6 errechnet. Diese Position kann auch als effektive Feldlage bezeichnet werden. In einem Schritt S3 werden die Abstandshalter 116, 118, 120, 122, 124, 126 derart zwischen den Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 und der Tragstruktur 128 angeordnet, dass das Objektfeld 5' in der Feldebene 6 von der berechneten Ist-Position IP in die Soll-Position SP verbracht wird.
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In dem Schritt S1 werden die Positionen von an dem Spiegelrahmen 102 des Facettenspiegels 100 vorgesehenen Anschlagsflächen 132, 134, 136 relativ zu den an dem Spiegelrahmen 102 vorgesehenen Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 bestimmt. Dies erfolgt bevorzugt mit Hilfe eines taktilen Messverfahrens. Es kann jedoch auch ein optisches Messverfahren eingesetzt werden. Ferner werden in dem Schritt S1 Positionen von an den Montageplatten 130 der Facetten 170 vorgesehenen Anschlägen 138, 140, 142, die zu den Anschlagsflächen 132, 134, 136 korrespondieren, relativ zu der Referenzplatte 152 bestimmt. Auch dies kann taktil erfolgen. „Korrespondierend“ heißt in diesem Fall, dass die Anschläge 138, 140, 142 an den Anschlagsflächen 132, 134, 136 anliegen, um die Montageplatte 130 positionsgenau platzieren zu können.
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In dem Schritt S1 werden auch Positionen der Facetten 170 relativ zu der Referenzplatte 152 bestimmt. Dies kann optisch mit Hilfe einer Kantenerkennung erfolgen. Grundsätzlich findet für das Bestimmen der Positionen der Anschläge 138, 140, 142 relativ zu der Referenzplatte 152 und/oder das Bestimmen der Positionen der Facetten 170 relativ zu der Referenzplatte 152 bevorzugt ein optisches Messverfahren Anwendung. Hierbei wird ein von einer Kamera 156, 158 erzeugtes Bildfeld 160, 162 ausgewertet.
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Weiterhin werden in dem Schritt S1 anhand der Positionen der Anschläge 138, 140, 142 relativ zu der Referenzplatte 152 und anhand der Positionen der Facetten 170 relativ zu der Referenzplatte 152 Positionen der Facetten 170 relativ zu den Anschlägen 138, 140, 142 bestimmt oder errechnet. Anhand der Positionen der Facetten 170 relativ zu den Anschlägen 138, 140, 142 und anhand der Positionen der Anschlagsflächen 132, 134, 136 relativ zu den Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 ist es möglich, die Positionen der Facetten 170 relativ zu den Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 zu bestimmen.
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In dem Schritt S2 wird das Berechnen der Ist-Position IP des Objektfelds 5' bevorzugt anhand der Positionen der Facetten 170 relativ zu den Schnittstellen 104, 106, 108, 110, 112, 114 durchgeführt. Dies erfolgt durch eine Mittelung. Wie zuvor erwähnt, wird die Ist-Position IP des Objektfelds 5' durch eine Mittelung der Einzelfelder der Facetten 170 in der Feldebene 6 errechnet.
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Bei oder vor dem Schritt S3 wird ein Korrekturrezept für die Abstandshalter 116, 118, 120, 122, 124, 126 berechnet, wobei die Anwendung des Korrekturrezepts dazu führt, dass das Objektfeld 5' in der Feldebene 6 von der berechneten Ist-Position IP in die Soll-Position SP verbracht wird. Anhand des Korrekturrezepts können die Abstandshalter 116, 118, 120, 122, 124, 126 individuell gefertigt werden. Alternativ oder zusätzlich können dieser aus einer Vielzahl von unterschiedlich bemaßten Abstandshaltern 116, 118, 120, 122, 124, 126 ausgewählt werden. Es kann somit ein Baukasten an unterschiedlichen Abstandshaltern 116, 118, 120, 122, 124, 126 bereitgestellt werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Projektionsbelichtungsanlage
- 2
- Beleuchtungssystem
- 3
- Lichtquelle
- 4
- Beleuchtungsoptik/optisches System
- 5
- Objektfeld
- 5'
- Objektfeld
- 6
- Feldebene
- 7
- Retikel
- 8
- Retikelhalter
- 9
- Retikelverlagerungsantrieb
- 10
- Projektionsoptik
- 11
- Bildfeld
- 12
- Bildebene
- 13
- Wafer
- 14
- Waferhalter
- 15
- Waferverlagerungsantrieb
- 16
- Beleuchtungsstrahlung
- 16'
- Beleuchtungsstrahlung
- 17
- Kollektor
- 18
- Zwischenfokusebene
- 19
- Umlenkspiegel
- 20
- erster Facettenspiegel
- 20'
- erster Facettenspiegel
- 21
- erste Facette
- 22
- zweiter Facettenspiegel
- 23
- zweite Facette
- 100
- Facettenspiegel
- 102
- Spiegelrahmen
- 104
- Schnittstelle
- 106
- Schnittstelle
- 108
- Schnittstelle
- 110
- Schnittstelle
- 112
- Schnittstelle
- 114
- Schnittstelle
- 116
- Abstandshalter
- 118
- Abstandshalter
- 120
- Abstandshalter
- 122
- Abstandshalter
- 124
- Abstandshalter
- 126
- Abstandshalter
- 128
- Tragstruktur
- 130
- Montageplatte
- 132
- Anschlagsfläche
- 134
- Anschlagsfläche
- 136
- Anschlagsfläche
- 138
- Anschlag
- 140
- Anschlag
- 142
- Anschlag
- 144
- Ausschnitt
- 146
- Ausschnitt
- 148
- Ausschnitt
- 150
- Montagedurchbruch
- 152
- Referenzplatte
- 154
- Referenzmarkierung
- 156
- Kamera
- 158
- Kamera
- 160
- Bildfeld
- 162
- Bildfeld
- 164
- Pfeil
- 166
- Pfeil
- 168
- Recheneinheit
- 170
- Facette
- 172
- Ecke
- 174
- Ecke
- 176
- Ecke
- 178
- Ecke
- 200
- Messstand
- 202
- Messtisch
- 204
- Positioniereinrichtung
- 206
- Verfahreinheit
- 208
- Verfahreinheit
- 210
- Kamera
- 212
- Hexapodschnittstelle
- 214
- Hexapodschnittstelle
- IP
- Ist-Position
- M1
- Spiegel
- M2
- Spiegel
- M3
- Spiegel
- M4
- Spiegel
- M5
- Spiegel
- M6
- Spiegel
- SP
- Soll-Position
- S1
- Schritt
- S2
- Schritt
- S3
- Schritt
- x
- x-Richtung
- y
- y-Richtung
- z
- z-Richtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008009600 A1 [0060, 0064]
- US 2006/0132747 A1 [0062]
- EP 1614008 B1 [0062]
- US 6573978 [0062]
- DE 102017220586 A1 [0067]
- US 2018/0074303 A1 [0081]
