DE102022203257A1

DE102022203257A1 - Ansteuervorrichtung, optisches system, lithographieanlage und verfahren

Info

Publication number: DE102022203257A1
Application number: DE102022203257.8A
Authority: DE
Inventors: Cornelius Richt
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-04-01
Filing date: 2022-04-01
Publication date: 2023-10-05
Also published as: WO2023186960A1

Abstract

Eine Ansteuervorrichtung (100) zum Ansteuern und zum Vermessen eines Aktuators zum Aktuieren (200) eines optischen Elementes (310) eines optischen Systems (300), mit einer Spannungsmesseinheit (130) zum Bereitstellen einer Messspannung (U), welche indikativ für eine zeitabhängige Spannung (u) des mittels eines auf einem bestimmten Modell (M) basierenden Anregungssignals (y(t)) angesteuerten Aktuators (200) ist, wobei das Anregungssignal (y(t)) zumindest einen sinusförmigen Messsignalanteil zur Vermessung der Impedanz (Z) des Aktuators (200) umfasst, einer Strommesseinheit (140) zum Bereitstellen eines Messstroms (I), welcher indikativ für einen zeitabhängigen Strom (i) des mittels des Anregungssignals (y(t)) angesteuerten Aktuators (200) ist, einer ersten Matched-Filter-Einheit (150) zum Schätzen einer Spannungs-Amplitude (au) und einer zugehörigen Phase (φU) des sich an dem Aktuator (200) ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung der bereitgestellten Messspannung (U) und des bestimmten Modells (M) des Anregungssignals (y(t)), einer zweiten Matched-Filter-Einheit (160) zum Schätzen einer Strom-Amplitude (aI) und einer zugehörigen Phase (φI) des sich an dem Aktuator (200) ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung des bereitgestellten Messstroms (I) und des bestimmten Modells (M) des Anregungssignals (y(t)), und einer Berechnungseinheit (170), welche dazu eingerichtet ist, die Impedanz (Z) des Aktuators (200) basierend auf der geschätzten Spannungs-Amplitude (au), der geschätzten zugehörigen Phase (φU), der geschätzten Strom-Amplitude (aI) und der geschätzten zugehörigen Phase (φI) zu berechnen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern und zum Vermessen eines Aktuators eines optischen Systems, ein optisches System mit einer solchen Ansteuervorrichtung und eine Lithographieanlage mit einem solchen optischen System. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern und zum Vermessen eines Aktuators eines optischen Systems.
Es sind Mikrolithographieanlagen bekannt, die aktuierbare optische Elemente, wie beispielsweise Mikrolinsenarrays oder Mikrospiegelarrays aufweisen. 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.
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. Da die meisten Materialien Licht dieser Wellenlänge absorbieren, müssen bei solchen EUV-Lithographieanlagen reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.
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. Mit aktuierbaren optischen Elementen lässt sich die Abbildung der Maske auf dem Substrat verbessern. Beispielsweise lassen sich Wellenfrontfehler bei der Belichtung, die zu vergrößerten und/oder unscharfen Abbildungen führen, ausgleichen.
Für eine solche Korrektur mittels des optischen Elements bedarf es einer Erfassung der Wellenfront und einer Signalverarbeitung zum Ermitteln einer jeweiligen Position eines optischen Elements, durch welche sich die Wellenfront wie gewünscht korrigieren lässt. Im letzten Schritt wird das Ansteuersignal für ein jeweiliges optisches Element verstärkt und an den Aktuator des optischen Elements ausgegeben werden.
Als Aktuator kann beispielsweise ein PMN-Aktuator (PMN; Blei-Magnesium-Niobate) eingesetzt werden. Ein PMN-Aktuator ermöglicht eine Streckenpositionierung im Sub-Mikrometer-Bereich oder Sub-Nanometer-Bereich. Dabei erfährt der Aktuator, dessen Aktuator-Elemente aufeinandergestapelt sind, durch Anlegen einer Gleichspannung eine Kraft, welche eine bestimmte Längenausdehnung verursacht. Die durch die Gleichspannung oder DC-Spannung (DC; Direct Current) eingestellte Position kann durch ein externes elektromechanisches Übersprechen an den sich prinzipbedingt ergebenden Resonanzstellen des mit der Gleichspannung angesteuerten Aktuators negativ beeinflusst werden. In Folge dieses elektromechanischen Übersprechens ist eine präzise Positionierung nicht mehr stabil einstellbar. Dabei sind die mechanischen Resonanzen umso stärker, je höher die angelegte Gleichspannung ist. Diese Resonanzstellen können sich auch langfristig, zum Beispiel durch Temperaturdrift oder durch Klebedrift, wenn sich die mechanische Anbindung des Klebematerials ändert, oder durch Hysterese oder Alterung ändern. Beispielsweise in diesem Zusammenhang wäre eine Impedanzmessung hilfreich.
Allerdings sind herkömmliche Impedanz-Messeinrichtungen häufig zu kostenintensiv und ferner nicht inline-fähig, d. h. sie können regelmäßig nicht in einer Lithographieanlage eingesetzt werden. Ferner erweisen sich integrierte Impedanz-Messbrücken, welche zumeist für zu hohe Impedanz-Werte ausgelegt sind, für die vorliegende Anwendung in einer Lithographieanlage als nicht geeignet, da der hier interessierende Impedanz-Wertebereich mehrere Größenordnungen umfasst und der interessierende Bereich nur ein Bruchteil des gesamten Bereichs ist.
Außerdem ist bekannt, die Aktuatoren einer Lithographieanlage mittels eines jeweiligen Ansteuersignals anzusteuern, welches einen niederfrequenten Ansteueranteil zur Ansteuerung des Aktuators und einen höherfrequenteren Messsignalanteil zur Vermessung des Aktuators aufweist. Ein solches Ansteuersignal wird herkömmlicherweise mittels einer Endstufe mit einer über die Frequenz einheitlichen Verstärkung verstärkt und als Ansteuerspannung an den Aktuator angelegt.
Die Ansteuerspannung sowie der sich ergebende Strom können dann von anderen Schaltungsteilen gemessen werden. Allerdings sind die gemessenen Signale, dabei im Speziellen der gemessene Strom, einem starken Rauschen unterworfen. Dadurch kann die gewünschte Genauigkeit nicht ohne Weiteres erreicht werden.
Der herkömmliche Ansatz zur Berechnung der Impedanz des Aktuators über der Frequenz ist es, jeweils eine Fourier-Transformation der gemessenen Signale durchzuführen und diese im Anschluss an die Transformation im Frequenzbereich zu teilen. Dieses Vorgehen hat allerdings die folgenden Nachteile: Die Auswertung über die Fourier-Transformation ist wenig robust gegenüber Rauschen. Des Weiteren wird die Fourier-Transformation stets auf dem kompletten Frequenzspektrum durchgeführt, auch wenn das Messsignal nur eine einzelne Frequenz oder einen kleinen Frequenzbereich beinhaltet. Die Auswertung über die Fourier-Transformation erfordert im Speziellen bei niedrigen Frequenzen eine sehr lange Messzeit. Des Weiteren musss die Frequenz des Anregungssignals zu den Frequenzpunkten der Fourier-Transformation beziehungsweise zur Abtastrate des Messsignals passen.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Ansteuerung und Vermessung eines Aktuators eines optischen Systems zu verbessern.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern und zum Vermessen eines Aktuators zum Aktuieren eines optischen Elementes eines optischen Systems vorgeschlagen. Die Ansteuervorrichtung umfasst:

eine Spannungsmesseinheit zum Bereitstellen einer Messspannung, welche indikativ für eine zeitabhängige Spannung des mittels eines auf einem bestimmten Modell basierenden Anregungssignals angesteuerten Aktuators ist, wobei das Anregungssignal zumindest einen sinusförmigen Messsignalanteil zur Vermessung der Impedanz des Aktuators umfasst,
eine Strommesseinheit zum Bereitstellen eines Messstroms, welcher indikativ für einen zeitabhängigen Strom des mittels des Anregungssignals angesteuerten Aktuators ist,
eine erste Matched-Filter-Einheit zum Schätzen einer Spannungs-Amplitude und einer zugehörigen Phase des sich an dem Aktuator ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung der bereitgestellten Messspannung und des bestimmten Modells des Anregungssignals,
eine zweite Matched-Filter-Einheit zum Schätzen einer Strom-Amplitude und einer zugehörigen Phase des sich an dem Aktuator ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung des bereitgestellten Messstroms und des bestimmten Modells des Anregungssignals, und
eine Berechnungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, die Impedanz des Aktuators basierend auf der geschätzten Spannungs-Amplitude, der geschätzten zugehörigen Phase, der geschätzten Strom-Amplitude und der geschätzten zugehörigen Phase zu berechnen.

Durch die Berechnung der Impedanz des Aktuators ermöglicht die vorliegende Ansteuervorrichtung eine schnelle und inline-fähige Ermittlung des Impedanzverhaltens des Aktuators, insbesondere eine Impedanzermittlung des in der Lithographieanlage verbauten Aktuators.
Dabei verzichtet die vorliegende Ansteuervorrichtung zum Vermessen des Aktuators vorteilhafterweise auf die verhältnismäßig langsame Verwendung einer Fourier-Transformation. Demgegenüber erfolgt vorliegend die Anregung des Aktuators unter Verwendung eines Anregungssignals, von welchem das Modell, auf dem das Anregungssignal basiert, bekannt ist. Dieses Modell oder bestimmte Modell ist vorliegend nicht nur dem Signalgenerator zur Generierung des Anregungssignals, sondern auch der ersten Matched-Filter-Einheit und der zweiten Matched-Filter-Einheit bekannt. Dadurch dass der ersten Matched-Filter-Einheit und der zweiten Matched-Filter-Einheit das Modell des Anregungssignals bekannt ist, können die Spannungsamplitude und ihre zugehörige Phase sowie die Stromamplitude und ihre zugehörige Phase schnell und genau geschätzt werden. Basierend auf dieser sehr schnellen und genauen Ermittlung berechnet dann die Berechnungseinheit die Impedanz des Aktuators. Durch die Nutzung des Modells für das vorliegende Schätzen und Berechnen zur Bestimmung der Impedanz wird die herkömmliche Vermessung des gesamten Spektrums und die anschließende Suche nach dem Anregungssignal vorteilhafterweise vermieden.
Basierend auf dem ermittelten Impedanzverhalten des Aktuators können geeignete Abhilfen oder Gegenmaßnahmen, insbesondere eine aktive Inline-Kalibrierung oder Inline-Dämpfung, auch mittels des Ansteuersignals ergriffen werden.
Insbesondere ist das Bereitstellen einer Messspannung durch die Spannungsmesseinheit ausgebildet durch ein Messen oder durch ein Gleichsetzen der Messspannung mit dem Ansteuersignal oder durch ein Ableiten der Messspannung von dem Ansteuersignal für den Fall, dass das Ansteuersignal ein Spannungssignal ist.
Das Bereitstellen eines Messtroms ist insbesondere ausgebildet durch ein Messen oder durch ein Gleichsetzen des Messstroms mit dem Ansteuersignal oder durch ein Ableiten des Messstroms von dem Ansteuersignal für den Fall, dass das Ansteuersignal ein Stromsignal ist.
Der Aktuator ist insbesondere ein kapazitiver Aktuator, beispielsweise ein PMN-Aktuator (PMN; Blei-Magnesium-Niobate) oder ein PZT-Aktuator (PZT; Blei-Zirkonat-Titanate) oder ein LiNbO3-Aktuator (Lithiumniobat). Der Aktuator ist insbesondere dazu eingerichtet, ein optisches Element des optischen Systems zu aktuieren. Beispiele für ein solches optisches Element umfassen Linsen, Spiegel und adaptive Spiegel.
Das optische System ist bevorzugt eine Projektionsoptik der Lithographieanlage oder 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.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Matched-Filter-Einheit dazu eingerichtet, die Spannung-Amplitude und die zugehörige Phase des sich an dem Aktuator ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung der bereitgestellten Messspannung und des bestimmten Modells des Anregungssignals mittels einer Linear-Least-Square-Schätzung zu schätzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Matched-Filter-Einheit dazu eingerichtet, die Linear-Least-Square-Schätzung auf Basis einer Moore-Penrose-Inverse auszuführen, wobei die Moore-Penrose-Inverse Koeffizienten umfasst, welche dazu geeignet sind, eine Übertragungsfunktion der Spannungsmesseinheit zu kompensieren.
Durch die Kompensation der Übertragungsfunktion der Spannungsmesseinheit wird die Bereitstellung des Messspannung genauer und folglich ist die Impedanz des Aktuators noch genauer berechenbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Matched-Filter-Einheit dazu eingerichtet, die Strom-Amplitude und die zugehörige Phase des sich an dem Aktuator ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung des bereitgestellten Messstroms und des bestimmten Modells des Anregungssignals mittels einer Linear-Least-Square-Schätzung zu schätzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Matched-Filter-Einheit dazu eingerichtet, die Linear-Least-Square-Schätzung auf Basis einer Moore-Penrose-Inverse auszuführen, wobei die Moore-Penrose-Inverse Koeffizienten umfasst, welche dazu geeignet sind, eine Übertragungsfunktion der Strommesseinheit zu kompensieren.
Durch die Kompensation der Übertragungsfunktion der Strommesseinheit wird die Bereitstellung des Messstroms genauer und folglich ist die Impedanz des Aktuators noch genauer berechenbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ansteuervorrichtung einen Signalgenerator, welcher dazu eingerichtet ist, das Anregungssignal mit zumindest dem sinusförmigen Messsignalanteil zur Vermessung der Impedanz des Aktuators bereitzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das bestimmte Model des Anregungssignals bestimmt durch die Gleichung: $y (t) = a * sin (2 π f t + φ),$
in welcher y(t) das Anregungssignal, a die Amplitude, f die Frequenz, t die Zeit und φ die Phase bezeichnen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Signalgenerator dazu eingerichtet, das Anregungssignal derart bereitzustellen, dass dieses einen Ansteuersignalanteil zur Einstellung einer bestimmten Position des angesteuerten Aktuators und den sinusförmigen Messsignalanteil zur Vermessung der Impedanz des Aktuators umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das bestimmte Model des Anregungssignals bestimmt durch die Gleichung: $y (t) = O + a * sin (2 π f t + φ),$
in welcher y(t) das Anregungssignal, O den Ansteuersignalanteil, a die Amplitude, f die Frequenz, t die Zeit und φ die Phase bezeichnen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Signalgenerator dazu eingerichtet, das Anregungssignal als ein breitbandiges Anregungssignal mit einer Mehrzahl von sinusförmigen Messsignalanteilen zur gleichzeitigen Vermessung des Aktuators an einer Mehrzahl von unterschiedlichen Frequenzen bereitzustellen.
Hierdurch kann der Aktuator vorteilhafterweise an einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzen vermessen werden und es können entsprechende Maßnahmen für die unterschiedlichen Frequenzen differenziert abgleitet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Berechnungseinheit dazu eingerichtet, die komplexe Impedanz des Aktuators mittels einer Phasenverschiebung zwischen der zur Spannungs-Amplitude zugehörigen Phase und der zur Strom-Amplitude zugehörigen Phase und einem Quotienten zwischen der Spannungs-Amplitude und der Strom-Amplitude zu berechnen. Hierbei wird die komplexe Impedanz aus dem Quotienten der Spannungs-Amplitude und der Strom-Amplitude sowie der Phasendifferenz gebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ansteuervorrichtung eine zwischen den Signalgenerator und dem Aktuator gekoppelte Ansteuereinheit. Dabei ist die Ansteuereinheit dazu eingerichtet ist, eine zeitabhängige Ansteuerspannung zur Ansteuerung des Aktuators in Abhängigkeit des von dem Signalgenerator bereitgestellten Anregungssignals an den Aktuator auszugeben.
Die Ansteuervorrichtung dieser Ausführungsform kann auch als Verstärkerstufe zur Ansteuerung eines Aktuators mit integrierter Strom-, Spannungs- und Impedanzermittlung bezeichnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform hat die Ansteuereinheit eine frequenzabhängige erste Übertragungsfunktion und ist mittels dieser dazu eingerichtet, das Anregungssignals aufweisend zumindest einen ersten Frequenzbereich und einen zweiten Frequenzbereich derart in Ansteuerspannung für den Aktuator zu verstärken, dass der erste Frequenzbereich eine gegenüber dem zweiten Frequenzbereich um einen bestimmten Faktor größere Verstärkung erfährt. Weiterhin ist die Spannungsmesseinheit dazu eingerichtet, die Messspannung unter Verwendung einer auf einer Inversen der ersten Übertragungsfunktion basierenden zweiten Übertragungsfunktion bereitzustellen. Die Strommesseinheit ist dazu eingerichtet, den Messstrom unter Verwendung einer auf einer Inversen der ersten Übertragungsfunktion basierenden dritten Übertragungsfunktion bereitzustellen. Dabei ist die erste Matched-Filter-Einheit vorzugsweise dazu eingerichtet, die Linear-Least-Square-Schätzung auf Basis einer Moore-Penrose-Inverse auszuführen, wobei die Moore-Penrose-Inverse Koeffizienten umfasst, welche dazu geeignet sind, die zweite Übertragungsfunktion der Spannungsmesseinheit zu kompensieren. Entsprechend ist die zweite Matched-Filter-Einheit vorzugsweise dazu eingerichtet, die Linear-Least-Square-Schätzung auf Basis einer Moore-Penrose-Inverse auszuführen, wobei die Moore-Penrose-Inverse Koeffizienten umfasst, welche dazu geeignet sind, die dritte Übertragungsfunktion der Strommesseinheit zu kompensieren.
Die vorliegende Ausführungsform der Ansteuervorrichtung ermöglicht vorteilhafterweise eine hohe Verstärkung im ersten Frequenzbereich zur Ansteuerung des Aktuators und zugleich eine hohe Auflösung im zweiten Frequenzbereich zur Vermessung des Aktuators, insbesondere zur Messung der Impedanz des Aktuators. Dabei dient der Teil der Ansteuerspannung im ersten Frequenzbereich der Ansteuerung des Aktuators, d.h. insbesondere der Steuerung seiner Auslenkung. Hierbei erfährt der erste Frequenzbereich eine gegenüber dem zweiten Frequenzbereich höhere Verstärkung, um den Aktuator geeignet anzusteuern. Vor der jeweiligen Messung, d. h. vor der Spannungsmessung und der Strommessung, wird der erste Frequenzbereich gedämpft und der zweite Frequenzbereich wird verstärkt, so dass im zweiten Frequenzbereich eine hohe Auflösung zur Vermessung des Aktuators bereitgestellt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt der erste Frequenzbereich zwischen O Hz und 1 kHz, bevorzugt zwischen 0 Hz und 500 Hz, weiter bevorzugt zwischen 0 Hz und 300 Hz.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt der zweite Frequenzbereich zwischen 5 kHz und 100 kHz, bevorzugt zwischen 10 kHz und 100 kHz, weiter bevorzugt zwischen 10 kHz und 60 kHz.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt der bestimmte Faktor zwischen 100 und 2000, bevorzugt zwischen 500 und 1500, weiter bevorzugt zwischen 800 und 1200.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ansteuereinheit eine Verstärkerschaltung, insbesondere einen Differenzverstärker.
Die jeweilige Einheit, zum Beispiel die Berechnungseinheit, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die Einheit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor oder als Teil der Steuervorrichtung ausgebildet sein. Bei einer software-technischen Implementierung kann die Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein optisches System mit einer Anzahl an aktuierbaren optischen Elementen vorgeschlagen, wobei jedem der aktuierbaren optischen Elemente der Anzahl ein Aktuator zugeordnet ist, wobei jedem Aktuator eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern des Aktuators gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer der Ausführungsformen des ersten Aspekts zugeordnet ist.
Das optische System umfasst insbesondere ein Mikrospiegelarray und/oder ein Mikrolinsenarray mit einer Vielzahl an unabhängig voneinander aktuierbaren optischen Elementen.
In Ausführungsformen lassen sich Gruppen von Aktuatoren definieren, wobei allen Aktuatoren einer Gruppe die gleiche Ansteuervorrichtung zugeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist das optische System als eine Beleuchtungsoptik oder als eine Projektionsoptik einer Lithographieanlage ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System ein Vakuumgehäuse auf, in welchem die aktuierbaren optischen Elemente, die zugeordneten Aktuatoren und die Ansteuervorrichtung angeordnet sind.
Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Lithographieanlage vorgeschlagen, welche ein optisches System gemäß dem zweiten Aspekt oder gemäß einer der Ausführungsformen des zweiten Aspekts aufweist.
Die Lithographieanlage ist beispielsweise eine EUV-Lithographieanlage, deren Arbeitslicht in einem Wellenlängenbereich von 0,1 nm bis 30 nm liegt, oder eine DUV-Lithographieanlage, deren Arbeitslicht in einem Wellenlängenbereich von 30 nm bis 250 nm liegt.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Verfahren zum Ansteuern und zum Vermessen eines Aktuators zum Aktuieren eines optischen Elementes eines optischen Systems vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte:

Bereitstellen einer Messspannung, welche indikativ für eine zeitabhängige Spannung des mittels eines auf einem bestimmten Modell basierenden Anregungssignals angesteuerten Aktuators ist, wobei das Anregungssignal zumindest einen sinusförmigen Messsignalanteil zur Vermessung der Impedanz des Aktuators umfasst,
Bereitstellen eines Messstroms, welcher indikativ für einen zeitabhängigen Strom des mittels des Anregungssignals angesteuerten Aktuators ist,
Schätzen einer Spannungs-Amplitude und einer zugehörigen Phase des sich an dem Aktuator ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung der bereitgestellten Messspannung und des bestimmten Modells des Anregungssignals mittels einer ersten Matched-Filter-Einheit,
Schätzen einer Strom-Amplitude und einer zugehörigen Phase des sich an dem Aktuator ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung des bereitgestellten Messstroms und des bestimmten Modells des Anregungssignals mittels einer zweiten Matched-Filter-Einheit, und
Berechnen der Impedanz des Aktuators basierend auf der geschätzten Spannungs-Amplitude, der geschätzten zugehörigen Phase, der geschätzten Strom-Amplitude und der geschätzten zugehörigen Phase.

Die für die vorgeschlagene Ansteuervorrichtung beschriebenen Ausführungsformen gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend und umgekehrt. Weiterhin gelten die Definitionen und Erläuterungen zu der Ansteuervorrichtung auch für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.
„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.
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 eine EUV-Projektionslithographie;
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines optischen Systems;
3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Ansteuervorrichtung zum Ansteuern und zum Vermessen eines Aktuators zum Aktuieren eines optischen Elementes eines optischen Systems; und
4 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Ansteuern und zum Vermessen eines Aktuators zum Aktuieren eines optischen Elementes eines optischen Systems.

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 (Engl.: 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. 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, Grazing 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 βx, βy in x^- und y^-Richtung x, y auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab 6 bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab 6 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. Sie kann auch unzugänglich sein.
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.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines optischen Systems 300 für eine Lithographieanlage oder Projektionsbelichtungsanlage 1, wie sie beispielsweise in 1 gezeigt ist. Außerdem kann das optische System 300 der 2 beispielweise auch in einer DUV-Lithographieanlage eingesetzt werden.
Das optische System 300 der 2 hat eine Mehrzahl an aktuierbaren optischen Elementen 310. Das optische System 300 ist hier als ein Mikrospiegelarray ausgebildet, wobei die optischen Elemente 310 Mikrospiegel sind. Jeder Mikrospiegel 310 ist mittels eines zugeordneten Aktuators 200 aktuierbar. Beispielsweise kann ein jeweiliger Mikrospiegel 310 mittels des zugeordneten Aktuators 200 um zwei Achsen verkippt werden und/oder in einer, zwei oder drei Raumachsen verschoben werden. Aus Gründen der Übersicht sind die Bezugszeichen nur der obersten Reihe dieser Elemente eingezeichnet.
Die Ansteuervorrichtung 100 steuert den jeweiligen Aktuator 200 beispielsweise mit einer Ansteuerspannung S an. Damit wird eine Position des jeweiligen Mikrospiegels 310 eingestellt. Die Ansteuervorrichtung 100 ist insbesondere unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben.
In der 3 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Ansteuervorrichtung 100 zum Ansteuern und zum Vermessen eines Aktuators 200 zum Aktuieren eines optischen Elementes 310 eines optischen Systems 300 dargestellt.
Die Ansteuervorrichtung 100 nach 3 umfasst einen Signalgenerator 110, eine mit dem Signalgenerator 110 gekoppelte Ansteuereinheit 120 zum Ansteuern des Aktuators 200, eine mit dem Aktuator 200 gekoppelte Spannungsmesseinheit 130, eine mit dem Aktuator 200 gekoppelte Strommesseinheit 140, eine erste Matched-Filter-Einheit 150, eine zweite Matched-Filter-Einheit 160 und eine Berechnungseinheit 170.
Der Signalgenerator 110 ist dazu eingerichtet, ein auf einem bestimmten Modell M basierendes Anregungssignal y(t) mit zumindest einem sinusförmigen Messanteil zur Vermessung der Impedanz Z des Aktuators 200 bereitzustellen. Vorliegend wird unter „sinusförmig“ insbesondere auch „cosinusförmig“ verstanden.
Für den Fall, dass das Anregungssignal y(t) nur einen sinusförmigen Messsignalanteil zur Vermessung der Impedanz Z des Aktuators 200 umfasst, so ist das Modell M des Anregungssignals y(t) bestimmt durch die Gleichung: $y (t) = a * sin (2 π f t + φ) .$
In obiger Gleichung bezeichnen y(t) das Anregungssignal, a die Amplitude, f die Frequenz, t die Zeit und φ die Phase.
In Ausführungsformen ist der Signalgenerator 110 aber auch dazu eingerichtet, das Anregungssignal y(t) derart bereitzustellen, dass das Anregungssignal y(t) einen Ansteuersignalanteil zur Einstellung einer bestimmten Position des angesteuerten Aktuators 200 und den sinusförmigen Messsignalanteil zur Vermessung der Impedanz Z des Aktuators 200 umfasst. In diesen Fällen ist das Modell M des Anregungssignals y(t) bestimmt durch die Gleichung: $y (t) = O + a * sin (2 π f t + φ),$
in welcher y(t) das Anregungssignal, O den Ansteuersignalanteil, a die Amplitude, f die Frequenz, t die Zeit und φ die Phase bezeichnen.
Außerdem kann der Signalgenerator 110 in Ausführungsformen dazu eingerichtet sein, das Anregungssignal y(t) als ein breitbandiges Anregungssignal mit einer Mehrzahl von sinusförmigen Messsignalanteilen zur gleichzeitigen Vermessung des Aktuators 200 an einer Mehrzahl von unterschiedlichen Frequenzen bereitzustellen. Auch in diesen Fällen kann das Anregungssignal y(t) zusätzlich einen Ansteuersignalanteil zur Einstellung einer bestimmten Position des angesteuerten Aktuators 200 umfassen.
Wie oben ausgeführt, ist dem Signalgenerator 110 die Ansteuereinheit 120 nachgeschaltet. Die Ansteuereinheit 120 ist zwischen dem Signalgenerator 110 und dem Aktuator 200 gekoppelt und empfängt das von dem Signalgenerator 110 bereitgestellte Anregungssignal y(t). Hierbei ist die Ansteuereinheit 120 dazu eingerichtet, eine zeitabhängige Ansteuerspannung S zur Ansteuerung des Aktuators 200 in Abhängigkeit des von dem Signalgenerator 110 bereitgestellten Anregungssignals y(t) an den Aktuator 200 auszugeben.
Die Spannungsmesseinheit 130 ist mit dem Aktuator 200 gekoppelt und zum Bereitstellen einer Messspannung U eingerichtet. Die Messspannung U ist indikativ für eine zeitabhängige Spannung u des mittels des Anregungssignals y(t) angesteuerten Aktuators 200. Dass der Aktuator 200 mittels des Anregungssignals y(t) angesteuert wird, umfasst hierbei die Generierung der Ansteuerspannung S basierend auf dem Anregungssignals y(t) und die anschließende Ansteuerung des Aktuators 200 mit der generierten Ansteuerspannung S.
Die der Spannungsmesseinheit 130 nachgeschaltete erste Matched-Filter-Einheit 150 ist zum Schätzen einer Spannungs-Amplitude au und einer zugehörigen Phase φ_U des sich an dem Aktuator 200 ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung der bereitgestellten Messspannung U und des bestimmten Modells M des Anregungssignals y(t) eingerichtet. Für dieses Schätzen verwendet die erste Matched-Filter-Einheit 150 insbesondere eine Linear-Least-Square-Schätzung. Hierbei ist die erste Matched-Filter-Einheit 150 vorzugsweise dazu eingerichtet, die Linear-Least-Square-Schätzung auf Basis einer Moore-Penrose-Inversen auszuführen. Dabei umfasst die Moore-Penrose-Inverse Koeffizienten, welche dazu geeignet sind, eine Übertragungsfunktion der Spannungsmesseinheit 130 zu kompensieren.
Die Strommesseinheit 140 ist mit dem Aktuator 200 gekoppelt und zum Bereitstellen eines Messstroms I eingerichtet. Der Messstrom I ist indikativ für einen zeitabhängigen Strom i des mittels des Anregungssignals y(t) angesteuerten Aktuators 200. Der Strommesseinheit 140 ist eine zweite Matched-Filter-Einheit 160 nachgeschaltet, welche zum Schätzen einer Strom-Amplitude a_I und einer zugehörigen Phase φ_I des sich an dem Aktuator 200 ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung des bereitgestellten Messstroms I und des bestimmten Modells M des Anregungssignals y(t) eingerichtet ist. Für dieses Schätzen verwendet die zweite Matched-Filter-Einheit 160 - analog der ersten Matched-Filter-Einheit 150 - eine Linear-Least-Square-Schätzung.
Hierbei ist die zweite Matched-Filter-Einheit 160 insbesondere dazu eingerichtet, die Linear-Least-Square-Schätzung auf Basis einer Moore-Penrose-Inversen auszuführen. Diese Moore-Penrose-Inverse weist Koeffizienten auf, welche dazu geeignet sind, die Übertragungsfunktion der Strommesseinheit 140 zu kompensieren.
Die Berechnungseinheit 170 ist der ersten Matched-Filter-Einheit 150 und der zweiten Matched-Filter-Einheit 160 nachgeschaltet und dazu eingerichtet, die Impedanz Z des Aktuators 200 basierend auf der geschätzten Spannungs-Amplitude au, der geschätzten zugehörigen Phase φ_U, der geschätzten Strom-Amplitude a_I und der geschätzten zugehörigen Phase φ_I zu berechnen. Hierbei berechnet die Berechnungseinheit 170 insbesondere die komplexe Impedanz Z des Aktuators 200 mittels einer Phasenverschiebung zwischen der zur Spannungs-Amplitude au zugehörigen Phase φ_U und der zur Strom-Amplitude a_I zugehörigen Phase φ_I und einem Quotienten zwischen der Spannungs-Amplitude a_U und der Strom-Amplitude a_I.
In Ausführungsformen hat die Ansteuereinheit 120 eine frequenzabhängige erste Übertragungsfunktion und ist mittels dieser dazu eingerichtet, das Anregungssignal y(t) aufweisend zumindest einen ersten Frequenzbereich und einen zweiten Frequenzbereich derart in die Ansteuerspannung S für den Aktuator 200 zu verstärken, dass der erste Frequenzbereich eine gegenüber dem zweiten Frequenzbereich um einen bestimmten Faktor größere Verstärkung erfährt. Beispielsweise liegt der erste Frequenzbereich zwischen 0 Hz und 1 kHz, bevorzugt zwischen 0 Hz und 500 Hz, weiter bevorzugt zwischen 0 Hz und 300 Hz. Der zweite Frequenzbereich liegt beispielsweise zwischen 5 kHz und 100 kHz, bevorzugt zwischen 10 kHz und 100 kHz, weiter bevorzugt zwischen 10 kHz und 60 kHz. Der bestimmte Faktor liegt beispielsweise zwischen 100 und 2000, bevorzugt zwischen 500 und 1500, weiter bevorzugt zwischen 800 und 1200.
In diesen Ausführungsformen ist die Spannungsmesseinheit 120 dazu eingerichtet, die Messspannung U unter Verwendung einer auf einer Inversen der ersten Übertragungsfunktion basierenden zweiten Übertragungsfunktion bereitzustellen, und die Strommesseinheit 130 ist dazu eingerichtet, den Messstrom I unter Verwendung einer auf einer Inversen der ersten Übertragungsfunktion basierenden dritten Übertragungsfunktion bereitzustellen. Dann ist die erste Matched-Filter-Einheit 150 vorzugsweise dazu eingerichtet, die Linear-Least-Square-Schätzung auf Basis einer Moore-Penrose-Inversen auszuführen, wobei die Moore-Penrose-Inverse Koeffizienten umfasst, welche dazu eingerichtet sind, die zweite Übertragungsfunktion der Spannungsmesseinheit 130 zu kompensieren. Entsprechend ist die zweite Matched-Filter-Einheit 160 dazu eingerichtet, die Linear-Least-Square-Schätzung auf Basis einer Moore-Penrose-Inversen auszuführen, wobei die Moore-Penrose-Inverse Koeffizienten umfasst, welche dazu geeignet sind, die dritte Übertragungsfunktion der Strommesseinheit 130 zu kompensieren.
4 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Ansteuern und Vermessen eines Aktuators 200 zum Aktuieren eines optischen Elementes 310 eines optischen Systems 300. Ein Beispiel für ein optisches System 300 ist in 2 dargestellt. Das optische System 300 ist insbesondere Teil einer Lithographieanlage 1, welche beispielsweise in 1 dargestellt ist. Das Verfahren gemäß 4 ist insbesondere durch eine Ansteuervorrichtung 100, wie sie beispielhaft in 3 gezeigt ist, ausführbar und umfasst die Schritte 401 bis 405:
In Schritt 401 wird eine Messspannung U bereitgestellt, welche indikativ für eine zeitabhängige Spannung u des mittels eines auf einem bestimmten Modell M basierenden Anregungssignals y(t) angesteuerten Aktuators 200 ist. Dabei umfasst das Anregungssignal y(t) zumindest einen sinusförmigen Messsignalanteil zur Vermessung der Impedanz Z des Aktuators 200.
In Schritt 402 wird ein Messstrom I bereitgestellt, welcher indikativ für einen zeitabhängigen Strom i des mittels des Anregungssignals y(t) angesteuerten Aktuators 200 ist.
In Schritt 403 werden eine Spannungs-Amplitude au und eine zugehörige Phase φ_U des sich an dem Aktuator 200 ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung der bereitgestellten Messspannung U und des bestimmten Modells M des Anregungssignals y(t) mittels einer ersten Matched-Filter-Einheit 150 geschätzt.
In Schritt 404 werden eine Strom-Amplitude a_I und eine zugehörigen Phase φ_I des sich an dem Aktuator ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung des bereitgestellten Messstroms I und des bestimmten Modells M des Anregungssignals y(t) mittels einer zweiten Matched-Filter-Einheit 160 geschätzt.
In Schritt 405 wird die Impedanz Z des Aktuators 200 basierend auf der geschätzten Spannungs-Amplitude au, der geschätzten zugehörigen Phase φ_U, der geschätzten Strom-Amplitude a_I und der geschätzten zugehörigen Phase φ_I berechnet.
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: Ansteuervorrichtung
110: Signalgenerator
120: Ansteuereinheit
130: Spannungsmesseinheit
140: Strommesseinheit
150: erste Matched-Filter-Einheit
160: zweite Matched-Filter-Einheit
170: Berechnungseinheit
200: Aktuator
300: optisches System
310: optisches Element
401: Verfahrensschritt
402: Verfahrensschritt
403: Verfahrensschritt
404: Verfahrensschritt
405: Verfahrensschritt
aI: Strom-Amplitude
aU: Spannungs-Amplitude
I: Messstrom
i: Strom des Aktuators
M: Modell
M1: Spiegel
M2: Spiegel
M3: Spiegel
M4: Spiegel
M5: Spiegel
M6: Spiegel
S: Ansteuerspannung
U: Messspannung
u: Spannung des Aktuators
y(t): Anregungssignal
Z: Impedanz
φI: Phase
φU: Phase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008009600 A1 [0067, 0071]
US 2006/0132747 A1 [0069]
EP 1614008 B1 [0069]
US 6573978 [0069]
DE 102017220586 A1 [0074]
US 2018/0074303 A1 [0088]

Claims

Ansteuervorrichtung (100) zum Ansteuern und zum Vermessen eines Aktuators (200) zum Aktuieren eines optischen Elementes (310) eines optischen Systems (300), mit: einer Spannungsmesseinheit (130) zum Bereitstellen einer Messspannung (U), welche indikativ für eine zeitabhängige Spannung (u) des mittels eines auf einem bestimmten Modell (M) basierenden Anregungssignals (y(t)) angesteuerten Aktuators (200) ist, wobei das Anregungssignal (y(t)) zumindest einen sinusförmigen Messsignalanteil zur Vermessung der Impedanz (Z) des Aktuators (200) umfasst, einer Strommesseinheit (140) zum Bereitstellen eines Messstroms (I), welcher indikativ für einen zeitabhängigen Strom (i) des mittels des Anregungssignals (y(t)) angesteuerten Aktuators (200) ist, einer ersten Matched-Filter-Einheit (150) zum Schätzen einer Spannungs-Amplitude (au) und einer zugehörigen Phase (φ_U) des sich an dem Aktuator (200) ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung der bereitgestellten Messspannung (U) und des bestimmten Modells (M) des Anregungssignals (y(t)), einer zweiten Matched-Filter-Einheit (160) zum Schätzen einer Strom-Amplitude (a_I) und einer zugehörigen Phase (φ_I) des sich an dem Aktuator (200) ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung des bereitgestellten Messstroms (I) und des bestimmten Modells (M) des Anregungssignals (y(t)), und einer Berechnungseinheit (170), welche dazu eingerichtet ist, die Impedanz (Z) des Aktuators (200) basierend auf der geschätzten Spannungs-Amplitude (a_U), der geschätzten zugehörigen Phase (φ_U), der geschätzten Strom-Amplitude (a_I) und der geschätzten zugehörigen Phase (φ_I) zu berechnen.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Matched-Filter-Einheit (150) dazu eingerichtet ist, die Spannung-Amplitude (a_U) und die zugehörige Phase (φ_U) des sich an dem Aktuator (200) ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung der bereitgestellten Messspannung (U) und des bestimmten Modells (M) des Anregungssignals (y(t)) mittels einer Linear-Least-Square-Schätzung zu schätzen, wobei die erste Matched-Filter-Einheit (150) vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die Linear-Least-Square-Schätzung auf Basis einer Moore-Penrose-Inversen auszuführen, wobei die Moore-Penrose-Inverse Koeffizienten umfasst, welche dazu geeignet sind, eine Übertragungsfunktion der Spannungsmesseinheit (130) zu kompensieren.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Matched-Filter-Einheit (160) dazu eingerichtet ist, die Strom-Amplitude (a_I) und die zugehörige Phase (φ_I) des sich an dem Aktuator (200) ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung des bereitgestellten Messstroms (I) und des bestimmten Modells (M) des Anregungssignals (y(t)) mittels einer Linear-Least-Square-Schätzung zu schätzen, wobei die zweite Matched-Filter-Einheit (160) vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die Linear-Least-Square-Schätzung auf Basis einer Moore-Penrose-Inversen auszuführen, wobei die Moore-Penrose-Inverse Koeffizienten umfasst, welche dazu geeignet sind, eine Übertragungsfunktion der Strommesseinheit (140) zu kompensieren.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: einen Signalgenerator (110), welcher dazu eingerichtet ist, das Anregungssignal (y(t)) mit zumindest dem sinusförmigen Messsignalanteil zur Vermessung der Impedanz (Z) des Aktuators (200) bereitzustellen.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das bestimmte Model (M) des Anregungssignals (y(t)) bestimmt ist durch die Gleichung: $y (t) = a * sin (2 π f t + φ),$
in welcher y(t) das Anregungssignal, a die Amplitude, f die Frequenz, t die Zeit und φ die Phase bezeichnen.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 4, ferner umfassend: wobei der Signalgenerator (110) dazu eingerichtet ist, das Anregungssignal (y(t)) derart bereitzustellen, dass dieses (y(t)) einen Ansteuersignalanteil zur Einstellung einer bestimmten Position des angesteuerten Aktuators (200) und den sinusförmigen Messsignalanteil zur Vermessung der Impedanz (Z) des Aktuators (200) umfasst.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei das bestimmte Model (M) des Anregungssignals (y(t)) bestimmt ist durch die Gleichung: $y (t) = O + a * sin (2 π f t + φ),$
in welcher y(t) das Anregungssignal, O den Ansteuersignalanteil, a die Amplitude, f die Frequenz, t die Zeit und φ die Phase bezeichnen.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Signalgenerator (110) dazu eingerichtet ist, das Anregungssignal (y(t)) als ein breitbandiges Anregungssignal mit einer Mehrzahl von sinusförmigen Messsignalanteilen zur gleichzeitigen Vermessung des Aktuators (200) an einer Mehrzahl von unterschiedlichen Frequenzen bereitzustellen.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Berechnungseinheit (170) dazu eingerichtet ist, die komplexe Impedanz (Z) des Aktuators (200) mittels einer Phasenverschiebung zwischen der zur Spannungs-Amplitude (au) zugehörigen Phase (φ_U) und der zur Strom-Amplitude (a_I) zugehörigen Phase (φ_I) und einem Quotienten zwischen der Spannungs-Amplitude (a_U) und der Strom-Amplitude (a_I) zu berechnen.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, ferner umfassend: eine zwischen den Signalgenerator (110) und dem Aktuator (200) gekoppelte Ansteuereinheit (120), welche dazu eingerichtet ist, eine zeitabhängige Ansteuerspannung (S) zur Ansteuerung des Aktuators (200) in Abhängigkeit des von dem Signalgenerator (110) bereitgestellten Anregungssignals (y(t)) an den Aktuator (200) auszugeben.
Ansteuervorrichtung nach den Ansprüchen 2, 3 und 10, wobei die Ansteuereinheit (120) eine frequenzabhängige erste Übertragungsfunktion hat und mittels dieser dazu eingerichtet ist, das Anregungssignals (y(t)) aufweisend zumindest einen ersten Frequenzbereich und einen zweiten Frequenzbereich derart in das Ansteuerspannung (S) für den Aktuator (200) zu verstärken, dass der erste Frequenzbereich eine gegenüber dem zweiten Frequenzbereich um einen bestimmten Faktor größere Verstärkung erfährt, wobei die Spannungsmesseinheit (120) dazu eingerichtet ist, die Messspannung (U) unter Verwendung einer auf einer Inversen der ersten Übertragungsfunktion basierenden zweiten Übertragungsfunktion bereitzustellen, und wobei die Strommesseinheit (130) dazu eingerichtet ist, den Messstrom (I) unter Verwendung einer auf einer Inversen der ersten Übertragungsfunktion basierenden dritten Übertragungsfunktion bereitzustellen, wobei die erste Matched-Filter-Einheit (150) dazu eingerichtet ist, die Linear-Least-Square-Schätzung auf Basis einer Moore-Penrose-Inversen auszuführen, wobei die Moore-Penrose-Inverse Koeffizienten umfasst, welche dazu geeignet sind, die zweite Übertragungsfunktion der Spannungsmesseinheit (130) zu kompensieren, und wobei die zweite Matched-Filter-Einheit (160) vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die Linear-Least-Square-Schätzung auf Basis einer Moore-Penrose-Inversen auszuführen, wobei die Moore-Penrose-Inverse Koeffizienten umfasst, welche dazu geeignet sind, die dritte Übertragungsfunktion der Strommesseinheit (140) zu kompensieren.
Optisches System (300) mit einer Anzahl an aktuierbaren optischen Elementen (310), wobei jedem der aktuierbaren optischen Elemente (310) der Anzahl ein Aktuator (200) zugeordnet ist, wobei jedem Aktuator (200) eine Ansteuervorrichtung (100) zum Ansteuern des Aktuators (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zugeordnet ist.
Optisches System nach Anspruch 12, wobei das optische System (300) als eine Beleuchtungsoptik (4) oder als eine Projektionsoptik (10) einer Lithographieanlage (1) ausgebildet ist.
Lithographieanlage (1) mit einem optischen System (300) nach Anspruch 12 oder 13.
Verfahren zum Ansteuern und zum Vermessen eines Aktuators (200) zum Aktuieren eines optischen Elementes (310) eines optischen Systems (300), mit: Bereitstellen (401) einer Messspannung (U), welche indikativ für eine zeitabhängige Spannung (u) des mittels eines auf einem bestimmten Modell (M) basierenden Anregungssignals (y(t)) angesteuerten Aktuators (200) ist, wobei das Anregungssignal (y(t)) zumindest einen sinusförmigen Messsignalanteil zur Vermessung der Impedanz (Z) des Aktuators (200) umfasst, Bereitstellen (402) eines Messstroms (I), welcher indikativ für einen zeitabhängigen Strom (i) des mittels des Anregungssignals (y(t)) angesteuerten Aktuators (200) ist, Schätzen (403) einer Spannungs-Amplitude (au) und einer zugehörigen Phase (φ_U) des sich an dem Aktuator (200) ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung der bereitgestellten Messspannung (U) und des bestimmten Modells (M) des Anregungssignals (y(t)) mittels einer ersten Matched-Filter-Einheit (150), Schätzen (404) einer Strom-Amplitude (a_I) und einer zugehörigen Phase (φ_I) des sich an dem Aktuator (200) ergebenden Messsignalanteils unter Verwendung des bereitgestellten Messstroms (I) und des bestimmten Modells (M) des Anregungssignals (y(t)) mittels einer zweiten Matched-Filter-Einheit (160), und Berechnen (405) der Impedanz (Z) des Aktuators (200) basierend auf der geschätzten Spannungs-Amplitude (au), der geschätzten zugehörigen Phase (φ_U), der geschätzten Strom-Amplitude (a_I) und der geschätzten zugehörigen Phase (φ_I).