DE102022207348A1 - PROCEDURE AND ADJUSTMENT KIT - Google Patents

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Steffen Fritzsche
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Abstract

Ein Verfahren zum Auslegen eines Justierelementsatzes (100A, 100B) mit mehreren Justierelementen (102, 102A, 102B) zum Justieren einer Lage eines Bauteils (202, 202') einer Projektionsbelichtungsanlage (1), mit folgenden Schritten: a) Bestimmen (S1) eines von dem Justierelementsatz (100A, 100B) abzudeckenden Gesamtbereichs (G), der erforderlich ist, um die Lage des Bauteils (202, 202') zu justieren, b) Bestimmen (S2) einer Schrittweite (Δs) der Justierelemente (102, 102A, 102B), c) Bestimmen (S3) einer Wahrscheinlichkeit, mit der sich in ihrer Geometrie voneinander unterscheidende Justierelemente (102, 102A, 102B) zum Justieren der Lage des Bauteils (202, 202') jeweils erforderlich sind, und d) Bestimmen (S4) einer mindestens erforderlichen Anzahl von Justierelementen (102, 102A, 102B) für jede Geometrie.A method for designing an adjusting element set (100A, 100B) with a plurality of adjusting elements (102, 102A, 102B) for adjusting a position of a component (202, 202') of a projection exposure system (1), with the following steps: a) determining (S1) a the total area (G) to be covered by the set of adjusting elements (100A, 100B) that is required to adjust the position of the component (202, 202'), b) determining (S2) an increment (Δs) of the adjusting elements (102, 102A, 102B), c) determining (S3) a probability with which adjusting elements (102, 102A, 102B) differing in their geometry are required for adjusting the position of the component (202, 202'), and d) determining (S4 ) a minimum required number of adjustment elements (102, 102A, 102B) for each geometry.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslegen eines Justierelementsatzes zum Justieren einer Lage eines Bauteils einer Projektionsbelichtungsanlage und einen mit Hilfe eines derartigen Verfahrens ausgelegten Justierelementsatz zum Justieren einer Lage eines Bauteils einer Projektionsbelichtungsanlage.The present invention relates to a method for designing an adjusting element set for adjusting a position of a component of a projection exposure system and an adjusting element set designed using such a method for adjusting a position of a component of a projection exposure system.

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.Microlithography is used to produce microstructured components such as integrated circuits. The microlithography process is carried out using a lithography system which has an illumination system and a projection system. The image of a mask (reticle) illuminated by the illumination system is projected by the projection system onto a substrate coated with a light-sensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection system, for example a silicon wafer, in order to place the mask structure on the light-sensitive coating of the substrate transferred to.

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.Driven by the striving for ever smaller structures in the manufacture of integrated circuits, EUV lithography systems are currently being developed which use light with a wavelength in the range from 0.1 nm to 30 nm, in particular 13.5 nm. In such EUV lithography systems, because of the high absorption of light of this wavelength by most materials, reflective optics, ie mirrors, must be used instead of—as hitherto—refractive optics, ie lenses.

Bei der Fertigung eines wie zuvor erwähnten Beleuchtungssystems oder eines wie zuvor erwähnten Projektionssystems ist eine hochgenaue Korrektur von Fertigungstoleranzen, insbesondere von einem Urzustand zu einem lieferfähigen Zustand, erforderlich. Dabei ist ein sehr genaues Einstellen von Bauteilen oder Baugruppen in der Größenordnung von etwa 10 µm nötig. Die Befestigung der Bauteile oder Baugruppen soll einen guten Thermalübergang gewährleisten. Gleichzeitig sind dynamisch stabile Übergänge erforderlich und die Korrektur soll kostengünstig gegenüber einer Aktuierung sein.When manufacturing an illumination system as mentioned above or a projection system as mentioned above, a highly precise correction of manufacturing tolerances, in particular from an original state to a state ready for delivery, is required. A very precise setting of components or assemblies in the order of about 10 microns is necessary. The attachment of the components or assemblies should ensure good thermal transfer. At the same time, dynamically stable transitions are required and the correction should be inexpensive compared to an actuation.

Insbesondere bei dem Projektionssystem liegt die Herausforderung darin, schwere Bauteile mit einer Masse von 1 bis zu 2.000 kg mit einer Genauigkeit von etwa 10 µm zueinander auszurichten. Dieses Ausrichten muss dabei langzeitstabil gegenüber Setzeffekten sein. Daneben müssen auch auf engstem Bauraum kleine Bauteile (kleiner 1 kg) zueinander ausgerichtet werden, wobei eine Verstellmechanik oder ein Aktuator aufgrund mangelnden vorhandenen Bauraums nicht umsetzbar ist. Es ist ferner ein großer Verstellbereich mit kleiner Schrittweite wünschenswert.The challenge with the projection system in particular is to align heavy components with a mass of 1 to 2,000 kg with an accuracy of around 10 µm. This alignment must be stable over the long term against settling effects. In addition, small components (less than 1 kg) must also be aligned with one another in the tightest of spaces, with an adjustment mechanism or an actuator not being able to be implemented due to the lack of available space. A large adjustment range with small increments is also desirable.

Es ist möglich, Abstandshalter oder Spacer in definierte Größen und Mengen, beispielsweise in der Form von Setzkästen, insbesondere Spacersetzkästen, vorzuhalten, um die zueinander auszurichtenden Bauteile im Fertigungsprozess spacern zu können. Derartige Setzkästen können mehrere tausend Abstandshalter umfassen. Dies erfordert entsprechende Lagerungsmöglichkeiten. Alternativ können die Abstandshalter oder Spacer auch auf Zuruf individuell gefertigt werden. Dies verlängert jedoch die Fertigungszeiten und wird vorzugsweise nur in Ausnahmefällen umgesetzt. Dies gilt es zu verbessern.It is possible to keep spacers or spacers in defined sizes and quantities, for example in the form of type cases, in particular spacer type cases, in order to be able to space the components to be aligned with one another in the manufacturing process. Such type cases can contain several thousand spacers. This requires appropriate storage options. Alternatively, the spacers can also be individually manufactured on request. However, this lengthens the production times and is preferably only implemented in exceptional cases. This needs to be improved.

Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zum Auslegen eines Justierelementsatzes bereitzustellen.Against this background, it is an object of the present invention to provide an improved method for designing an adjustment element set.

Demgemäß wird ein Verfahren zum Auslegen eines Justierelementsatzes mit mehreren Justierelementen zum Justieren einer Lage eines Bauteils einer Projektionsbelichtungsanlage vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: a) Bestimmen eines von dem Justierelementsatz abzudeckenden Gesamtbereichs, der erforderlich ist, um die Lage des Bauteils zu justieren, b) Bestimmen einer Schrittweite der Justierelemente, c) Bestimmen einer Wahrscheinlichkeit, mit der sich in ihrer Geometrie voneinander unterscheidende Justierelement zum Justieren der Lage des Bauteils jeweils erforderlich sind, und d) Bestimmen einer mindestens erforderlichen Anzahl von Justierelementen für jede Geometrie.Accordingly, a method for designing an adjustment element set with a plurality of adjustment elements for adjusting a position of a component of a projection exposure system is proposed. The method comprises the following steps: a) determining a total area to be covered by the adjusting element set, which is required to adjust the position of the component, b) determining an increment of the adjusting elements, c) determining a probability with which their geometry will differ from one another distinguishing adjustment elements are respectively required to adjust the position of the component, and d) determining a minimum required number of adjustment elements for each geometry.

Dadurch, dass die Wahrscheinlichkeit, mit der die sich in ihren Schrittweiten voneinander unterscheidenden Justierelemente zum Justieren der Lage des Bauteils jeweils erforderlich sind, bestimmt wird, ist es möglich, nur die tatsächlich benötigten Justierelemente oder Spacer auf Lager in dem jeweiligen Justierelementsatz vorzuhalten. Dies führt vorteilhafterweise zu einer Kostenreduktion.By determining the probability with which the adjusting elements that differ in their increments are required to adjust the position of the component, it is possible to only keep the actually required adjusting elements or spacers in stock in the respective adjusting element set. This advantageously leads to a cost reduction.

Der Justierelementsatz kann auch als Spacersatz, Spacerkasten, Setzkasten oder Spacersetzkasten bezeichnet werden. Der Justierelementsatz kann eine beliebige Anzahl von Justierelementen umfassen. Die Justierelemente unterscheiden sich in ihrer Dicke oder Höhe voneinander, wobei jedoch auch mehrere Justierelemente mit jeweils identischer Höhe vorgesehen sein können. Unter der Geometrie der Justierelemente kann insbesondere deren Höhe verstanden werden. Der Begriff „Geometrie“ ist daher durch den Begriff „Höhe“ ersetzbar.The adjusting element set can also be referred to as a spacer set, spacer box, type case or spacer type box. The alignment element set can include any number of alignment elements. the Adjusting elements differ from one another in terms of their thickness or height, but it is also possible for several adjusting elements, each with an identical height, to be provided. The geometry of the adjusting elements can be understood in particular as their height. The term "geometry" can therefore be replaced by the term "height".

Das Bauteil weist grundsätzlich sechs Freiheitsgrade, nämlich drei translatorische Freiheitsgrade jeweils entlang einer x-Richtung, einer y-Richtung und einer z-Richtung sowie drei rotatorische Freiheitsgrade jeweils um die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung auf. Das heißt, sowohl eine Position als auch eine Orientierung des Bauteils kann mit Hilfe der sechs Freiheitsgrade bestimmt oder beschrieben werden.The component basically has six degrees of freedom, namely three translational degrees of freedom in each case along an x-direction, a y-direction and a z-direction and three rotational degrees of freedom in each case about the x-direction, the y-direction and the z-direction. This means that both a position and an orientation of the component can be determined or described using the six degrees of freedom.

Unter der „Position“ des Bauteils sind demgemäß dessen Koordinaten oder die Koordinaten eines an dem Bauteil vorgesehenen Messpunkts bezüglich der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung zu verstehen. Unter der „Orientierung“ des Bauteils ist demgemäß insbesondere dessen Verkippung bezüglich der drei Richtungen zu verstehen. Das heißt, das Bauteil kann um die x-Richtung, die y-Richtung und/oder die z-Richtung verkippt werden. Hiermit ergeben sich die sechs Freiheitsgrade für die Position und/oder Orientierung des Bauteils.Accordingly, the “position” of the component is to be understood as meaning its coordinates or the coordinates of a measurement point provided on the component with respect to the x-direction, the y-direction and the z-direction. Accordingly, the "orientation" of the component is to be understood in particular as its tilting with respect to the three directions. This means that the component can be tilted about the x-direction, the y-direction and/or the z-direction. This results in the six degrees of freedom for the position and/or orientation of the component.

Die „Lage“ des Bauteils umfasst dabei sowohl dessen Position als auch dessen Orientierung. Das heißt, die Orientierung und die Position können zusammengefasst auch als Lage beziehungsweise die Lage kann als Orientierung und Position bezeichnet werden. Die Begriffe „Lage“ und „Orientierung und Position“ können somit beliebig gegeneinander ausgetauscht werden. Unter einem „Justieren“ oder einem „Ausrichten“ des Bauteils kann demgemäß zu verstehen sein, dass bevorzugt sowohl die Orientierung als auch die Position des Bauteils geändert werden kann, um das Bauteil aus einer Ist-Lage in eine Soll-Lage zu verbringen.The "position" of the component includes both its position and its orientation. This means that the orientation and the position can also be referred to as position or the position can be referred to as orientation and position. The terms "location" and "orientation and position" can thus be interchanged as desired. Accordingly, “adjusting” or “aligning” the component can be understood to mean that preferably both the orientation and the position of the component can be changed in order to move the component from an actual position to a target position.

Unter dem „Gesamtbereich“ ist vorliegend insbesondere ein Bereich zu verstehen, der mit Hilfe der Justierelemente des Justierelementsatzes derart abgedeckt werden muss, um das Bauteil aus seiner Ist-Lage in seine gewünschte Soll-Lage zu verbringen. Unter der „Schrittweite“ oder dem „Inkrement“ ist der kleinste Schritt in der Geometrie oder Höhe der Justierelemente zu verstehen, der benötigt wird, um in die gewünschte Spezifikation zu gelangen.In the present case, the “entire area” is to be understood in particular as an area that must be covered with the aid of the adjusting elements of the adjusting element set in order to move the component from its actual position to its desired target position. The "step" or "increment" is the smallest step in the geometry or height of the adjustment elements that is needed to get to the desired specification.

Jedem Justierelement ist eine wie zuvor erwähnte Geometrie oder Höhe zugeordnet. Die Geometrien oder Höhen der Justierelemente unterscheiden sich voneinander. Es können jedoch für jede Geometrie oder Höhe auch mehrere Justierelemente vorhanden sein. Diese Justierelemente weisen dann alle dieselbe Geometrie oder Höhe auf und unterscheiden sich demgemäß nicht in ihren Geometrien oder Höhen voneinander. Der Unterschied in den Geometrien oder Höhen wird durch die Schrittweite oder das Inkrement definiert. In dem Schritt c) wird insbesondere für jede Geometrie oder Höhe bestimmt oder berechnet, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass das jeweilige Justierelement zum Justieren der Lage des Bauteils verwendet wird.A geometry or height, as mentioned above, is assigned to each adjustment element. The geometries or heights of the adjustment elements differ from one another. However, there can also be several adjustment elements for each geometry or height. These adjusting elements then all have the same geometry or height and accordingly do not differ from one another in terms of their geometries or heights. The difference in geometries or heights is defined by the step size or increment. In step c), it is determined or calculated, in particular for each geometry or height, how high the probability is that the respective adjustment element will be used to adjust the position of the component.

In dem Schritt d) hingegen wird bestimmt oder berechnet wie viele Justierelemente jeweils dieselbe Geometrie oder Höhe aufweisen müssen, um zuverlässig alle Justierelemente während des Justierens der Lage des Bauteils zur Verfügung zu haben, ohne dass der Prozessfluss bei dem Justieren der Lage durch ein Nichtvorhandensein eines bestimmten Justierelements gefährdet wird.In step d), on the other hand, it is determined or calculated how many adjustment elements must each have the same geometry or height in order to reliably have all the adjustment elements available during the adjustment of the position of the component, without the process flow in the adjustment of the position being impaired by the absence of one certain adjustment element is endangered.

Gemäß einer Ausführungsform wird der Schritt a) und/oder der Schritt b) mit Hilfe von Versuchen und/oder einer Toleranzbetrachtung durchgeführt.According to one embodiment, step a) and/or step b) is carried out with the aid of tests and/or a tolerance analysis.

Hierzu kann ein virtuelles Montagemodell (VMM) eingesetzt werden. Eine tatsächliche Montage des Bauteils vor dem Justieren ist hierdurch verzichtbar. In die Toleranzbetrachtung gehen dabei alle Fertigungstoleranzen der zu verbauenden Bauteile ein, die das einzustellende Maß beeinflussen. Die Schrittweite wird maßgeblich davon beeinflusst, wie weit das einzustellende Maß maximal von seinem Nominalwert abweichen darf.A virtual assembly model (VMM) can be used for this. An actual assembly of the component before the adjustment is hereby dispensable. All manufacturing tolerances of the components to be installed that influence the dimension to be set are included in the tolerance analysis. The increment is significantly influenced by the maximum deviation of the dimension to be set from its nominal value.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird während des Schritts c) eine Gaußverteilung, eine Gleichverteilung, eine Exponentialverteilung oder dergleichen über den während des Schritts a) bestimmten Gesamtbereich gelegt.According to a further embodiment, during step c) a Gaussian distribution, a uniform distribution, an exponential distribution or the like is laid over the overall range determined during step a).

Hierdurch ist die Wahrscheinlichkeit ermittelbar, mit der ein Justierelement mit einer bestimmten Geometrie oder Höhe zum Justieren des Bauteils benötigt wird.This makes it possible to determine the probability with which an adjustment element with a specific geometry or height is required to adjust the component.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird während des Schritts d) mit Hilfe einer kumulierten Binominalverteilung, einer Simulation oder einem tatsächlichen Verbrauch die zumindest erforderliche Anzahl von Justierelementen für jede Geometrie berechnet.According to a further embodiment, the minimum number of adjustment elements required for each geometry is calculated during step d) with the aid of a cumulative binomial distribution, a simulation or an actual consumption.

Alternativ kann eine Bestimmung über den Verbrauch in der Realität erfolgen. Insbesondere wird berechnet, wie viele Justierelemente der jeweiligen Geometrie oder Höhe dem Justierelementsatz entnommen werden können, um mit hoher Wahrscheinlichkeit zumindest immer ein Justierelement vorhanden zu haben.Alternatively, a determination can be made about the consumption in reality. In particular, it is calculated how many adjusting elements of the respective geometry or height can be taken from the adjusting element set in order to always have at least one adjusting element with a high probability.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird während des Schritts d) ein Sicherheitsfaktor berücksichtigt.According to a further embodiment, a safety factor is taken into account during step d).

Hierdurch ist es möglich, die Auslegung des Justierelementsatzes abzusichern. Um nicht statistischen Effekten, wie beispielsweise systematischen Fehlern, vorbeugen zu können, ist es möglich, zusätzliche Justierelemente in den Justierelementsatz aufzunehmen. Beispielsweise kann eine Anzahl von unwahrscheinlichen Randjustierelementen in den Justierelementsatz aufgenommen werden. Sobald eine gewisse Anzahl an Justageschritten durchgeführt und Justierelemente verbaut wurden, kann über die Entnahmemenge pro jeweiliger Geometrie oder Höhe eine Statistik angefertigt werden, aus der sich verbesserte Schätzwerte für die Wahrscheinlichkeiten und vorteilhaften Anzahlen ableiten lassen.This makes it possible to secure the design of the adjusting element set. In order to be able to prevent non-statistical effects, such as systematic errors, it is possible to include additional adjustment elements in the adjustment element set. For example, a number of unlikely edge aligners can be included in the aligner set. As soon as a certain number of adjustment steps have been carried out and adjustment elements have been installed, statistics can be prepared for the removal quantity per respective geometry or height, from which improved estimates for the probabilities and advantageous numbers can be derived.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird während des Schritts a) ein Nominaljustierelement verwendet, das dem Justierelementsatz hinzugefügt wird.According to a further embodiment, during step a) a nominal adjustment element is used, which is added to the adjustment element set.

Unter einem „Nominaljustierelement“ oder „Nominalspacer“ ist vorliegend dasjenige Justierelement zu verstehen, dessen Wahrscheinlichkeit, dass dieses bei dem Justieren der Lage des Bauteils verwendet wird, im Vergleich zu den anderen Justierelementen des Justierelementsatzes am höchsten ist.A “nominal adjusting element” or “nominal spacer” is to be understood here as that adjusting element whose probability that it will be used when adjusting the position of the component is highest compared to the other adjusting elements of the adjusting element set.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Justierelementsatz Grobjustierelemente und Feinjustierelemente auf, wobei während des Schritts c) eine Wahrscheinlichkeit bestimmt wird, mit der die sich in ihren Geometrien voneinander unterscheidenden Grobjustierelemente zum Justieren der Lage des Bauteils jeweils erforderlich sind.According to a further embodiment, the adjustment element set has coarse adjustment elements and fine adjustment elements, with a probability being determined during step c) with which the coarse adjustment elements, which differ from one another in their geometries, are required to adjust the position of the component.

Die Feinjustierelemente und die Grobjustierelemente unterscheiden sich über ihr Inkrement oder ihre Schrittweite voneinander. Das heißt, dass die Grobjustierelemente ein größeres und die Feinjustierelemente ein kleineres Inkrement aufweisen.The fine adjustment elements and the coarse adjustment elements differ from one another in terms of their increment or step width. This means that the coarse adjustment elements have a larger increment and the fine adjustment elements have a smaller increment.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Gaußverteilung über einen Gesamtbereich der Grobjustierelemente gelegt, wobei die Feinjustierelemente als gleichverteilt angenommen werden.According to a further embodiment, a Gaussian distribution is placed over an entire area of the coarse adjustment elements, with the fine adjustment elements being assumed to be uniformly distributed.

Das heißt insbesondere, dass für jede Geometrie oder Höhe der Feinjustierelemente dieselbe Anzahl von Feinjustierelementen vorgehalten wird.This means in particular that the same number of fine adjustment elements is kept available for each geometry or height of the fine adjustment elements.

Ferner wird ein Justierelementsatz zum Justieren einer Lage eines Bauteils einer Projektionsbelichtungsanlage vorgeschlagen, wobei der Justierelementsatz mit Hilfe des vorgenannten Verfahrens ausgelegt ist, und wobei der Justierelementsatz mehrere Justierelemente aufweist, die sich in ihren Geometrien voneinander unterscheiden.Furthermore, an adjusting element set is proposed for adjusting a position of a component of a projection exposure system, the adjusting element set being designed using the aforementioned method, and the adjusting element set having a plurality of adjusting elements that differ in their geometries.

Die Anzahl der Justierelemente ist grundsätzlich beliebig. Jedoch sind für diejenigen Geometrien oder Höhen, deren Wahrscheinlichkeit für eine Benutzung zum Justieren der Lage des Bauteils größer ist, mehr Justierelemente je Geometrie oder Höhe vorgesehen als für diejenigen Justierelemente, deren Nutzung weniger wahrscheinlich ist.The number of adjustment elements is fundamentally arbitrary. However, more adjustment elements per geometry or height are provided for those geometries or heights that are more likely to be used to adjust the position of the component than for those adjustment elements that are less likely to be used.

Gemäß einer Ausführungsform weisen die Justierelemente Grobjustierelemente und Feinjustierelemente auf, wobei eine Schrittweite der Grobjustierelemente größer oder ein ganzzahliges Vielfaches einer Schrittweite der Feinjustierelemente ist.According to one embodiment, the adjustment elements have coarse adjustment elements and fine adjustment elements, with an increment of the coarse adjustment elements being larger or an integer multiple of an increment of the fine adjustment elements.

Die Grobjustierelemente und die Feinjustierelemente unterscheiden sich somit in ihrer Schrittweite voneinander. Die Schrittweite oder das Inkrement kann bei den Grobjustierelementen größer als bei den Feinjustierelementen sein.The coarse adjustment elements and the fine adjustment elements thus differ from one another in terms of their increments. The step width or the increment can be larger for the coarse adjustment elements than for the fine adjustment elements.

„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."A" is not necessarily to be understood as being limited to exactly one element. Rather, a plurality of elements, such as two, three or more, can also be provided. Any other count word used here should also not be understood to mean that there is a restriction to precisely the stated number of elements. Rather, numerical deviations upwards and downwards are possible, unless otherwise stated.

Die für das Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für den vorgeschlagenen Justierelementsatz entsprechend und umgekehrt.The embodiments and features described for the method apply correspondingly to the proposed adjustment element set and vice versa.

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.Further possible implementations of the invention also include combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. The person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.

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 perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Justierelementsatzes zum Justieren einer Lage eines Bauteils der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1;
  • 3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Justierelements für den Justierelementsatz gemäß 2;
  • 4 zeigt ein schematisches Diagramm einer Wahrscheinlichkeitsverteilung von unterschiedlichen Höhen des Justierelements gemäß 3;
  • 5 zeigt eine tabellarische Übersicht zur Bedarfsberechnung von unterschiedlichen Justierelementen gemäß 3;
  • 6 zeigt ein schematisches Diagramm zur Auslegung des Justierelementsatzes gemäß 2;
  • 7 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Justierelementsatzes zum Justieren einer Lage eines Bauteils der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1;
  • 8 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Grobjustierelements für den Justierelementsatz gemäß 7;
  • 9 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Feinjustierelements für den Justierelementsatz gemäß 7;
  • 10 zeigt ein schematisches Diagramm einer Wahrscheinlichkeitsverteilung von unterschiedlichen Höhen des Grobjustierelements gemäß 8;
  • 11 zeigt ein schematisches Diagramm einer Wahrscheinlichkeitsverteilung von unterschiedlichen Höhen des Feinjustierelements gemäß 9;
  • 12 zeigt eine tabellarische Ansicht des Justierelementsatzes gemäß 7;
  • 13 zeigt eine schematische Darstellung der Toleranz für den Justierelementsatz gemäß 2 oder 7;
  • 14 zeigt eine schematische Darstellung der Konvergenz für den Justierelementsatz gemäß 2 oder 7;
  • 15 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems für die Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1; und
  • 16 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Auslegen des Justierelementsatzes gemäß 2 oder 7.
Further advantageous refinements and aspects of the invention are the subject matter of the dependent claims and of the exemplary embodiments of the invention described below. The invention is explained in more detail below on the basis of preferred embodiments with reference to the enclosed figures.
  • 1 shows a schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography;
  • 2 shows a schematic perspective view of an embodiment of an adjusting element set for adjusting a position of a component of the projection exposure system according to FIG 1 ;
  • 3 shows a schematic perspective view of an embodiment of an adjusting element for the adjusting element set according to FIG 2 ;
  • 4 FIG. 12 shows a schematic diagram of a probability distribution of different heights of the adjustment element according to FIG 3 ;
  • 5 shows a tabular overview for calculating the requirements of different adjustment elements 3 ;
  • 6 shows a schematic diagram for the design of the adjusting element set according to FIG 2 ;
  • 7 shows a schematic perspective view of a further embodiment of an adjusting element set for adjusting a position of a component of the projection exposure system according to FIG 1 ;
  • 8th shows a schematic perspective view of an embodiment of a coarse adjustment element for the adjustment element set according to FIG 7 ;
  • 9 shows a schematic perspective view of an embodiment of a fine adjustment element for the adjustment element set according to FIG 7 ;
  • 10 FIG. 12 shows a schematic diagram of a probability distribution of different heights of the coarse adjustment element according to FIG 8th ;
  • 11 FIG. 12 shows a schematic diagram of a probability distribution of different heights of the fine adjustment element according to FIG 9 ;
  • 12 shows a tabular view of the adjustment element set according to 7 ;
  • 13 shows a schematic representation of the tolerance for the adjustment element set according to FIG 2 or 7 ;
  • 14 FIG. 12 shows a schematic representation of the convergence for the adjustment element set according to FIG 2 or 7 ;
  • 15 shows a schematic view of an embodiment of an optical system for the projection exposure apparatus according to FIG 1 ; and
  • 16 FIG. 12 shows a schematic block diagram of an embodiment of a method for designing the alignment element set according to FIG 2 or 7 .

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.Elements that are the same or have the same function have been provided with the same reference symbols in the figures, unless otherwise stated. Furthermore, it should be noted that the representations in the figures are not necessarily to scale.

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. 1 shows an embodiment of a projection exposure system 1 (lithography system), in particular an EUV lithography system. One embodiment of an illumination system 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a light or radiation source 3, illumination optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6. In an alternative embodiment, the light source 3 can also be provided as a separate module from the rest of the illumination system 2. In this case, the lighting system 2 does not include the light source 3 .

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.A reticle 7 arranged in the object field 5 is exposed. The reticle 7 is held by a reticle holder 8 . The reticle holder 8 can be displaced via a reticle displacement drive 9, in particular in a scanning direction.

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.In the 1 a Cartesian coordinate system with an x-direction x, a y-direction y and a z-direction z is drawn in for explanation. The x-direction x runs perpendicularly into the plane of the drawing. The y-direction y runs horizontally and the z-direction z runs vertically. The scanning direction is in the 1 along the y-direction y. The z-direction z runs perpendicular to the object plane 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.The projection exposure system 1 includes projection optics 10. The projection optics 10 are used to image the object field 5 in an image field 11 in an image plane 12. The image plane 12 runs parallel to the object plane 6. Alternatively, there is also an angle other than 0° between the object plane 6 and the Image plane 12 possible.

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 Retikel - verlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.A structure on the reticle 7 is imaged onto a light-sensitive layer of a wafer 13 arranged in the region of the image field 11 in the image plane 12 . The wafer 13 is held by a wafer holder 14 . The wafer holder 14 can be displaced in particular along the y-direction y via a wafer displacement drive 15 . The displacement of the reticle 7 via the reticle displacement drive 9 on the one hand and the wafer 13 via the wafer displacement drive 15 on the other hand can be synchronized with one another.

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.The light source 3 is an EUV radiation source. The light source 3 emits in particular EUV radiation 16, which is also referred to below as useful radiation, illumination radiation or illumination light. The useful radiation 16 has in particular a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm. The light source 3 can be a plasma source, for example an LPP source (Engl .: Laser Produced Plasma, plasma generated with the help of a laser) or a DPP (Gas Discharged Produced Plasma) source. It can also be a synchrotron-based radiation source. The light source 3 can be a free-electron laser (FEL).

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.The illumination radiation 16 emanating from the light source 3 is bundled by a collector 17 . The collector 17 can be a collector with one or more ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces. The at least one reflection surface of the collector 17 can in grazing incidence (Engl.: Grazing Incidence, GI), i.e. with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence (Normal Incidence, NI), i.e. with angles of incidence less than 45°, with the Illumination radiation 16 are applied. The collector 17 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation and on the other hand to suppress stray light.

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.After the collector 17, the illumination radiation 16 propagates through an intermediate focus in an intermediate focus plane 18. The intermediate focus plane 18 can represent a separation between a radiation source module, comprising the light source 3 and the collector 17, and the illumination optics 4.

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.The illumination optics 4 comprises a deflection mirror 19 and a first facet mirror 20 downstream of this in the beam path. The deflection mirror 19 can be a plane deflection mirror or alternatively a mirror with an effect that influences the bundle beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 19 can be designed as a spectral filter, which separates a useful light wavelength of the illumination radiation 16 from stray light of a different wavelength. If the first facet mirror 20 is arranged in a plane of the illumination optics 4 which is optically conjugate to the object plane 6 as the field plane, it is also referred to as a field facet mirror. The first facet mirror 20 includes a multiplicity of individual first facets 21, which can also be referred to as field facets. Of these first facets 21 are in the 1 only a few shown as examples.

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.The first facets 21 can be embodied as macroscopic facets, in particular as rectangular facets or as facets with an arcuate or part-circular edge contour. The first facets 21 can be embodied as planar facets or alternatively as convexly or concavely curved facets.

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.Like for example from the DE 10 2008 009 600 A1 is known, the first facets 21 themselves can each also be composed of a large number of individual mirrors, in particular a large number of micromirrors. The first facet mirror 20 can be embodied in particular as a microelectromechanical system (MEMS system). For details refer to the DE 10 2008 009 600 A1 referred.

Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung y.The illumination radiation 16 runs horizontally between the collector 17 and the deflection mirror 19, ie along the y-direction 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 .A second facet mirror 22 is arranged downstream of the first facet mirror 20 in the beam path of the illumination optics 4. If the second facet mirror 22 is arranged in a pupil plane of the illumination optics 4, it is also referred to as a pupil facet mirror. The second facet mirror 22 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the illumination optics 4 . In this case, the combination of the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22 is also referred to as a specular reflector. Specular reflectors are known from US 2006/0132747 A1 , the EP 1 614 008 B1 and the U.S. 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.The second facet mirror 22 includes a plurality of second facets 23. In the case of a pupil facet mirror, the second facets 23 are also referred to as pupil facets.

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.The second facets 23 can also be macroscopic facets, which can have round, rectangular or hexagonal borders, for example, or alternatively facets composed of micromirrors. In this regard, also on the DE 10 2008 009 600 A1 referred.

Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.The second facets 23 can have plane or alternatively convexly or concavely curved reflection surfaces.

Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Engl.: Fly's Eye Integrator) bezeichnet.The illumination optics 4 thus forms a double-faceted system. This basic principle is also known as a honeycomb condenser (English: Fly's Eye Integrator).

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.It can be advantageous not to arrange the second facet mirror 22 exactly in a plane which is optically conjugate to a pupil plane of the projection optics 10 . In particular, the second facet mirror 22 can be arranged tilted relative to a pupil plane of the projection optics 10, as is the case, for example, in FIG DE 10 2017 220 586 A1 is described.

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.The individual first facets 21 are imaged in the object field 5 with the aid of the second facet mirror 22 . The second facet mirror 22 is the last beam-forming mirror or actually the last mirror for the illumination radiation 16 in the beam path in front of the object field 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.In another embodiment of the illumination optics 4 that is not shown, transmission optics can be arranged in the beam path between the second facet mirror 22 and the object field 5 , which particularly contributes to the imaging of the first facets 21 in the object field 5 . The transmission optics can have exactly one mirror, but alternatively also have two or more mirrors, which are arranged one behind the other in the beam path of the illumination optics 4 . The transmission optics can in particular comprise one or two mirrors for normal incidence (NI mirror, normal incidence mirror) and/or one or two mirrors for grazing incidence (GI mirror, grazing incidence mirror).

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.The illumination optics 4 has the version in which 1 shown, exactly three mirrors after the collector 17, namely the deflection mirror 19, the first facet mirror 20 and the second facet mirror 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.In a further embodiment of the illumination optics 4, the deflection mirror 19 can also be omitted, so that the illumination optics 4 can then have exactly two mirrors after the collector 17, namely the first facet mirror 20 and the second facet mirror 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.The imaging of the first facets 21 by means of the second facets 23 or with the second facets 23 and transmission optics in the object plane 6 is generally only an approximate imaging.

Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.The projection optics 10 includes a plurality of mirrors Mi, which are numbered consecutively according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 1 .

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 von 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.At the in the 1 example shown, the projection optics 10 includes six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible. The projection optics 10 are doubly obscured optics. The penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illumination radiation 16. The projection optics 10 has an image-side numerical aperture which is greater than 0.5 and which can also be greater than 0.6 and which, for example, is 0.7 or 0.75.

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.Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without an axis of rotational symmetry. Alternatively, the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one axis of rotational symmetry of the reflection surface shape. Just like the mirrors of the illumination optics 4, the mirrors Mi can have highly reflective coatings for the illumination radiation 16. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.

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.The projection optics 10 has a large object-image offset in the y-direction y between a y-coordinate of a center of the object field 5 and a y-coordinate of the center of the image field 11. This object-image offset in the y-direction y can be about as large as a z-distance between the object plane 6 and the image plane 12.

Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy in x- und y-Richtung x, y auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (ßx, ßy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.The projection optics 10 can in particular be anamorphic. In particular, it has different imaging scales βx, βy in the x and y directions x, y. The two image scales βx, βy of the projection optics 10 are preferably at (βx, βy)=(+/−0.25, +/-0.125). A positive image scale ß means an image without image reversal. A negative sign for the imaging scale ß means imaging with image reversal.

Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung x, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.The projection optics 10 thus leads to a reduction in the ratio 4:1 in the x-direction x, ie in the direction perpendicular to the scanning direction.

Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung y, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.The projection optics 10 lead to a reduction of 8:1 in the y-direction y, ie in the scanning direction.

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.Other imaging scales are also possible. Image scales with the same sign and absolutely the same in the x and y directions x, y, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.

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 .The number of intermediate image planes in the x and y directions x, y in the beam path between the object field 5 and the image field 11 can be the same or, depending on the design of the projection optics 10, can be different. Examples of projection optics with different numbers of such intermediate images in the x and y directions x, y are known from U.S. 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.In each case one of the second facets 23 is assigned to precisely one of the first facets 21 in order to form a respective illumination channel for illuminating the object field 5 . In this way, in particular, lighting can result according to Köhler's principle. The far field is broken down into a large number of object fields 5 with the aid of the first facets 21 . The first facets 21 generate a plurality of images of the intermediate focus on the second facets 23 assigned to them.

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.The first facets 21 are each imaged onto the reticle 7 by an associated second facet 23 in a superimposed manner in order to illuminate the object field 5 . In particular, the illumination of the object field 5 is as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%. Field uniformity can be achieved by superimposing different illumination channels.

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.The illumination of the entrance pupil of the projection optics 10 can be defined geometrically by arranging the second facets 23 . By selecting the lighting channels, especially the part quantity of the second facets 23 that guide light, the intensity distribution in the entrance pupil of the projection optics 10 can be adjusted. This intensity distribution is also referred to as illumination setting or illumination pupil filling.

Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.A likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 4 can be achieved by redistributing the illumination channels.

Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.Further aspects and details of the illumination of the object field 5 and in particular the entrance pupil of the projection optics 10 are described below.

Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.The projection optics 10 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. It can also be inaccessible.

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.The entrance pupil of the projection optics 10 cannot regularly be illuminated exactly with the second facet mirror 22 . When imaging the projection optics 10, which telecentrically images the center of the second facet mirror 22 onto the wafer 13, the aperture rays often do not intersect at a single point. However, a surface can be found in which the distance between the aperture rays, which is determined in pairs, is minimal. This surface represents the entrance pupil or a surface conjugate to it in position space. In particular, this surface shows a finite curvature.

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.The projection optics 10 may have different positions of the entrance pupil for the tangential and for the sagittal beam path. In this case, an imaging element, in particular an optical component of the transmission optics, should be provided between the second facet mirror 22 and the reticle 7 . With the help of this optical element, the different positions of the tangential entrance pupil and the sagittal entrance pupil can be taken into account.

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.At the in the 1 shown arrangement of the components of the illumination optics 4, the second facet mirror 22 is arranged in a conjugate to the entrance pupil of the projection optics 10 surface. The first facet mirror 20 is arranged tilted to the object plane 6 . The first facet mirror 20 is tilted relative to an arrangement plane that is defined by the deflection mirror 19 . The first facet mirror 20 is tilted relative to an arrangement plane that is defined by the second facet mirror 22 .

Bei der Fertigung einer wie zuvor erwähnten Beleuchtungsoptik 4 oder einer wie zuvor erwähnten Projektionsoptik 10 ist eine hochgenaue Korrektur von Fertigungstoleranzen, insbesondere von einem Urzustand zu einem lieferfähigen Zustand, erforderlich. Dabei ist ein sehr genaues Einstellen in der Größenordnung von etwa 10 µm nötig, wobei ein guter Thermalübergang gewährleistet sein soll. Gleichzeitig sind dynamisch stabile Übergänge erforderlich und die Korrektur soll kostengünstig gegenüber einer Aktuierung sein.When manufacturing an illumination optics 4 as mentioned above or a projection optics 10 as mentioned above, a highly precise correction of manufacturing tolerances, in particular from an original state to a state ready for delivery, is required. A very precise adjustment of the order of about 10 μm is necessary, whereby a good thermal transition should be ensured. At the same time, dynamically stable transitions are required and the correction should be inexpensive compared to an actuation.

Insbesondere bei der Projektionsoptik 10 liegt die Herausforderung darin, schwere Bauteile mit einer Masse von 1 bis zu 2.000 kg mit einer Genauigkeit von etwa 10 µm zueinander auszurichten. Dieses Ausrichten muss dabei langzeitstabil gegenüber Setzeffekten sein. Auf engstem Bauraum müssen kleine Bauteile (kleiner als 1 kg) zueinander ausgerichtet werden, wobei eine Verstellmechanik oder ein Aktuator aufgrund mangelnden vorhandenen Bauraums nicht umsetzbar ist. Es ist ferner ein großer Verstellbereich mit kleiner Schrittweite wünschenswert.In the case of the projection optics 10 in particular, the challenge lies in aligning heavy components with a mass of 1 to 2,000 kg with one another with an accuracy of around 10 μm. This alignment must be stable over the long term against settling effects. Small components (less than 1 kg) must be aligned with one another in the tightest of spaces, with an adjustment mechanism or an actuator not being able to be implemented due to the lack of available space. A large adjustment range with small increments is also desirable.

Diese Forderungen können wie folgt umgesetzt werden. Abstandshalter oder Spacer müssen in definierten Größen und Mengen, beispielsweise in der Form von Setzkästen, insbesondere Spacersetzkästen, vorhanden sein, um die zueinander auszurichtenden Bauteile im Fertigungsprozess spacern zu können. Alternativ können die Abstandshalter oder Spacer auch auf Zuruf individuell gefertigt werden. Dies verlängert jedoch die Fertigungszeiten und wird vorzugsweise nur in Ausnahmefällen umgesetzt. Dabei muss der Gesamtrange spacerbar sein beziehungsweise in benötigter Genauigkeit. Vorteilhafterweise sollen nur die tatsächlich benötigten Abstandshalter oder Spacer auf Lager in einem jeweiligen Abstandshaltersatz vorhanden sein. Dies führt zu einer Kostenreduktion.These requirements can be implemented as follows. Spacers or spacers must be available in defined sizes and quantities, for example in the form of type cases, in particular spacer type cases, in order to be able to space the components to be aligned with one another in the manufacturing process. Alternatively, the spacers can also be individually manufactured on request. However, this lengthens the production times and is preferably only implemented in exceptional cases. The total range must be spacerable or with the required accuracy. Advantageously, only the spacers or spacers that are actually required should be available in stock in a respective set of spacers. This leads to a cost reduction.

Für eine genaue Montage von Bauteilen sind oftmals Zwischenstücke, Abstandshalter oder Spacer mit Genauigkeiten von weniger als 10µm notwendig. Diese Spacer können individuell geschliffen werden. Allerdings vergeht zwischen der Berechnung des benötigten Maßes und der Verfügbarkeit der geschliffenen Teile mindestens ein halber Tag. Eine schnellere Verfügbarkeit kann über die Verwendung von Baukästen oder Spacersetzkästen erreicht werden.Intermediate pieces, spacers or spacers with an accuracy of less than 10 µm are often required for the precise assembly of components. These spacers can be ground individually. However, at least half a day elapses between the calculation of the required dimensions and the availability of the ground parts. Faster availability can be achieved by using construction kits or spacer replacement kits.

2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines wie zuvor erwähnten Baukastens, Setzkastens oder Justierelementsatzes 100A. Der Justierelementsatz 100A kann auch als Spacersetzkasten bezeichnet werden. 3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Spacers oder Justierelements 102 für den Justierelementsatz 100A. Nachfolgend wird auf die 2 und 3 gleichzeitig Bezug genommen. 2 Fig. 12 shows a schematic view of an embodiment of a kit, case or adjustment element set 100A as mentioned above. The adjustment element set 100A can also be referred to as a spacer replacement box. 3 12 shows a schematic perspective view of one embodiment of a spacer or adjustment element 102 for the adjustment element set 100A. The following will refer to the 2 and 3 referenced at the same time.

Der Justierelementsatz 100A umfasst mehrere Justierelemente 102. Die Justierelemente 102 unterscheiden sich in ihrer Geometrie, insbesondere in ihrer Dicke oder Höhe, voneinander, wie nachfolgend noch erläutert wird. Dabei können je Geometrie oder Höhe jedoch mehrere Justierelemente 102 mit derselben Geometrie oder Höhe vorgesehen sein. Die Anzahl der Justierelemente 102 ist dabei grundsätzlich beliebig. Nachfolgend wird jedoch auf nur ein Justierelement 102 Bezug genommen.The adjusting element set 100A comprises a plurality of adjusting elements 102. The adjusting elements 102 differ from one another in terms of their geometry, in particular their thickness or height, as will be explained below. However, several adjustment elements 102 with the same geometry or height can be provided for each geometry or height. The number of adjusting elements 102 is fundamentally arbitrary. However, only one adjustment element 102 is referred to below.

Das Justierelement 102 kann scheibenförmig oder hohlzylinderförmig sein und umfasst eine zylinderförmige Außenseite oder Außenfläche 104 und eine mittig vorgesehene Bohrung oder einen Durchbruch 106. Der Durchbruch 106 ist ebenfalls zylinderförmig. Ferner weist das Justierelement 102 eine Vorderseite oder erste Stirnfläche 108 und eine Rückseite oder zweite Stirnfläche 110 auf. Das Justierelement 102 kann jedoch grundsätzlich jede beliebige Geometrie aufweisen.The adjusting element 102 can be disk-shaped or hollow-cylindrical and comprises a cylindrical outer side or outer surface 104 and a centrally provided bore or an opening 106. The opening 106 is also cylindrical. Furthermore, the adjustment element 102 has a front side or first end face 108 and a rear side or second end face 110 . In principle, however, the adjustment element 102 can have any desired geometry.

Die Stirnflächen 108, 110 sind parallel zueinander und beabstandet voneinander angeordnet. Das Justierelement 102 weist eine Dicke oder Höhe d102 auf. Wie zuvor erwähnt, weisen die Justierelemente 102 des Justierelementsatzes 100A Justierelemente 102 mit unterschiedlichen Höhen d102 auf, wobei jedoch auch mehrere Justierelemente 102 mit derselben Höhe d102 Teil des Justierelementsatzes 100A sein können. Unter der Höhe d102 ist vorliegend ein Abstand der beiden parallel zueinander angeordneten Stirnflächen 108, 110 zu verstehen.The end faces 108, 110 are arranged parallel to one another and spaced apart from one another. The adjustment element 102 has a thickness or height d102. As previously mentioned, the adjusters 102 of the adjuster set 100A include adjusters 102 with different heights d102, but multiple adjusters 102 with the same height d102 can also be part of the adjuster set 100A. In the present case, the height d102 is to be understood as a distance between the two end faces 108, 110 arranged parallel to one another.

Das Justierelement 102 kann mit seinen beiden Stirnflächen 108, 110 an zwei zueinander auszurichtenden Objekten oder Bauteilen der Projektionsbelichtungsanlage 1 anliegen. Durch den Durchbruch 106 kann ein Befestigungselement, insbesondere eine Schraube, hindurchgeführt werden.The adjusting element 102 can rest with its two end faces 108, 110 on two objects or components of the projection exposure system 1 that are to be aligned with one another. A fastening element, in particular a screw, can be passed through the opening 106 .

Zum Auslegen des Justierelementsatzes 100A wird zunächst ein auszugleichender Bereich, der mit Hilfe des Justierelementsatzes 100A beziehungsweise mit Hilfe der Justierelement 102 einstellbar sein soll, bestimmt. Dieser Bereich kann auch als Gesamtbereich, Range oder Gesamtspacerrange bezeichnet werden. Dieses Bestimmen des Bereichs erfolgt beispielsweise über eine Toleranzbetrachtung oder Versuche.In order to design the adjustment element set 100A, an area to be compensated for, which is to be adjustable with the aid of the adjustment element set 100A or with the aid of the adjustment element 102, is first determined. This area can also be referred to as the overall area, range or overall spacer range. This determination of the range takes place, for example, via a tolerance consideration or tests.

Anschließend wird ein Inkrement oder Spacerinkrement, mit anderen Worten die Sensitivität, über eine Toleranzbetrachtung, eine geometrische Betrachtung, Toleranzsimulationen oder Versuche bestimmt. Das Inkrement kann auch als Schrittweite bezeichnet werden. Das kleinste Spacerinkrement wird bestimmt, um die Ausrichtaufgaben in die Spezifikation zu bekommen. Bei der Auslegung des Justierelementsatzes 100A werden nun die Wahrscheinlichkeiten der Erfordernisse der einzelnen Justierelemente 102 bestimmt.An increment or spacer increment, in other words the sensitivity, is then determined by considering tolerances, geometric considerations, tolerance simulations or tests. The increment can also be referred to as a step size. The smallest spacer increment is determined in order to get the alignment tasks into the specification. In designing the set of alignment elements 100A, the probabilities of the needs of the individual alignment elements 102 are now determined.

Hierzu kann, wie in der 4 gezeigt, eine Gaußverteilung über einen wie zuvor erwähnten Gesamtspacerrange oder Gesamtbereich G gelegt werden. In der 3 ist auf der Abszisse oder Rechtsachse die Höhe d102 in mm und auf der Ordinate oder Hochachse die Wahrscheinlichkeit p aufgetragen. In dem beispielhaften Fall gemäß der 4 beträgt der Gesamtbereich G wie folgt: G = 3,685   m m 2,305   m m = 1,38   m m

Figure DE102022207348A1_0001
For this purpose, as in the 4 shown, a Gaussian distribution can be superimposed over a total spacer range or total area G as previously mentioned. In the 3 the height d102 in mm is plotted on the abscissa or right-hand axis and the probability p is plotted on the ordinate or vertical axis. In the exemplary case according to FIG 4 the total area G is as follows: G = 3,685 m m 2,305 m m = 1.38 m m
Figure DE102022207348A1_0001

Das Auslegen kann beispielsweise mit einem Spacerrange von -3s, +3s erfolgen. Die Spacerinkremente mit einer Größenordnung von etwa 10µm quantisieren die Gaußverteilung über den Gesamtbereich G. Die einzelnen Spacerinkrementwahrscheinlichkeiten summieren sich zu 1. Somit ist ein Nominalspacer oder Nominaljustierelement 102' am wahrscheinlichsten. Das Nominaljustierelement 102' unterscheidet sich von den anderen Justierelementen 102 nur dadurch, dass die Wahrscheinlichkeit der Verwendung des Nominaljustierelements 102' im Vergleich zu den anderen Justierelementen 102 am größten ist. Das Nominaljustierelement 102' kann auch als mittleres Justierelement bezeichnet werden.For example, it can be laid out with a spacer range of -3s, +3s. The spacer increments with a magnitude of approximately 10 μm quantize the Gaussian distribution over the entire range G. The individual spacer increment probabilities add up to 1. A nominal spacer or nominal adjustment element 102' is therefore the most probable. The nominal adjustment element 102′ differs from the other adjustment elements 102 only in that the probability of using the nominal adjustment element 102′ is greatest compared to the other adjustment elements 102 . The nominal adjustment element 102' can also be referred to as the middle adjustment element.

Ein Ablauf zum Auslegen des Justierelementsatzes 100A kann wie folgt durchgeführt werden. Zunächst erfolgt eine Montage aller auszurichtenden Bauteile inklusive Nominalspacer oder Nominaljustierelement 102'. Dies kann real oder mittels eines virtuellen Montagemodells (VMM) durchgeführt werden. Dann wird der Urzustand real oder über ein Messsystem oder virtuell über das virtuelle Montagemodell bestimmt. Nachfolgend werden die Korrektur und die benötigten Justierelemente 102 zum Korrigieren bestimmt. Es erfolgt dann eine Bereitstellung und ein Einbau der Justierelemente 102. Es erfolgt anschließend eine Bestimmung des korrigierten Zustands entweder real oder über das Messsystem. Gegebenenfalls wird ein weiterer Spacer-Loop benötigt.A procedure for designing the alignment element set 100A can be performed as follows. First, all the components to be aligned, including the nominal spacer or nominal adjustment element 102', are assembled. This can be done in real life or using a virtual assembly model (VMM). Then the original state is determined in real terms or via a measuring system or virtually via the virtual assembly model. The correction and the adjustment elements 102 required for correction are subsequently described definitely. The adjustment elements 102 are then provided and installed. The corrected state is then determined either in real terms or via the measuring system. If necessary, another spacer loop is required.

Bei der Auslegung des Justierelementsatzes 100A muss bestimmt werden, wie viele Justierelemente 102 maximal pro Inkrement oder Schrittweite sinnvoll sind. Andererseits müssen immer genügend Justierelemente 102 vorhanden sein, um den Prozessfluss nicht zu gefährden. Es erfolgt eine Optimierung auf Kosten versus Verfügbarkeit der jeweiligen Justierelemente 102. Die benötigten Randbedingungen sind hierbei Wiederbeschaffungszeit, der Verbrauch von Justierelementen 102 pro Justierelementsatz 100A und die Spacerwahrscheinlichkeit oder Wahrscheinlichkeit des jeweiligen Justierelements 102.When designing the adjustment element set 100A, it must be determined how many adjustment elements 102 make sense as a maximum per increment or step size. On the other hand, there must always be enough adjusting elements 102 in order not to endanger the flow of the process. An optimization takes place in terms of costs versus availability of the respective adjustment elements 102. The required boundary conditions here are recovery time, the consumption of adjustment elements 102 per adjustment element set 100A and the spacer probability or probability of the respective adjustment element 102.

Die Aufgabe hierbei ist das Bestimmen der Anzahl der Justierelemente 102 pro Inkrement oder Schrittweite, die in dem Justierelementsatz 100A benötigt werden, um zuverlässig alle Inkremente während der Montage zur Verfügung zu haben, insbesondere während der Wiederbeschaffungszeit. Umgesetzt wird dies durch eine kumulierte Binominalverteilung, die berechnet, wie viele Justierelemente 102 dem Justierelementsatz 100A entnommen werden können, um mit einer hohen Wahrscheinlicht, beispielsweise von 99%, immer zumindest ein Justierelement 102 vorhanden zu haben.The objective here is to determine the number of adjustment elements 102 per increment or pitch required in the adjustment element set 100A in order to reliably have all increments available during assembly, particularly during the replenishment time. This is implemented by a cumulative binomial distribution that calculates how many adjustment elements 102 can be taken from the adjustment element set 100A in order to always have at least one adjustment element 102 present with a high probability, for example 99%.

5 zeigt hierzu eine Tabelle mit einer Übersicht für Bedarfsberechnungen zur kumulierten Wahrscheinlichkeit C von größer als 0,997. In der 5 bezeichnet p die Wahrscheinlichkeit und N die Anzahl der Spaceraufgaben. Mit der kumulierten Wahrscheinlichkeit C wird die Sicherheit vor einem Leerlauf des Justierelementsatzes 100A angegeben. Die Wahrscheinlichkeit p gibt eine Aussage darüber, wie hoch die Wahrscheinlichkeit p für die Anwendung eines jeweiligen Justierelements 102 mit einer bestimmten Höhe d102 ist. 5 shows a table with an overview of requirement calculations for the cumulative probability C greater than 0.997. In the 5 p denotes the probability and N the number of spacer tasks. The cumulative probability C indicates the security against the adjustment element set 100A running empty. The probability p provides information about how high the probability p is for the use of a respective adjustment element 102 with a specific height d102.

Die Auslegung des Justierelementsatzes 100A kann abgesichert werden. Um nicht statistischen Effekte, wie beispielsweise einem systematischen Fehler, vorzubeugen, können zusätzliche Justierelemente 102 in den Justierelementsatz 100A hinzugenommen werden. Beispielsweise kann dies durch eine Erhöhung der Anzahl von unwahrscheinlichen Randspacern oder Randjustierelementen erfolgen. Dies erhöht die Sicherheit. Ferner können auch Nominalspacer oder Nominaljustierelemente 102' mit hinzugenommen werden. Beispielsweise sind dies Justierelemente 102, die gegebenenfalls beim Erstaufbau, insbesondere der Bestimmung einer Istsituation, verbaut werden.The design of the adjustment element set 100A can be secured. In order to prevent non-statistical effects such as a systematic error, additional adjustment elements 102 can be included in the adjustment element set 100A. For example, this can be done by increasing the number of improbable edge spacers or edge adjustment elements. This increases security. Furthermore, nominal spacers or nominal adjusting elements 102' can also be added. For example, these are adjusting elements 102, which may be installed during initial construction, in particular when determining an actual situation.

6 zeigt schematisch ein Beispiel des Justierelementsatzes 100A, bei dem die Justierelemente 102 nicht normalverteilt sind. Auf der Rechtsachse oder Abszisse ist wieder die Höhe d102 aufgetragen, wohingegen auf der Hochachse oder Ordinate eine Anzahl der Justierelemente 102 aufgetragen ist. Dabei ist mit einer durchgezogenen Linie der Justierelementsatz 100A ohne Nominalverteilung dargestellt. Mit einer gestrichelten Linie ist eine Sicherheitskurve dargestellt, wobei mit einer strichpunktierten Linie ein Erwartungswert dargestellt ist. Die 6 12 schematically shows an example of the alignment element set 100A in which the alignment elements 102 are not normally distributed. The height d102 is again plotted on the right-hand axis or abscissa, whereas a number of the adjustment elements 102 is plotted on the vertical axis or ordinate. The adjustment element set 100A without a nominal distribution is shown with a solid line. A safety curve is shown with a dashed line, with an expected value being shown with a dot-dash line. the

Sicherheitskurve kann gegebenenfalls mit einem Sicherheitsfaktor berechnet werden.Safety curve can be calculated with a safety factor if necessary.

7 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines wie zuvor erwähnten Baukastens oder Justierelementsatzes 100B. Der Justierelementsatz 100B kann auch als Spacersatz bezeichnet werden. 8 und 9 zeigen jeweils eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Grobspacers oder Grobjustierelements 102A sowie eines Feinspacers oder Feinjustierelements 102B für den Justierelementsatz 100B. Nachfolgend wird auf die 7 bis 9 gleichzeitig Bezug genommen. 7 Figure 12 shows a schematic perspective view of a further embodiment of a kit or adjustment element set 100B as mentioned above. The adjustment element set 100B can also be referred to as a spacer set. 8th and 9 each show a schematic perspective view of an embodiment of a coarse spacer or coarse adjustment element 102A and of a fine spacer or fine adjustment element 102B for the adjustment element set 100B. The following will refer to the 7 until 9 referenced at the same time.

Der Justierelementsatz 100B unterscheidet sich von dem Justierelementsatz 100A dadurch, dass zwei unterschiedliche Typen von Justierelementen 102A, 102B, nämlich die Grobjustierelemente 102A und die Feinjustierelemente 102B, vorgesehen sind. Den Grobjustierelementen 102A ist eine Dicke oder Höhe d102A zugeordnet. Den Feinjustierelementen 102B ist eine Dicke oder Höhe d102B zugeordnet. Die Höhe d102A kann größer als die Höhe d102B sein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Grobjustierelemente 102A weisen im Vergleich zu den Feinjustierelementen 102B eine große Schrittweite auf, wohingegen die Feinjustierelemente 120B im Vergleich zu den Grobjustierelementen 102A eine kleine Schrittweite aufweisen. Das heißt insbesondere, dass die Feinjustierelemente 102B auch dicker als die Grobjustierelemente 102A sein können.The adjustment element set 100B differs from the adjustment element set 100A in that two different types of adjustment elements 102A, 102B, namely the coarse adjustment elements 102A and the fine adjustment elements 102B, are provided. A thickness or height d102A is assigned to the coarse adjustment elements 102A. A thickness or height d102B is assigned to the fine adjustment elements 102B. Height d102A may be greater than height d102B. However, this is not mandatory. The coarse adjustment elements 102A have a large step size compared to the fine adjustment elements 102B, whereas the fine adjustment elements 120B have a small step size compared to the coarse adjustment elements 102A. This means in particular that the fine adjustment elements 102B can also be thicker than the coarse adjustment elements 102A.

Zur Auslegung des Justierelementsatzes 100B wird zunächst wieder der Gesamtbereich G oder Gesamtspacerrange (Urzustand) über eine Toleranzbetrachtung oder Versuche bestimmt. Der Gesamtbereich G ist der Bereich, der über die Justierelemente 102A, 102B einstellbar sein muss.For the design of the adjusting element set 100B, the overall range G or overall spacer range (original state) is first determined again via a tolerance consideration or tests. The overall range G is the range that must be adjustable using the adjustment elements 102A, 102B.

Anschließend wird das Inkrement oder Spacerinkrement und damit die Sensitivität der Justierelemente 102A, 102B über eine Toleranzbetrachtung oder Versuche bestimmt. Dabei wird der kleinste Spacerschritt, um die Aufgaben in Spezifikation zu bekommen, bestimmt. Um die Anzahl der Justierelemente 102A, 102B zu verringern, wird eine Aufteilung in Grobjustierelemente 102A und Feinjustierelemente 102B vorgenommen. Dann erfolgt eine Auslegung der Wahrscheinlichkeiten der einzelnen Grobjustierelemente 102A. Typischerweise wird eine Gaußverteilung über den von den Grobjustierelementen 102A abzudeckenden Bereich gelegt. Beispielsweise mit einem abzudeckenden Bereich von -3s, +3s. Die Feinjustierelemente 102B werden dann als gleichverteilt angenommen.The increment or spacer increment and thus the sensitivity of the adjustment elements 102A, 102B is then determined by considering tolerances or by testing. The smallest spacer step to get the tasks in specification is determined. In order to reduce the number of adjustment elements 102A, 102B, a division into coarse adjustment elements 102A and fine adjustment elements 102B is undertaken. Then the probabilities of the individual coarse adjustment elements 102A are interpreted. Typically, a Gaussian distribution is superimposed over the area to be covered by the coarse adjustment elements 102A. For example with a range of -3s, +3s to be covered. The fine adjustment elements 102B are then assumed to be uniformly distributed.

Zur Auslegung des Justierelementsatzes 102B wird bestimmt, wie viele Justierelemente 102A, 102B maximal pro Inkrement oder Schrittweite sinnvoll sind. Andererseits müssen immer genügend Justierelemente 102A, 102B vorhanden sein, um den Prozessfluss nicht zu gefährden. Es erfolgt eine Optimierung hinsichtlich der Kosten der Justierelemente 102A, 102B versus der Verfügbarkeit der Justierelemente 102A, 102B. Die benötigten Randbedingungen sind dabei die Wiederbeschaffungszeit, der Verbrauch der Justierelemente 102A, 102B pro Justierelementsatz 100B und die Wahrscheinlichkeit der Verwendung der jeweiligen Justierelemente 102A, 102B.For the design of the adjustment element set 102B, it is determined how many adjustment elements 102A, 102B make sense at most per increment or increment. On the other hand, there must always be enough adjusting elements 102A, 102B in order not to endanger the process flow. There is an optimization with regard to the costs of the adjustment elements 102A, 102B versus the availability of the adjustment elements 102A, 102B. The required boundary conditions are the recovery time, the consumption of the adjusting elements 102A, 102B per adjusting element set 100B and the probability of the use of the respective adjusting elements 102A, 102B.

Die Aufgabe hierbei ist die Bestimmung der Anzahl der Justierelemente 102A, 102B pro Inkrement, die in dem Justierelementsatz 100B benötigt werden, um zuverlässig alle Inkremente der Justierelemente 102A, 102B während der Montage zur Verfügung zu haben, insbesondere während der Wiederbeschaffungszeit. Die Umsetzung erfolgt über eine kumulierte Binominalverteilung, mit deren Hilfe berechnet wird, wie viele Justierelemente 102A, 102B bevorratet werden müssen, um mit einer hohen Wahrscheinlichkeit, beispielsweise von 99%, immer zumindest ein Justierelement 102A, 102B vorhanden zu haben.The task here is to determine the number of adjustment elements 102A, 102B per increment that are required in the adjustment element set 100B in order to reliably have all increments of the adjustment elements 102A, 102B available during assembly, in particular during the replacement time. The conversion takes place via a cumulative binomial distribution, which is used to calculate how many adjustment elements 102A, 102B must be stored in order to always have at least one adjustment element 102A, 102B present with a high probability, for example 99%.

Zur Absicherung der Auslegung, beispielsweise um nicht statistischen Effekten vorzubeugen, insbesondere systematischen Fehlern, können zusätzliche Justierelemente 102A, 102B in den Justierelementsatz 100B hinzugenommen werden. Beispielsweise wird die Anzahl von unwahrscheinlichen Randjustierelementen erhöht. Ferner können auch wie zuvor erwähnte Nominalspacer oder Nominaljustierelemente 102A', 102B' (10 und 11) mit hinzugenommen werden.Additional adjustment elements 102A, 102B can be added to the adjustment element set 100B to safeguard the design, for example to prevent non-statistical effects, in particular systematic errors. For example, the number of improbable edge justification items is increased. Furthermore, as previously mentioned, nominal spacers or nominal adjustment elements 102A', 102B' ( 10 and 11 ) to be included.

10 zeigt die Auslegung der Grobjustierelemente 102A. 11 zeigt die Auslegung der Feinjustierelemente 102B. In den 10 und 11 ist auf der Rechtsachse oder Abszissenachse die jeweilige Höhe d102a, d102B und auf der Hochachse oder Ordinatenachse jeweils die Anzahl der Justierelemente 102A, 102B aufgetragen. Mit einer durchgezogenen Linie ist das Soll der Statistik eingetragen. Die Balken in den 10 und 11 stellen den Justierelementsatz 100B dar. 10 shows the layout of the coarse adjustment elements 102A. 11 shows the layout of the fine adjustment elements 102B. In the 10 and 11 the respective height d102a, d102B is plotted on the right axis or abscissa axis and the number of adjustment elements 102A, 102B is plotted on the vertical axis or ordinate axis. The target of the statistics is entered with a solid line. The bars in the 10 and 11 represent alignment element set 100B.

Wichtige Parameter bei der Auslegung der Justierelemente 102, 102A, 102B des jeweiligen Justierelementsatzes 100A, 100B sind das Inkrement oder die Schrittweite Δs und der abzudeckende Wertebereich R. Bei einem einreihigen Justierelementsatz 100A werden n Stufen oder Inkremente der Justierelemente 102 benötigt: n = R Δ s + 1

Figure DE102022207348A1_0002
Important parameters when designing the adjusting elements 102, 102A, 102B of the respective adjusting element set 100A, 100B are the increment or the increment Δs and the value range R to be covered. With a single-row adjusting element set 100A, n steps or increments of the adjusting elements 102 are required: n = R Δ s + 1
Figure DE102022207348A1_0002

Bei einem zweireihigen Justierelementsatz 102B hingegen werden n Stufen oder Inkremente der Justierelemente 102A, 102B benötigt: n = 2 R Δ s + 1

Figure DE102022207348A1_0003
In the case of a two-row adjustment element set 102B, on the other hand, n stages or increments of the adjustment elements 102A, 102B are required: n = 2 R Δ s + 1
Figure DE102022207348A1_0003

In der Theorie gilt für ein gegebenes Beispiel mit einem Wertebereich R von 1,436 mm und einer Schrittweite Δs von 0,004 mm dann: n e i n r e i h i g = 1,436   m m 0,004   m m + 1 = 360

Figure DE102022207348A1_0004
n z w e i r e i h i g = 2 1,436   m m 0,004   m m + 1 = 37,9
Figure DE102022207348A1_0005
In theory, for a given example with a value range R of 1.436 mm and a step size Δs of 0.004 mm then: n e i n right e i H i G = 1,436 m m 0.004 m m + 1 = 360
Figure DE102022207348A1_0004
n e.g w e i right e i H i G = 2 1,436 m m 0.004 m m + 1 = 37.9
Figure DE102022207348A1_0005

In der Praxis ergibt sich bei geeigneter Wahl der Schrittweite Δs der Grobjustierelemente 102A: n z w e i r e i h i g = n f e i n + n g r o b = 20 + 18 = 38

Figure DE102022207348A1_0006
In practice, if the increment Δs of the coarse adjustment elements 102A is suitably selected: n e.g w e i right e i H i G = n f e i n + n G right O b = 20 + 18 = 38
Figure DE102022207348A1_0006

12 zeigt sehr stark schematisiert den Justierelementsatz 100B gemäß dem vorgenannten Beispiel. Dabei sind in der linken Teilfigur der 12 die Grobjustierelemente 102A mit einer Schrittweite Δs von 80 µm und in der rechten Teilfigur die Feinjustierelemente 102B mit einer Schrittweite Δs von 4 µm gezeigt. Es sind somit 18 Varianten der Grobjustierelemente 102A und 20 Varianten der Feinjustierelemente 102B vorgesehen. Hierbei gilt jedoch nicht, dass die Höhe d102A immer größer als die Höhe d102B ist. 12 shows the adjustment element set 100B according to the aforementioned example in a highly schematic manner. Here are in the left part of the figure 12 the coarse adjustment elements 102A with an increment Δs of 80 μm and the fine adjustment elements 102B with an increment Δs of 4 μm are shown in the right partial figure. 18 variants of the coarse adjustment elements 102A and 20 variants of the fine adjustment elements 102B are therefore provided. However, it does not apply here that the height d102A is always greater than the height d102B.

Es sind auch andere Verteilungen außer der zuvor erwähnten Gaußverteilung denkbar. Nach einer gewissen Zeit der Anwendung können die Wahrscheinlichkeiten auch über den tatsächlichen Verbrauch der Justierelemente 102, 102A, 102B ermittelt werden. Die Wahrscheinlichkeiten können auch über sogenannte Monte-Carlo-Simulationen oder Prozessablaufsimulationen bestimmt werden, bei denen die Bauteil- und Baugruppenkonfigurationen mit zufällig bestimmten Toleranzausprägungen simuliert aufgebaut und aus den Ergebnissen die benötigten Dicken d102, d102A, d102B der Justierelemente 102, 102A, 102B ermittelt werden. Je mehr zufällige Konfigurationen simuliert werden, desto aussagekräftiger wird die daraus abgeleitete statistische Betrachtung zur Wahrscheinlichkeit, dass ein Justierelement 102, 102A, 102B einer bestimmten Dicke d102, d102A, d102B benötigt wird. Der Vorteil einer zusätzlichen Prozessablaufsimulation liegt darin, dass der gesamte verschachtelte Wiederbeschaffungsprozess und die verschachtelte Entnahme aus dem jeweiligen Justierelementsatz 100A, 100B berücksichtigt werden. So lässt sich ermitteln, ob eine gewählte Vorratsmenge ausreicht um die Entnahme während der Wiederbeschaffungszeit, also der Zeit in der der Vorrat nicht aufgefüllt wird, zu gewährleisten.Other distributions besides the previously mentioned Gaussian distribution are also conceivable. After a certain period of use, the probabilities can also be determined via the actual consumption of the adjustment elements 102, 102A, 102B. The probabilities can also be determined using so-called Monte Carlo simulations or process flow simulations, in which the component and assembly configurations are simulated with randomly determined tolerance characteristics and the required thicknesses d102, d102A, d102B of the adjustment elements 102, 102A, 102B are determined from the results . The more random configurations that are simulated, the more meaningful the statistical consideration derived from this for the probability that an adjustment element 102, 102A, 102B of a specific thickness d102, d102A, d102B is required. The advantage of an additional process flow simulation is that the entire nested replacement process and the nested removal from the respective adjustment element set 100A, 100B are taken into account. In this way, it can be determined whether a selected stock quantity is sufficient to ensure removal during the replenishment lead time, i.e. the time in which the stock is not replenished.

Bei einer günstigen Wahl der Schrittweite Δs beträgt diese 0,2-mal die Breite des einzuhaltenden Toleranzbandes. Somit sind auch Nachbarspacer für eine Einstellaufgabe benutzbar. Theoretisch, bei sonst idealen Randbedingungen, muss lediglich gewährleistet werden, dass die Schrittweite Δs kleiner oder gleich der Breite des Toleranzbandes ist. Bei dieser Konstellation ist es immer möglich, einen Zustand, der sich knapp außerhalb des Toleranzbandes befindet, über den Austausch des Justierelements 102, 102A, 102B durch eines, das sich um genau eine Schrittweite Δs vom eingebauten Justierelement 102, 102A, 102B unterscheidet, in die Toleranz zu gelangen. Das heißt, bei der Wahl des passenden Justierelements 102, 102A, 102B wird der eingestellte Zustand, bei sonst idealen Randbedingungen, nie weiter als die Hälfte der Schrittweite Δs von der angestrebten Einstellung abweichen.If the increment Δs is chosen favorably, this is 0.2 times the width of the tolerance band to be maintained. Neighboring spacers can therefore also be used for an adjustment task. Theoretically, with otherwise ideal boundary conditions, it only has to be ensured that the increment Δs is less than or equal to the width of the tolerance band. With this constellation, it is always possible to compensate for a state that is just outside the tolerance band by replacing the adjustment element 102, 102A, 102B with one that differs from the built-in adjustment element 102, 102A, 102B by exactly one increment Δs to reach tolerance. This means that when the appropriate adjustment element 102, 102A, 102B is selected, the set state will never deviate from the desired setting by more than half the increment Δs, given otherwise ideal boundary conditions.

Es ist möglich, Spaceraufgaben zusammenzulegen. In diesem Fall werden verschiedene Justierelementsätze 100A, 100B zusammengelegt.It is possible to merge spacer tasks. In this case, different adjustment element sets 100A, 100B are combined.

Es ist eine Aufteilung zwischen einreihig beziehungsweise zweireihig mit Grobjustierelementen 102A zu Feinjustierelementen 102B beziehungsweise n-reihig unter einer Minimierung der Spacerdicken möglich.A division between one row or two rows with coarse adjustment elements 102A to fine adjustment elements 102B or n-rows is possible with a minimization of the spacer thicknesses.

Ein Justierelement 102, 102A, 102B kann mehrere Dimensionen abbilden. Typischerweise ist jedoch nur eine Dimension vorgesehen. Der jeweilige Justierelementsatz 100A, 100B hat typischerweise etwa 20 bis 200 verschiedene Justierelemente 102, 102A, 102B. Die Gesamtzahl der Justierelemente 102A, 102B pro Justierelementsatz 100A, 100B beträgt typischerweise 100 bis 10.000.An adjustment element 102, 102A, 102B can depict several dimensions. Typically, however, only one dimension is provided. The respective adjustment element set 100A, 100B typically has about 20 to 200 different adjustment elements 102, 102A, 102B. The total number of alignment elements 102A, 102B per alignment element set 100A, 100B is typically 100 to 10,000.

13 zeigt die Aufteilung der Toleranz. Dabei steht t für die Toleranz, das heißt die tatsächliche Abweichung (Zustand) darf im Betrag die Toleranz t nicht übersteigen. Das Toleranzband hat demnach eine Breite von T = 2 * t. v steht für den Vorgabewert. Die gemessene Abweichung darf im Betrag den Vorgabewert v nicht übersteigen. r steht für den maximalen Reproduzierbarkeitsfehler (3 sigma) bei der Montage inklusive Wechsel des Justierelements 102, 102A, 102B vom gleichen Typ. f steht für den maximalen Messfehler (3 sigma) bei der Bestimmung der Abweichung und Δs steht für die Schrittweite oder Spacerschrittweite. Z steht für den nominalen Zustand. Bei einer günstigen Konstellation, die einen stabilen Einstellprozess gewährleistet, gilt dann: f t 4

Figure DE102022207348A1_0007
v = t f
Figure DE102022207348A1_0008
r t 4
Figure DE102022207348A1_0009
Δ s 0,4 t
Figure DE102022207348A1_0010
13 shows the distribution of the tolerance. t stands for the tolerance, i.e. the actual deviation (state) must not exceed the tolerance t in terms of amount. Accordingly, the tolerance band has a width of T = 2 * t. v stands for the default value. The amount of the measured deviation must not exceed the specified value v. r stands for the maximum reproducibility error (3 sigma) during assembly including changing the adjustment element 102, 102A, 102B of the same type. f stands for the maximum measurement error (3 sigma) in determining the deviation and Δs stands for the increment or spacer increment. Z stands for the nominal condition. With a favorable constellation that ensures a stable adjustment process, the following then applies: f t 4
Figure DE102022207348A1_0007
v = t f
Figure DE102022207348A1_0008
right t 4
Figure DE102022207348A1_0009
Δ s 0.4 t
Figure DE102022207348A1_0010

Werden die vorgenannten Gleichungen eingehalten, gibt es maximal einen Justageloop.If the above equations are observed, there is a maximum of one adjustment loop.

14 verdeutlicht die Konvergenz. Aus den oben genannten Gleichungen folgt im Rückschluss für die minimal einzuhaltende Toleranz unter den gegebenen Randbedingungen von Messfehler f und Reproduzierbarkeitsfehler r: t 4 f

Figure DE102022207348A1_0011
t 4 r
Figure DE102022207348A1_0012
14 shows the convergence. From the above equations, the minimum tolerance to be observed under the given boundary conditions of measurement error f and reproducibility error r can be deduced: t 4 f
Figure DE102022207348A1_0011
t 4 right
Figure DE102022207348A1_0012

Werden diese Gleichungen eingehalten, gibt es ebenfalls maximal einen Justageloop. Das heißt beispielsweise, dass, wenn eine Messgenauigkeit von 120 µm vorliegt, eine Toleranz von +/-480 µm akzeptiert werden kann. Um eine Toleranz von 268 µm erreichen zu können, darf der Messfehler maximal 67 µm betragen. In der 14 bezeichnet das Bezugszeichen 112 den Messwert vor der Spacerung. Das Bezugszeichen 114 hingegen bezeichnet den Messwert nach der Spacerung. Mit „Spacerung“ wird hierbei der Einbau der passenden Justierelemente 102, 102A, 102B bezeichnet. 3 σ Δ p o s = 2 r 2 t 4 3 σ Δ m e s s = 2 f 2 t 4 } 3 σ Δ j u s t = 2 r 2 + 2 f 2 2 2 t 4 = t 2

Figure DE102022207348A1_0013
If these equations are observed, there is also a maximum of one adjustment loop. This means, for example, that if there is a measurement accuracy of 120 µm, a tolerance of +/-480 µm can be accepted. In order to be able to achieve a tolerance of 268 µm, the measuring error must not exceed 67 µm. In the 14 reference numeral 112 designates the measured value before the spacer. The reference number 114, on the other hand, designates the measured value after the spacer. The installation of the appropriate adjustment elements 102, 102A, 102B is referred to as “spacering”. 3 σ Δ p O s = 2 right 2 t 4 3 σ Δ m e s s = 2 f 2 t 4 } 3 σ Δ j and s t = 2 right 2 + 2 f 2 2 2 t 4 = t 2
Figure DE102022207348A1_0013

Ein allgemeiner Zusammenhang lässt sich wie folgt beschreiben: t m i n = Δ s 2 + 2 r 2 + 2 f 2 + f = v m i n + f

Figure DE102022207348A1_0014
A general relationship can be described as follows: t m i n = Δ s 2 + 2 right 2 + 2 f 2 + f = v m i n + f
Figure DE102022207348A1_0014

Dabei steht tmin für die minimale einhaltbare Toleranz, Δs für die Schrittweite oder das Inkrement, r für den maximalen Reproduzierbarkeitsfehler (3 sigma) bei der Montage inklusive Wechsel des Justierelements 102, 102A, 102B vom gleichen Typ, vmin für den minimalen Vorgabewert, wobei die gemessene Abweichung im Betrag den minimalen Vorgabewert vmin nicht übersteigen darf, und f für den maximalen Messfehler (3 sigma) bei Bestimmung der Abweichung. Wie oben beschrieben, ergibt sich bei sonst idealen Randbedingungen (r = 0 und t = 0), dass der eingestellte Zustand nie weiter als Δs/2 vom gewünschten Zustand abweicht.t min stands for the minimum tolerance that can be maintained, Δs for the increment or the increment, r for the maximum reproducibility error (3 sigma) during assembly including changing the adjusting element 102, 102A, 102B of the same type, v min for the minimum default value, where the absolute value of the measured deviation must not exceed the minimum specified value v min , and f for the maximum measurement error (3 sigma) when determining the deviation. As described above, with otherwise ideal boundary conditions (r = 0 and t = 0), the set state never deviates more than Δs/2 from the desired state.

15 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems 200 für die Projektionsbelichtungsanlage 1. 15 shows a schematic view of an embodiment of an optical system 200 for the projection exposure system 1.

Das optische System 200 kann eine wie zuvor erwähnte Beleuchtungsoptik 4 oder eine wie zuvor erwähnte Projektionsoptik 10 sein. Daher kann das optische System 200 auch als Beleuchtungsoptik 4 oder als Projektionsoptik 10 bezeichnet werden. Nachfolgend wird jedoch davon ausgegangen, dass das optische System 200 eine Projektionsoptik 10 ist.The optical system 200 can be an illumination optics 4 as previously mentioned or a projection optics 10 as previously mentioned. The optical system 200 can therefore also be referred to as illumination optics 4 or as projection optics 10 . In the following, however, it is assumed that the optical system 200 is projection optics 10 .

Das optische System 200 weist ein Bauteil 202 auf. Das Bauteil 202 kann ein optisches Element, insbesondere ein Spiegel, sein. Das Bauteil 202 kann beispielsweise einer der Spiegel M1 bis M6 sein. Das optische System 200 umfasst ferner eine feste Welt 204. Die feste Welt 204 kann ein weiteres beliebiges Bauteil der Projektionsbelichtungsanlage 1 sein. Beispielsweise ist die feste Welt 204 ein Tragrahmen (Engl.: Force Frame) oder dergleichen.The optical system 200 has a component 202 . The component 202 can be an optical element, in particular a mirror. The component 202 can be one of the mirrors M1 to M6, for example. The optical system 200 also includes a fixed world 204. The fixed world 204 can be any other component of the projection exposure system 1. For example, the fixed world 204 is a force frame or the like.

Bei der Fertigung des optischen Systems 200 und/oder bei einem Austausch des Bauteils 202 kann es erforderlich sein, das Bauteil 202 im Raum beziehungsweise bezüglich der festen Welt 204 auszurichten oder zu justieren. Das Bauteil 202 befindet sich zunächst in einer Ist-Lage IL. Das Bauteil 202 kann derart ausgerichtet oder justiert werden, dass das Bauteil 202 aus der Ist-Lage IL in eine Soll-Lage SL bewegt wird. In der Soll-Lage SL ist das Bauteil mit dem Bezugszeichen 202' versehen und mit gestrichelten Linien dargestellt.When manufacturing the optical system 200 and/or when replacing the component 202, it may be necessary to align or adjust the component 202 in space or with respect to the solid world 204. The component 202 is initially in an actual position IL. The component 202 can be aligned or adjusted in such a way that the component 202 is moved from the actual position IL to a setpoint position SL. In the setpoint position SL, the component is provided with the reference number 202' and is shown with dashed lines.

Das Bauteil 202 weist grundsätzlich 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, sowohl eine Position als auch eine Orientierung des Bauteils 202 kann mit Hilfe der sechs Freiheitsgrade bestimmt oder beschrieben werden.The component 202 basically has six degrees of freedom, namely three translational degrees of freedom in each case along the x-direction x, the y-direction y and the z-direction z and three rotational degrees of freedom in each case about the x-direction x, the y-direction y and the z-direction z. This means that both a position and an orientation of the component 202 can be determined or described using the six degrees of freedom.

Unter der „Position“ des Bauteils 202 sind demgemäß dessen Koordinaten oder die Koordinaten eines an dem Bauteil 202 vorgesehenen Messpunkts bezüglich der x-Richtung x, der y-Richtung y und der z-Richtung z zu verstehen. Unter der „Orientierung“ des Bauteils 202 ist demgemäß insbesondere dessen Verkippung bezüglich der drei Richtungen x, y, z zu verstehen. Das heißt, das Bauteil 202 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 Bauteils 202.Accordingly, the “position” of the component 202 is to be understood as meaning its coordinates or the coordinates of a measurement point provided on the component 202 with respect to the x-direction x, the y-direction y and the z-direction z. Accordingly, the “orientation” of the component 202 is to be understood in particular as its tilting with respect to the three directions x, y, z. This means that the component 202 can be tilted about the x-direction x, the y-direction y and/or the z-direction z. This results in the six degrees of freedom for the position and/or orientation of component 202.

Die „Lage“ des Bauteils 202 umfasst dabei sowohl dessen Position als auch dessen Orientierung. Das heißt, die Orientierung und die Position können zusammengefasst auch als Lage beziehungsweise die Lage kann als Orientierung und Position bezeichnet werden. Die Begriffe „Lage“ und „Orientierung und Position“ können somit beliebig gegeneinander ausgetauscht werden.The "position" of the component 202 includes both its position and its orientation. This means that the orientation and the position can also be referred to as position or the position can be referred to as orientation and position. The terms "location" and "orientation and position" can thus be interchanged as desired.

Unter einem „Justieren“ oder einem „Ausrichten“ des Bauteils 202 ist demgemäß zu verstehen, dass bevorzugt sowohl die Orientierung als auch die Position des Bauteils 202 geändert werden kann, um das Bauteil 202 aus der Ist-Lage IL in die Soll-Lage SL zu verbringen. Im vorliegenden Beispiel erfolgt die Justierung derart, dass das Bauteil 202' in seiner Soll-Lage SL gegenüber dem Bauteil 202 in seiner Ist-Lage IL entlang der z-Richtung z verschoben und um die x-Richtung x verkippt ist.Accordingly, “adjusting” or “aligning” the component 202 means that both the orientation and the position of the component 202 can preferably be changed in order to move the component 202 from the actual position IL to the target position SL to spend. In the present example, the adjustment takes place in such a way that the component 202′ in its target position SL is displaced along the z-direction z and tilted about the x-direction x relative to the component 202 in its actual position IL.

Das Justieren des Bauteils 202 erfolgt dadurch, dass zwischen die feste Welt 204 und das Bauteil 202 beispielsweise ein Nominalspacer 102' eingebaut wird. Das Bauteil 202 befindet sich nun in der Ist-Lage IL. Die Montage kann jedoch auch virtuell erfolgen. Um das Bauteil 202 in die Soll-Lage SL zu verbringen, werden beispielsweise mehrere Justierelemente 102 des Justierelementsatzes 100A eingesetzt, welche es ermöglichen, das Bauteil 202 aus seiner Ist-Lage IL in die Soll-Lage SL zu verbringen.The component 202 is adjusted by installing a nominal spacer 102′, for example, between the fixed world 204 and the component 202 . The component 202 is now in the actual position IL. However, assembly can also take place virtually. In order to bring the component 202 into the target position SL, several adjusting elements 102 of the adjusting element set 100A are used, for example, which make it possible to move the component 202 from its actual position IL into the target position SL.

16 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Auslegen des Justierelementsatzes 100A, 100B. 16 12 shows a schematic block diagram of one embodiment of a method for designing the alignment element set 100A, 100B.

Das Verfahren beschreibt das zuvor erläuterte Auslegen des jeweiligen Justierelementsatzes 100A, 100B. Bei dem Verfahren wird in einem Schritt S1 der von dem Justierelementsatz 100A, 100B abzudeckende Gesamtbereich G bestimmt, der erforderlich ist, um die Lage des Bauteils 202, 202' zu justieren. In einem Schritt S2 wird die Schrittweite Δs der Justierelemente 102, 102A, 102B bestimmt.The method describes the previously explained design of the respective adjustment element set 100A, 100B. In the method, the total area G to be covered by the adjusting element set 100A, 100B, which is required to adjust the position of the component 202, 202', is determined in a step S1. In a step S2, the increment Δs of the adjustment elements 102, 102A, 102B is determined.

In einem Schritt S3 wird die Wahrscheinlichkeit bestimmt, mit der sich in ihrer Höhe d102, d102A, d102B voneinander unterscheidende Justierelemente 102, 102A, 102B zum Justieren der Lage des Bauteils 202, 202' jeweils erforderlich sind. In einem Schritt S4 wird ferner eine mindestens erforderliche Anzahl von Justierelementen 102, 102A, 102B für jede Höhe d102, d102A, d102B bestimmt.In a step S3, the probability is determined with which adjusting elements 102, 102A, 102B differing in height d102, d102A, d102B are required to adjust the position of component 202, 202'. In a step S4, a minimum required number of adjustment elements 102, 102A, 102B is also determined for each height d102, d102A, d102B.

Der Schritt S1 und/oder der Schritt S2 werden mit Hilfe von Versuchen und/oder einer Toleranzbetrachtung durchgeführt. Während des Schritts S3 kann eine Gaußverteilung über den während des Schritts S1 bestimmten Gesamtbereich G gelegt werden. Während des Schritts S4 kann mit Hilfe einer kumulierten Binominalverteilung die zumindest erforderliche Anzahl von Justierelementen 102, 102A, 102B für jede Schrittweite Δs berechnet werden.Step S1 and/or step S2 are carried out with the aid of tests and/or a tolerance analysis. During step S3, a Gaussian distribution can be placed over the total area G determined during step S1. During step S4, the minimum required number of adjustment elements 102, 102A, 102B for each increment Δs can be calculated with the aid of a cumulative binomial distribution.

Ferner kann während des Schritts S4 ein Sicherheitsfaktor berücksichtigt werden. Während des Schritts S1 kann das Nominaljustierelement 102', 102A' verwendet werden, das dem jeweiligen Justierelementsatz 100A, 100B hinzugefügt wird.Furthermore, a safety factor can be taken into account during step S4. During step S1, the nominal adjustment element 102', 102A' can be used, which is added to the respective adjustment element set 100A, 100B.

Wie zuvor erwähnt, kann der Justierelementsatz 100B Grobjustierelemente 102A und Feinjustierelemente 102B aufweisen, wobei während des Schritts S3 eine Wahrscheinlichkeit bestimmt wird, mit der die sich in ihren Höhen d102A voneinander unterscheidenden Grobjustierelemente 102A zum Justieren des Bauteils 202, 202' jeweils erforderlich sind. Über den Gesamtbereich G der Grobjustierelemente 102A kann eine Gaußverteilung gelegt werden, wobei die Feinjustierelemente 102B als gleichverteilt angenommen werden.As previously mentioned, the adjustment element set 100B can have coarse adjustment elements 102A and fine adjustment elements 102B, wherein during step S3 a probability is determined with which the coarse adjustment elements 102A, which differ from one another in their heights d102A, for adjusting the construction partly 202, 202' are required respectively. A Gaussian distribution can be placed over the entire area G of the coarse adjustment elements 102A, with the fine adjustment elements 102B being assumed to be uniformly distributed.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.Although the present invention has been described using exemplary embodiments, it can be modified in many ways.

BezugszeichenlisteReference List

11
Projektionsbelichtungsanlageprojection exposure system
22
Beleuchtungssystemlighting system
33
Lichtquellelight source
44
Beleuchtungsoptiklighting optics
55
Objektfeldobject field
66
Objektebeneobject level
77
Retikelreticle
88th
Retikelhalterreticle holder
99
Retikelverlagerungsantriebreticle displacement drive
1010
Projektionsoptikprojection optics
1111
Bildfeldimage field
1212
Bildebenepicture plane
1313
Waferwafers
1414
Waferhalterwafer holder
1515
WaferverlagerungsantriebWafer displacement drive
1616
Beleuchtungsstrahlungillumination radiation
1717
Kollektorcollector
1818
Zwischenfokusebeneintermediate focal plane
1919
Umlenkspiegeldeflection mirror
2020
erster Facettenspiegelfirst facet mirror
2121
erste Facettefirst facet
2222
zweiter Facettenspiegelsecond facet mirror
2323
zweite Facettesecond facet
100A100A
Justierelementsatzadjustment element set
100B100B
Justierelementsatzadjustment element set
102102
Justierelementadjustment element
102'102'
Nominaljustierelementnominal adjustment element
102A102A
Justierelementadjustment element
102A'102A'
Nominaljustierelementnominal adjustment element
102B102B
Justierelementadjustment element
102B'102B'
Nominaljustierelementnominal adjustment element
104104
Außenflächeouter surface
106106
Durchbruchbreakthrough
108108
Stirnflächeface
110110
Stirnflächeface
112112
Messwertreading
114114
Messwertreading
200200
optisches Systemoptical system
202202
Bauteilcomponent
202'202'
Bauteilcomponent
204204
feste Welt solid world
CC
kumulierte Wahrscheinlichkeitcumulative probability
d102d102
HöheHeight
d102Ad102A
HöheHeight
d102Bd102B
HöheHeight
GG
Gesamtbereichtotal area
ILIL
Ist-Lageactual situation
M1M1
Spiegelmirror
M2M2
Spiegelmirror
M3M3
Spiegelmirror
M4M4
Spiegelmirror
M5M5
Spiegelmirror
M6M6
Spiegelmirror
NN
Anzahlnumber
pp
Wahrscheinlichkeitprobability
ΔsΔs
Schrittweiteincrement
SLSL
Soll-Lagetarget position
S1S1
SchrittStep
S2S2
SchrittStep
S3S3
SchrittStep
S4S4
SchrittStep
tt
Toleranztolerance
vv
Vorgabewertdefault value
xx
x-Richtungx direction
yy
y-Richtungy direction
ze.g
z-Richtungz direction
ZZ
ZustandCondition
σσ
SigmaSigma

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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  • US 2018/0074303 A1 [0071]US 2018/0074303 A1 [0071]

Claims (10)

Verfahren zum Auslegen eines Justierelementsatzes (100A, 100B) mit mehreren Justierelementen (102, 102A, 102B) zum Justieren einer Lage eines Bauteils (202, 202') einer Projektionsbelichtungsanlage (1), mit folgenden Schritten: a) Bestimmen (S1) eines von dem Justierelementsatz (100A, 100B) abzudeckenden Gesamtbereichs (G), der erforderlich ist, um die Lage des Bauteils (202, 202') zu justieren, b) Bestimmen (S2) einer Schrittweite (Δs) der Justierelemente (102, 102A, 102B), c) Bestimmen (S3) einer Wahrscheinlichkeit, mit der sich in ihrer Geometrie voneinander unterscheidende Justierelemente (102, 102A, 102B) zum Justieren der Lage des Bauteils (202, 202') jeweils erforderlich sind, und d) Bestimmen (S4) einer mindestens erforderlichen Anzahl von Justierelementen (102, 102A, 102B) für jede Geometrie.Method for designing an adjusting element set (100A, 100B) with a plurality of adjusting elements (102, 102A, 102B) for adjusting a position of a component (202, 202') of a projection exposure system (1), with the following steps: a) Determination (S1) of a total area (G) to be covered by the adjusting element set (100A, 100B) that is required to adjust the position of the component (202, 202'), b) determining (S2) an increment (Δs) of the adjustment elements (102, 102A, 102B), c) determining (S3) a probability with which adjusting elements (102, 102A, 102B) differing in their geometry are required in each case for adjusting the position of the component (202, 202'), and d) determining (S4) a minimum required number of adjustment elements (102, 102A, 102B) for each geometry. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt a) und/oder der Schritt b) mit Hilfe von Versuchen und/oder einer Toleranzbetrachtung durchgeführt wird.procedure after claim 1 , wherein step a) and/or step b) is carried out with the aid of tests and/or a tolerance analysis. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei während des Schritts c) eine Gaußverteilung, eine Gleichverteilung, eine Exponentialverteilung oder dergleichen über den während des Schritts a) bestimmten Gesamtbereich (G) gelegt wird.procedure after claim 1 or 2 , wherein during step c) a Gaussian distribution, a uniform distribution, an exponential distribution or the like is superimposed over the total area (G) determined during step a). Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei während des Schritts d) mit Hilfe einer kumulierten Binominalverteilung, einer Simulation oder einem tatsächlichen Verbrauch die zumindest erforderliche Anzahl von Justierelementen (102, 102A, 102B) für jede Geometrie berechnet wird.Procedure according to one of Claims 1 - 3 , wherein during step d) the minimum number of adjustment elements (102, 102A, 102B) required for each geometry is calculated with the aid of a cumulative binomial distribution, a simulation or an actual consumption. Verfahren nach Anspruch 4, wobei während des Schritts d) ein Sicherheitsfaktor berücksichtigt wird.procedure after claim 4 , wherein a safety factor is taken into account during step d). Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, wobei während des Schritts a) ein Nominaljustierelement (102', 102A') verwendet wird, das dem Justierelementsatz (100A, 100B) hinzugefügt wird.Procedure according to one of Claims 1 - 5 wherein during step a) a nominal adjustment element (102', 102A') is used which is added to the adjustment element set (100A, 100B). Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, wobei der Justierelementsatz (100B) Grobjustierelemente (102A) und Feinjustierelemente (102B) aufweist, und wobei während des Schritts c) eine Wahrscheinlichkeit bestimmt wird, mit der die sich in ihren Geometrien voneinander unterscheidenden Grobjustierelemente (102A) zum Justieren der Lage des Bauteils (202, 202') jeweils erforderlich sind.Procedure according to one of Claims 1 - 6 , wherein the adjustment element set (100B) has coarse adjustment elements (102A) and fine adjustment elements (102B), and wherein during step c) a probability is determined with which the coarse adjustment elements (102A), which differ from one another in their geometries, for adjusting the position of the component ( 202, 202') are required respectively. Verfahren nach Anspruch 7, wobei eine Gaußverteilung über einen Gesamtbereich (G) der Grobjustierelemente (102A) gelegt wird, und wobei die Feinjustierelemente (100B) als gleichverteilt angenommen werden.procedure after claim 7 , wherein a Gaussian distribution is placed over a total area (G) of the coarse adjustment elements (102A), and the fine adjustment elements (100B) are assumed to be uniformly distributed. Justierelementsatz (100A, 100B) zum Justieren einer Lage eines Bauteils (202, 202') einer Projektionsbelichtungsanlage (1), wobei der Justierelementsatz (100A, 100B) mit Hilfe des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8 ausgelegt ist, und wobei der Justierelementsatz (100A, 100B) mehrere Justierelemente (102, 102A, 102A) aufweist, die sich in ihren Geometrien voneinander unterscheiden.Adjusting element set (100A, 100B) for adjusting a position of a component (202, 202') of a projection exposure system (1), the adjusting element set (100A, 100B) using the method according to one of Claims 1 - 8th is designed, and wherein the adjusting element set (100A, 100B) has a plurality of adjusting elements (102, 102A, 102A) which differ from one another in terms of their geometries. Justierelementsatz nach Anspruch 9, wobei die Justierelemente (102A, 102B) Grobjustierelemente (102A) und Feinjustierelemente (102B) aufweisen, und wobei eine Schrittweite (Δs) der Grobjustierelemente (102A) größer oder ein ganzzahliges Vielfaches einer Schrittweite (Δs) der Feinjustierelemente (102B) ist.adjustment element set claim 9 , wherein the adjustment elements (102A, 102B) have coarse adjustment elements (102A) and fine adjustment elements (102B), and wherein an increment (Δs) of the coarse adjustment elements (102A) is greater than or an integer multiple of an increment (Δs) of the fine adjustment elements (102B).
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