DE102022210274A1

DE102022210274A1 - Messvorrichtung und messverfahren zum messen einer in einem optischen system abfallenden spannung, optisches system und lithographieanlage

Info

Publication number: DE102022210274A1
Application number: DE102022210274.6A
Authority: DE
Inventors: Oliver Herbst
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-09-28
Filing date: 2022-09-28
Publication date: 2024-03-28
Also published as: WO2024068686A1

Abstract

Eine Messvorrichtung (400) für ein optisches System (300), mit einem Eingangsknoten (K1) zum Empfangen einer in dem optischen System (300) abfallenden Spannung (V2), einem mit dem Eingangsknoten (K1) verbindbaren kapazitiven Spannungsteiler (410) mit einer Reihenschaltung aus zumindest zwei Kondensatoren (C1, C2) umfassend einen Messkondensator (C2), wobei der kapazitive Spannungsteiler (410) dazu eingerichtet ist, eine an dem Messkondensator (C2) abfallende Messspannung (V3) bereitzustellen, welche kleiner als und direkt proportional zu der an dem Eingangsknoten (K1) empfangenen Spannung (V2) ist, und einem zwischen dem Eingangsknoten (K1) und dem kapazitiven Spannungsteiler (410) gekoppelten steuerbaren ersten Schalter (S1), welcher dazu eingerichtet ist, den kapazitiven Spannungsteiler (410) in Abhängigkeit eines Steuersignals (SE1) mit dem Eingangsknoten (K1) zu verbinden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Messen einer in einem optischen System abfallenden Spannung, ein optisches System mit einer solchen Messvorrichtung und eine Lithographieanlage mit einem solchen optischen System. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Messverfahren zum Messen einer in einem optischen System abfallenden Spannung.
Es sind Mikrolithographieanlagen bekannt, die aktuierbare optische Elemente, wie beispielsweise Mikrolinsenarrays oder Mikrospiegelarrays aufweisen. Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist.
Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Da die meisten Materialien Licht dieser Wellenlänge absorbieren, müssen bei solchen EUV-Lithographieanlagen reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.
Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. Mit aktuierbaren optischen Elementen lässt sich die Abbildung der Maske auf dem Substrat verbessern. Beispielsweise lassen sich Wellenfrontfehler bei der Belichtung, die zu vergrößerten und/oder unscharfen Abbildungen führen, ausgleichen.
Als Aktuator kann beispielsweise ein MEMS-Aktuator (MEMS; Microelectromechanical System) oder ein PMN-Aktuator (PMN; Blei-Magnesium-Niobate) eingesetzt werden. Ein PMN-Aktuator ermöglicht eine Streckenpositio-nierung im Sub-Mikrometer-Bereich oder Sub-Nanometer-Bereich. Dabei erfährt der Aktuator, dessen Aktuator-Elemente aufeinandergestapelt sind, durch Anle-gen einer Gleichspannung eine Kraft, welche eine bestimmte Längenausdehnung verursacht. Die durch die Gleichspannung oder DC-Spannung (DC; Direct Current) eingestellte Position kann durch ein externes elektromechanisches Über-sprechen an den sich prinzipbedingt ergebenden Resonanzstellen des mit der Gleichspannung angesteuerten Aktuators negativ beeinflusst werden. MEMS-Spiegel und zu deren Ansteuerung geeignete Aktuatoren sind beispielsweise in der DE 10 2016 213 025 A1 beschrieben.
Für eine präzise Aktuatorsteuerung, zum Beispiel für eine Vielzahl von MEMS-Spiegeln, ist wegen der geringen Signalverzerrung ein Klasse-A-Verstärker als Endstufe von Vorteil. Allerdings benötigt ein solcher Aktuator eine relativ hohe Ansteuerspannung.
Ein Datenverarbeitungssystem eines optischen Systems, beispielsweise ein Regelkreis, benötigt hingegen Signale in einem deutlich niedrigeren Spannungsbereich. Um folglich die am Aktuator abfallende Spannung geeignet messen zu können und die Spannung auf die notwendige Signalverarbeitungsebene herunterzubrechen, wird eine Messschaltung verwendet, herkömmlicherweise basierend auf einem Widerstandsspannungsteiler. Der Widerstandsspannungsteiler bewirkt, dass die Spannung, um geeignet verarbeitet werden zu können, von einem höheren Pegel auf einen niedrigeren Pegel herunterskaliert wird.
Gerade aber in Ansteuervorrichtungen oder Verstärkerschaltungen zum Ansteuern des Aktuators mit hohen Spannungen und der Anforderung einer möglichst geringen Verlustleistung muss der Widerstandsspannungsteiler jedoch sehr hochohmig ausgelegt werden. Das Widerstandsrauschen aber ist linear abhängig von der Größe des Widerstandes. Das bedeutet, je größer der Widerstand ist, umso größer ist die Rauschleistung. Des Weiteren sind solch große Widerstandswerte von zumindest 10 Megaohm, bevorzugt von zumindest 70 Megaohm, in ASIC-Schaltungen oft nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand realisierbar.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, das Messen einer in einem optischen System abfallenden Spannung zu verbessern.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Messvorrichtung für ein optisches System vorgeschlagen. Die Messvorrichtung umfasst:

einen Eingangsknoten zum Empfangen einer in dem optischen System abfallenden Spannung,
einen mit dem Eingangsknoten verbindbaren kapazitiven Spannungsteiler mit einer Reihenschaltung aus zumindest zwei Kondensatoren umfassend einen Messkondensator, wobei der kapazitive Spannungsteiler dazu eingerichtet ist, eine an dem Messkondensator abfallende Messspannung bereitzustellen, welche kleiner als und direkt proportional zu der an dem Eingangsknoten empfangenen Spannung ist, und
einen zwischen dem Eingangsknoten und dem kapazitiven Spannungsteiler gekoppelten steuerbaren Schalter, welcher dazu eingerichtet ist, den kapazitiven Spannungsteiler in Abhängigkeit eines Steuersignals mit dem Eingangsknoten zu verbinden.

Die vorliegende Messvorrichtung ist insbesondere Teil eines Messzweiges oder eines Regelkreises einer Ansteuervorrichtung zum Ansteuern eines Aktuators des optischen Systems. Die in dem optischen System abfallende Spannung ist beispielsweise die Ansteuerspannung des Aktuators, bereitgestellt durch die Ansteuervorrichtung, beispielsweise einer Verstärkerschaltung oder Endstufe.
Die vorliegende Messvorrichtung mit ihrem kapazitiven Spannungsteiler bewirkt eine geringe Verlustleistung, insbesondere deutlich reduziert gegenüber der Verlustleistung eines herkömmlichen Widerstandsspannungsteilers, bei gleichzeitig niedrigem Rauschen. Dies ist insbesondere von Vorteil bei der Integration der Messvorrichtung in einem Messzweig oder Regelkreis von Ansteuervorrichtungen mit hohen Spannungen und kleinen Strömen. Durch die geringere Verlustleistung kann das Kühlsystem des optischen Systems vereinfacht ausgeführt werden, was Kosten einspart.
Die vorliegende Messvorrichtung kann auch als Messschaltung oder Messschaltung mit integriertem kapazitiven Spannungsteiler bezeichnet werden. Der vorliegende kapazitive Spannungsteiler wird über eine Anzahl von Schaltern, z. B. Transistoren, geschaltet. Demnach kann der kapazitive Spannungsteiler auch als geschalteter kapazitiver Spannungsteiler bezeichnet werden.
Der Aktuator ist insbesondere ein MEMS-Aktuator, ein kapazitiver Aktuator, beispielsweise ein PMN-Aktuator (PMN; Blei-Magnesium-Niobate) oder ein PZT-Aktuator (PZT; Blei-Zirkonat-Titanate) oder ein LiNbO3-Aktuator (Lithiumniobat). Der Aktuator ist insbesondere dazu eingerichtet, ein optisches Element des optischen Systems zu aktuieren. Beispiele für ein solches optisches Element umfassen Linsen, Spiegel und adaptive Spiegel.
Das optische System ist bevorzugt eine Projektionsoptik der Lithographieanlage oder Projektionsbelichtungsanlage. Das optische System kann jedoch auch ein Beleuchtungssystem sein. Die Projektionsbelichtungsanlage kann eine EUV-Lithographieanlage sein. EUV steht für „Extreme Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Die Projektionsbelichtungsanlage kann auch eine DUV-Lithographieanlage sein. DUV steht für „Deep Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.
Gemäß einer Ausführungsform ist der kapazitive Spannungsteiler zwischen dem ersten Schalter und Masse gekoppelt, ein erster Kondensator der Reihenschaltung ist zwischen dem ersten Schalter und einem den ersten Kondensator und den Messkondensator verbindenden Verbindungs-Knoten gekoppelt, der Messkondensator ist zwischen dem Verbindungs-Knoten und Masse gekoppelt, ein zweiter Schalter ist parallel zu dem ersten Kondensator zwischen dem ersten Schalter und dem Verbindungs-Knoten gekoppelt und ein dritter Schalter ist parallel zu dem Messkondensator zwischen dem Verbindungs-Knoten und Masse gekoppelt.
Je nach Schaltzustand (EIN/AUS) ist der erste Schalter dazu eingerichtet, den kapazitiven Spannungsteiler mit dem ersten Knoten und damit mit der Ansteuervorrichtung zu verbinden oder von dieser zu entkoppeln. Zur Einstellung des gewünschten Schaltzustandes wird der erste Schalter mit einem Steuersignal, im Weiteren auch als erstes Steuersignal bezeichnet, angesteuert. Der zweite Schalter ist insbesondere dazu eingerichtet, den ersten Kondensator, je nach Schaltzustand (EIN/AUS), kurzzuschließen. Der dritte Schalter ist dazu eingerichtet, den Messkondensator, je nach Schaltzustand (EIN/AUS), kurzzuschließen. Der zweite Schalter und der dritte Schalter werden mit einem jeweiligen Steuersignal angesteuert. In Ausführungsformen können der zweite Schalter und der dritte Schalter auch mit einem identischen Steuersignal, im Weiteren auch als zweites Steuersignal bezeichnet, angesteuert werden. Masse kann vorliegend auch als Erde oder Erdpotential bezeichnet werden. Masse ist vorliegend ein Bezugspotential. Es kann, muss aber nicht mit dem Erdpotential verbunden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung einen zwischen einem Ausgangs-Knoten und Masse verbundenen Zwischenspeicherkondensator. Der Zwischenspeicherkondensator ist mittels eines zwischen dem Verbindungs-Knoten und dem Ausgangs-Knoten gekoppelten vierten Schalters parallel zu dem Messkondensator schaltbar. Der Zwischenspeicherkondensator kann auch als Sample-and-Hold-Schaltung ausgeführt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Zwischenspeicherkondensator zur Zwischenspeicherung und Erhaltung eines Spannungspegels der Messspannung zwischen von dem ersten Schalter, von dem zweiten Schalter, von dem dritten Schalter und/oder von dem vierten Schalter getätigten Schaltvorgängen eingerichtet.
Um zwischen oder nach den Schaltvorgängen die Messspannung auch ausgangsseitig, beispielsweise einem weiteren Schaltungsteil des optischen Systems, bereitstellen zu können, ist der Zwischenspeicherkondensator von Vorteil.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kapazität des Messkondensators größer als die Kapazität des Zwischenspeicherkondensators.
Vorzugsweise ist die Kapazität des Messkondensators zumindest um das Zehnfache größer als die Kapazität des Zwischenspeicherkondensators. Zur Verminderung von Fehlern hat der Zwischenspeicherkondensator besagte deutlich geringere Kapazität als der Messkondensator.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Impedanzwandler an dem Ausgangs-Knoten angeschlossen. Der Impedanzwandler ist zur Weitergabe der an dem Zwischenspeicherkondensator bereitgestellten Messspannung an zumindest einen weiteren Schaltungsteil des optischen Systems eingerichtet.
Beispielsweise ist der weitere Schaltungsteil Teil eines Regelkreises oder einer Feedback-Loop der Ansteuervorrichtung zum Ansteuern des Aktuators.
In weiteren Ausführungsformen ist die Messvorrichtung Teil oder verbunden mit einer Diagnoseeinheit zur Durchführung einer Diagnose des optischen Systems in Abhängigkeit der an dem Aktuator abfallenden Spannung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der erste Schalter als ein Feldeffekttransistor, insbesondere als ein MOSFET, ausgebildet. Dabei ist vorzugsweise eine Anzahl von Feldeffekttransistoren zur Einstellung der Gate-Spannung des den ersten Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors vorgesehen. Beispielsweise sind zwei Feldeffekttransistoren zur Einstellung der Gate-Spannung des den ersten Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors vorgesehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der kapazitive Spannungsteiler einen zwischen dem ersten Schalter und dem Verbindungs-Knoten gekoppelten Feldeffekttransistor, welcher den zweiten Schalter ausbildet und welcher derart ausgebildet ist, dass dessen parasitäre Kapazität den ersten Kondensator bildet. Außerdem umfasst der kapazitive Spannungsteiler einen zwischen dem Verbindungs-Knoten und Masse gekoppelten Feldeffekttransistor, welcher den dritten Schalter ausbildet.
Demnach bildet der zwischen dem ersten Schalter und dem Verbindungs-Knoten gekoppelte Feldeffekttransistor nicht nur den zweiten Schalter, sondern auch den ersten Kondensator aus. Hierdurch werden Bauteile und damit Kosten eingespart. Des Weiteren wird bei dieser Ausführungsform vorteilhafterweise Platz eingespart.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Boot-Strap-Schaltung zwischen dem Source-Anschluss des den zweiten Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors, dem Verbindungs-Knoten und dem Source-Anschluss des den dritten Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors geschaltet. Die Boot-Strap-Schaltung wirkt insbesondere als Schutzschaltung und ist zum sicheren Ausschalten des den zweiten Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors geeignet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Diode der Boot-Strap-Schaltung in Sperrrichtung zwischen dem Source-Anschluss des den zweiten Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors und dem Source-Anschluss des den dritten Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors verbunden. Ein Widerstand der Boot-Strap-Schaltung ist zwischen dem Source-Anschluss des den zweiten Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors und dem Verbindungs-Knoten verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der vierte Schalter als ein MOSFET-Schalter aufweisend eine Anzahl von MOSFETs ausgebildet.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein optisches System mit einer Anzahl an aktuierbaren optischen Elementen vorgeschlagen, wobei jedem der aktuierbaren optischen Elemente der Anzahl ein Aktuator zugeordnet ist, wobei jedem Aktuator eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern des Aktuators zugeordnet ist, welche eine Endstufe aufweist, welche dazu eingerichtet ist, eine Eingangsspannung unter Verwendung eines Ruhestromes der Endstufe in eine Ansteuerspannung für den Aktuator zu verstärken, und eine Messvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer der Ausführungsform des ersten Aspekts vorgesehen ist, deren Eingangsknoten zum Empfangen der Ansteuerspannung für den Aktuator eingerichtet ist und deren kapazitiver Spannungsteiler dazu eingerichtet ist, eine an dem Messkondensator des kapazitiven Spannungsteilers abfallende Messspannung bereitzustellen, welche kleiner als und direkt proportional zu der an dem Eingangsknoten empfangenen Ansteuerspannung ist.
Das optische System umfasst insbesondere ein Mikrospiegelarray und/oder ein Mikrolinsenarray mit einer Vielzahl an unabhängig voneinander aktuierbaren optischen Elementen.
In Ausführungsformen lassen sich Gruppen von Aktuatoren definieren, wobei allen Aktuatoren einer Gruppe die gleiche Ansteuervorrichtung zugeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Endstufe einen Klasse-A-Verstärker. Der Klasse-A-Verstärker hat nur eine geringe Signalverzerrung und bewirkt damit eine präzise Aktuator-Steuerung.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Endstufe einen Klasse-AB-Verstärker. Der Klasse-AB-Verstärker ist eine geeignete Alternative zu dem vorgeschlagenen Klasse-A-Verstärker.
Gemäß einer Ausführungsform ist das optische System als eine Beleuchtungsoptik oder als eine Projektionsoptik einer Lithographieanlage ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System ein Vakuumgehäuse auf, in welchem die aktuierbaren optischen Elemente, die zugeordneten Aktuatoren, die Ansteuervorrichtung und die Messvorrichtung angeordnet sind.
Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Lithographieanlage vorgeschlagen, welche ein optisches System gemäß dem zweiten Aspekt oder gemäß einer der Ausführungsformen des zweiten Aspekts aufweist.
Die Lithographieanlage ist beispielsweise eine EUV-Lithographieanlage, deren Arbeitslicht in einem Wellenlängenbereich von 0,1 nm bis 30 nm liegt, oder eine DUV-Lithographieanlage, deren Arbeitslicht in einem Wellenlängenbereich von 30 nm bis 250 nm liegt.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Messverfahren zum Messen einer in einem optischen System abfallenden Spannung mittels einer Messvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer der Ausführungsform des ersten Aspekts vorgeschlagen. Das Messverfahren umfasst die Schritte;

a) Einschalten des ersten Schalters und Ausschalten des zweiten Schalters und des dritten Schalters in einem ersten Zeitraum, so dass der erste Kondensator und der Messkondensator mittels der an dem Eingangsknoten empfangenen Spannung geladen werden,
b) Einschalten des vierten Schalters in einem zweiten Zeitraum zum Laden des Zwischenspeicherkondensators derart, dass die an dem Zwischenkreiskondensator abfallende Spannung der an dem Messkondensator abfallenden Spannung entspricht, und
c) Einschalten des zweiten Schalters und des dritten Schalters und Ausschalten des ersten Schalters und des vierten Schalters in einem dritten Zeitraum zum Entladen des ersten Kondensators und des Messkondensators auf einen vorbestimmten Pegel.

Das Verfahren weist die entsprechenden Vorteile auf, die zu der Messvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt erläutert sind. Die für die Messvorrichtung beschriebenen Ausführungsformen gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.
„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt einen schematischen Meridionalschnitt einer Projektionsbelichtungsanlage für eine EUV-Projektionslithographie;
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines optischen Systems;
3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems mit einer Ansteuervorrichtung und einer Messvorrichtung zum Messen einer in dem optischen System abfallenden Spannung;
4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagrammeiner Ausführungsform eines Messverfahrens zum Messen einer in einem optischen System abfallenden Spannung; und
5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems mit einer Ansteuervorrichtung und einer Messvorrichtung zum Messen einer in dem optischen System abfallenden Spannung.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
1 zeigt eine Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 1 (Lithographieanlage), insbesondere einer EUV-Lithographieanlage. Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- beziehungsweise Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem 2 separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem 2 die Lichtquelle 3 nicht.
Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9, insbesondere in einer Scanrichtung, verlagerbar.
In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches Koordinatensystem mit einer x-Richtung x, einer y-Richtung y und einer z-Richtung z eingezeichnet. Die x-Richtung x verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung y verläuft horizontal und die z-Richtung z verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung y. Die z-Richtung z verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung y verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Lichtquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Lichtquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 16 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine PP-Quelle (Engl.: Laser Produced Plasma, mit Hilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Engl.: Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Engl.: Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Lichtquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Engl.: Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Engl.: Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Lichtquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche auch als Feldfacetten bezeichnet werden können. Von diesen ersten Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung y.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Engl.: Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der zweite Facettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Grazing Incidence Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hochreflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung y zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung y kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung x, y auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab 8 bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab B bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung x, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung y, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung x, y, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung x, y im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung x, y sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der zweiten Facetten 23 ist genau einer der ersten Facetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der ersten Facetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die ersten Facetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten zweiten Facetten 23.
Die ersten Facetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten zweiten Facette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der zweiten Facetten 23 kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der zweiten Facetten 23, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des zweiten Facettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der zweite Facettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines optischen Systems 300 für eine Lithographieanlage oder Projektionsbelichtungsanlage 1, wie sie beispielsweise in 1 gezeigt ist. Außerdem kann das optische System 300 der 2 beispielweise auch in einer DUV-Lithographieanlage eingesetzt werden.
Das optische System 300 der 2 hat eine Mehrzahl an aktuierbaren optischen Elementen 310. Das optische System 300 ist hier als ein Mikrospiegelarray ausgebildet, wobei die optischen Elemente 310 Mikrospiegel sind. Jeder Mikrospiegel 310 ist mittels eines zugeordneten Aktuators 200 aktuierbar. Beispielsweise kann ein jeweiliger Mikrospiegel 310 mittels des zugeordneten Aktuators 200 um zwei Achsen verkippt werden und/oder in einer, zwei oder drei Raumachsen verschoben werden. Aus Gründen der Übersicht sind die Bezugszeichen nur der obersten Reihe dieser Elemente eingezeichnet.
Die Ansteuervorrichtung 100 steuert den jeweiligen Aktuator 200 beispielsweise mit einer Ansteuerspannung V2 (siehe 3 und 4) an. Damit wird eine Position des jeweiligen Mikrospiegels 310 eingestellt. Die Ansteuervorrichtung 100 ist insbesondere unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben.
In der 3 ist ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems 300 mit einer Ansteuervorrichtung 100 und einer Messvorrichtung 400 zum Messen einer in dem optischen System 300 abfallenden Spannung V2 dargestellt. Der Aktuator 200 ist in den Ausführungsformen der 3 und 5 ein kapazitiver Aktuator und in diesen 3 und 5 als Kapazität gezeichnet. Die Ansteuervorrichtung 100 nach 3 umfasst eine Endstufe 110 sowie eine Bereitstellungs-Vorrichtung 120.
Die Endstufe 110 ist dazu eingerichtet, eine Eingangsspannung V1 unter Verwendung eines Ruhestroms I1 der Endstufe 110 in eine Ansteuerspannung V2 für den Aktuator 200 zu verstärken. Die Endstufe 110 ist vorzugsweise als ein Klasse-A-Verstärker ausgebildet und umfasst einen Transistor. Der Transistor ist beispielsweise ein Feldeffekttransistor (FET). Alternativ kann der Transistor auch als ein Bipolartransistor ausgebildet sein. Alternativ zum Klasse-A-Verstärker kann die Endstufe 110 auch als Klasse-AB-Verstärker ausgebildet sein.
Die Endstufe 110 umfasst einen Knoten zum Empfangen der Eingangsspannung V1, einen Knoten K1 zum Bereitstellen der Ansteuerspannung V2 an den Aktuator 200 und den zwischen dem Eingangsknoten und dem Knoten K2 gekoppelten Transistor zum Verstärken der Eingangsspannung V1 in die Ansteuerspannung V2. Die Bereitstellungs-Vorrichtung 120 ist dazu geeignet, den Ruhestrom I1 für die Endstufe 120 bereitzustellen und in den Knoten K1 einzuspeisen. Hierzu umfasst die Bereitstellungs-Vorrichtung 120 beispielsweise einen Stromspiegel (nicht dargestellt).
Wie die 3 zeigt, umfasst das optische System 300 ferner eine Messvorrichtung 400. Die Messvorrichtung 400 ist dazu geeignet, die Ansteuerspannung V2 zu messen.
Hierzu umfasst die Messvorrichtung 400 den Eingangsknoten K1 zum Empfangen der Ansteuerspannung V2, einen mit dem Eingangsknoten K1 verbindbaren kapazitiven Spannungsteiler 410 und einen zwischen dem Eingangsknoten K1 und dem kapazitiven Spannungsteiler 410 gekoppelten steuerbaren ersten Schalter S1. Der steuerbare erste Schalter S1 ist dazu eingerichtet, den kapazitiven Spannungsteiler 410 in Abhängigkeit eines ersten Steuersignals SE1 mit dem Eingangsknoten K1 zu verbinden.
Wie die 3 illustriert, ist der kapazitive Spannungsteiler 410 zwischen dem ersten Schalter S1 und Masse gekoppelt und umfasst eine Reihenschaltung aus zwei Kondensatoren C1 und C2. Die zwei Kondensatoren C1 und C2 umfassen einen ersten Kondensator C1 und einen Messkondensator C2. Der kapazitive Spannungsteiler 410 ist dazu eingerichtet, eine an dem Messkondensator C2 abfallende Messspannung V3 bereitzustellen, welche kleiner als und direkt proportional zu der an dem Eingangsknoten K1 empfangenen Ansteuerspannung V2 ist. Beispiele für Spannungsbereiche für die Eingangsspannung V1 sind 0 - 5 V, 0 - 3,3 V und 0 - 1,8 V. Beispiele für Spannungsbereiche für die Ansteuerspannung V2 umfassen 0 - 200 V und 0 - 140 V. Beispiele für Spannungsbereiche für die Messspannung V3 sind 0 - 5 V, 0 - 3,3 V und 0 - 1,8 V.
Der erste Kondensator C1 ist zwischen dem ersten Schalter S1 und einem den ersten Kondensator C 1 und dem Messkondensator C2 verbundenen Verbindungs-Knoten K2 gekoppelt. Der Messkondensator C2 ist zwischen dem Verbindungs-Knoten K2 und Masse gekoppelt.
Weiterhin umfasst der kapazitive Spannungsteiler 410 einen zweiten Schalter S2 sowie einen dritten Schalter S3. Der zweite Schalter S2 ist parallel zu dem ersten Kondensator C1 zwischen dem ersten Schalter S1 und dem Verbindungs-Knoten K2 geschaltet. Der dritte Schalter S3 ist parallel zu dem Messkondensator C2 zwischen dem Verbindungs-Knoten K2 und Masse geschaltet. Der zweite Schalter S2 hat die Funktion, den ersten Kondensator C1 kurzzuschließen, wenn er eingeschaltet ist. Entsprechend hat der dritte Schalter S3 die Funktion den Messkondensator C2 kurzuschließen, wenn er eingeschaltet ist. In Reihe zu dem zweiten Schalter S2 ist ein Widerstand R2 geschaltet. Entsprechend ist ein Widerstand R3 in Reihe zu dem dritten Schalter S3 geschaltet.
Ferner umfasst die Messvorrichtung 400 der 3 einen zwischen einem Ausgangs-Knoten K3 und Masse verbundenen Zwischenspeicherkondensator C3. Der Zwischenspeicherkondensator C3 ist mittels eines zwischen dem Verbindungs-Knoten K2 und dem Ausgangs-Knoten K3 gekoppelten vierten Schalter S4 parallel zu dem Messkondensator C2 schaltbar. Ist der Schalter S4 eingeschaltet, so ist der Zwischenspeicherkondensator C3 mit dem kapazitiven Spannungsteiler 410 verbunden. Ist der Schalter S4 aber ausgeschaltet, so sind der kapazitive Spannungsteiler 410 und der Zwischenspeicherkondensator C3 voneinander elektrisch entkoppelt. Jeder der Schalter S1, S2, S3 und S4 ist insbesondere als Transistor, beispielsweise als Feldeffekttransistor, bevorzugt als MOSFET, ausgebildet.
Der Zwischenspeicherkondensator C3 ist zur Zwischenspeicherung und Erhaltung des aktuellen Spannungspegels der Messspannung V3 zwischen von dem ersten Schalter S1, dem zweiten Schalter S2, dem dritten Schalter S3 und zwischen dem vierten Schalter S4 getätigten Schaltvorgängen eingerichtet.
Wie die 3 illustriert, können der erste Schalter S1 und der vierte Schalter S4 mittels eines gemeinsamen Steuersignals, dem Steuersignal SE1, gesteuert werden. In analoger Weise können der zweite Schalter S2 und der dritte Schalter S3 auch mit einem gemeinsamen Steuersignal, dem Steuersignal SE2, gesteuert werden.
Wie die 3 zeigt, umfasst die Messvorrichtung 400 einen Impedanzwandler 420, welcher an dem Ausgangs-Knoten K3 angeschlossen ist. Der Impedanzwandler 420 ist zur Weitergabe der an dem Zwischenspeicherkondensator C3 bereitgestellten Messspannung V3 an zumindest einen weiteren Schaltungsteil (nicht gezeigt) des optischen Systems 300 eingerichtet. Die Kapazität des Messkondensators C2 ist größer als die Kapazität des Zwischenspeicherkondensators C3. Insbesondere ist die Kapazität des Messkondensators C2 zumindest um das Zehnfache größer als die Kapazität des Zwischenspeicherkondensators C3.
Hierzu zeigt die 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Messverfahrens zum Messen einer in dem optischen System 300 nach 3 abfallenden Ansteuerspannung V2.
Das Verfahren nach 4 umfasst die Schritte 401 bis 404 und wird insbesondere mittels der in 3 dargestellten Messvorrichtung 400 durchgeführt.
Schritt 401:
In einem ersten Zeitraum wird der erste Schalter S1 eingeschaltet und zeitgleich werden der zweite Schalter S2 sowie der dritte Schalter S3 ausgeschaltet, so dass der erste Kondensator C1 und der Messkondensator C2 mittels der an dem Eingangsknoten K1 empfangenen Ansteuerspannung V2 geladen werden.
Die an den Kondensatoren C1 und C2 abfallenden Spannungen teilen sich gemäß des kapazitiven Spannungsteilers 410 wie folgt auf: $V 3 = \frac{C 1}{C 1 + C 2} x V 2$
Schritt 402:
In einem zweiten Zeitraum wird der vierte Schalter S4 zum Laden des Zwischenspeicherkondensators C3 eingeschaltet, so dass die an dem Zwischenspeicherkondensator C3 abfallende Spannung der an dem Messkondensator C2 abfallenden Spannung V3 entspricht. Mit anderen Worten wird in diesem zweiten Zeitintervall der Kondensator C3 auf die Spannung des Kondensators C2 aufgeladen. Die Ladung wird zwischen den Kondensatoren C2 und C3 aufgeteilt. Um den Fehler gering zu halten, ist die Kapazität des Kondensators C3, wie oben ausgeführt, deutlich geringer als die Kapazität des Kondensators C2.
Das zweite Zeitintervall startet gleichzeitig oder nach dem ersten Zeitintervall.
Schritt 403:
Zu einem Zeitpunkt nach dem ersten Zeitintervall und nach dem zweiten Zeitintervall können die Schalter S1 bis S4 ausgeschaltet werden. Dieses Ausschalten aller Schalter S1 bis S4 bewirkt eine Entkopplung des kapazitiven Spannungsteilers 410 von der Ansteuervorrichtung 100 und von dem nachgeschalteten Schaltungsteil umfassend den Zwischenspeicherkondensator C3.
Schritt 404:
Danach werden der zweite Schalter S2 und der dritte Schalter S3 in einem dritten Zeitraum eingeschaltet, wohingegen der erste Schalter S1 und der vierte Schalter S4 in dem dritten Zeitraum ausgeschaltet werden, so dass der erste Kondensator C1 und der Messkondensator C2 auf einen vorbestimmten Pegel entladen werden. Danach kann das Messverfahren wieder gemäß Schritt 401 beginnen.
5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems 300 mit einer Ansteuervorrichtung 100 und einer Messvorrichtung 400 zum Messen einer in dem optischen System 300 abfallenden Spannung V2. Die Ausführungsform nach 5 basiert auf der Ausführungsform nach 3 und umfasst sämtliche Merkmale der Ausführungsform nach 3.
Die Ausführungsform nach 5 unterscheidet sich von der nach 3 insbesondere in der Spezifizierung einiger Schaltungsteile der Messvorrichtung 400, welche im Folgenden detailliert erläutert werden.
In der Ausführungsform nach 5 ist der erste Schalter S1 als ein MOSFET T1 ausgebildet. Des Weiteren umfasst die Messvorrichtung 400 nach 5 eine Anzahl von MOSFETs T2, T3 zur Einstellung der Gate-Spannung des den ersten Schalter S1 ausbildenden MOSFETs T1. Mit anderen Worten dienen die MOSFETs T2 und T3 zur Ansteuerung des den ersten Schalter S1 bildenden MOSFETs T1.
Der kapazitive Spannungsteiler 410 nach 5 umfasst einen zwischen dem ersten Schalter S1 und dem Verbindungs-Knoten K2 geschalteten Feldeffekttransistor T4, welcher beispielsweise als MOSFET ausgebildet ist. Der MOSFET T4 bildet den zweiten Schalter S2 aus und ist insbesondere derart ausgebildet, dass dessen parasitäre Kapazität den ersten Kondensator C1 des kapazitiven Spannungsteilers 410 bildet. Ferner ist zwischen dem Verbindungs-Knoten K2 und Masse ein Feldeffekttransistor T5 geschaltet, welcher den dritten Schalter S3 ausbildet.
Wie die 5 zeigt, umfasst der kapazitive Spannungsteiler 410 eine Boot-Strap-Schaltung R1, D1, welche zwischen dem Source-Anschluss des den zweiten Schalter S2 ausbildenden Feldeffekttransistors T4, dem Verbindungs-Knoten K2 und dem Source-Anschluss des den dritten Schalter S3 ausbildenden Feldeffekttransistors T5 geschaltet ist.
Die Boot-Strap-Schaltung R1, D1 umfasst eine Diode D1 und einen Widerstand R1. Die Diode D1 der Boot-Strap-Schaltung R1, D1 ist in Sperrrichtung zwischen dem Source-Anschluss des den zweiten Schalter S2 ausbildenden MOSFET T4 und dem Source-Anschluss des den dritten Schalter S3 ausbildenden MOSFET T5 verbunden. Der Widerstand R1 der Boot-Strap-Schaltung R1, D2, ist zwischen dem Source-Anschluss des den zweiten Schalter S2 ausbildenden MOSFETs T4 und dem Verbindungs-Knoten K2 verbunden.
Des Weiteren unterscheidet sich die Ausführungsform nach 5 von der nach 3 in der Ausbildung des vierten Schalters S4. Der vierte Schalter S4 nach 5 ist also als ein MOSFET-Schalter ausgebildet, welcher drei MOSFETs T6, T7 und T8 umfasst.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
BEZUGSZEICHENLISTE

1: Projektionsbelichtungsanlage
2: Beleuchtungssystem
3: Lichtquelle
4: Beleuchtungsoptik
5: Objektfeld
6: Objektebene
7: Retikel
8: Retikelhalter
9: Retikelverlagerungsantrieb
10: Projektionsoptik
11: Bildfeld
12: Bildebene
13: Wafer
14: Waferhalter
15: Waferverlagerungsantrieb
16: Beleuchtungsstrahlung
17: Kollektor
18: Zwischenfokusebene
19: Umlenkspiegel
20: erster Facettenspiegel
21: erste Facette
22: zweiter Facettenspiegel
23: zweite Facette
100: Ansteuervorrichtung
110: Endstufe
200: Aktuator
300: optisches System
310: optisches Element
400: Messvorrichtung
410: Spannungsteiler
420: Impedanzwandler
C1: Kondensator
C2: Messkondensator
C3: Zwischenspeicherkondensator
D1: Diode
I1: Ruhestrom
K1: Eingangsknoten
K2: Verbindungs-Knoten
K3: Ausgangs-Knoten
M1: Spiegel
M2: Spiegel
M3: Spiegel
M4: Spiegel
M5: Spiegel
M6: Spiegel
R1: Widerstand
R2: Widerstand
R3: Widerstand
S1: erster Schalter
S2: zweiter Schalter
S3: dritter Schalter
S4: vierter Schalter
SE 1: Steuersignal
SE2: Steuersignal
T1: Transistor
T2: Transistor
T3: Transistor
T4: Transistor
T5: Transistor
T6: Transistor
T7: Transistor
T8: Transistor
V1: Eingangsspannung
V2: Spannung, Ansteuerspannung
V3: Messspannung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016213025 A1 [0005]
DE 102008009600 A1 [0057, 0061]
US 20060132747 A1 [0059]
EP 1614008 B1 [0059]
US 6573978 [0059]
DE 102017220586 A1 [0064]
US 20180074303 A1 [0078]

Claims

Messvorrichtung (400) für ein optisches System (300), mit einem Eingangsknoten (K1) zum Empfangen einer in dem optischen System (300) abfallenden Spannung (V2), einem mit dem Eingangsknoten (K1) verbindbaren kapazitiven Spannungsteiler (410) mit einer Reihenschaltung aus zumindest zwei Kondensatoren (C1, C2) umfassend einen Messkondensator (C2), wobei der kapazitive Spannungsteiler (410) dazu eingerichtet ist, eine an dem Messkondensator (C2) abfallende Messspannung (V3) bereitzustellen, welche kleiner als und direkt proportional zu der an dem Eingangsknoten (K1) empfangenen Spannung (V2) ist, und einem zwischen dem Eingangsknoten (K1) und dem kapazitiven Spannungsteiler (410) gekoppelten steuerbaren ersten Schalter (S1), welcher dazu eingerichtet ist, den kapazitiven Spannungsteiler (410) in Abhängigkeit eines Steuersignals (SE1) mit dem Eingangsknoten (K1) zu verbinden.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der kapazitive Spannungsteiler (410) zwischen dem ersten Schalter (S1) und Masse gekoppelt ist, ein erster Kondensator (C1) der Reihenschaltung zwischen dem ersten Schalter (S1) und einem den ersten Kondensator (C1) und den Messkondensator (C2) verbindenden Verbindungs-Knoten (K2) gekoppelt ist, der Messkondensator (C2) zwischen dem Verbindungs-Knoten (K2) und Masse gekoppelt ist, ein zweiter Schalter (S2) parallel zu dem ersten Kondensator (C1) zwischen dem ersten Schalter (S1) und dem Verbindungs-Knoten (K2) gekoppelt ist, und ein dritter Schalter (S3) parallel zu dem Messkondensator (C2) zwischen dem Verbindungs-Knoten (K2) und Masse gekoppelt ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 2, ferner aufweisend: einen zwischen einem Ausgangs-Knoten (K3) und Masse verbundenen Zwischenspeicherkondensator (C3), welcher mittels eines zwischen dem Verbindungs-Knoten (K2) und dem Ausgangs-Knoten (K3) gekoppelten vierten Schalters (S4) parallel zu dem Messkondensator (C2) schaltbar ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Zwischenspeicherkondensator (C3) zur Zwischenspeicherung und Erhaltung eines Spannungspegels der Messspannung (V3) zwischen von dem ersten Schalter (S1), dem zweiten Schalter (S2), dem dritten Schalter (S3) und/oder dem vierten Schalter (S4) getätigten Schaltvorgängen eingerichtet ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei ein Impedanzwandler (420) an dem Ausgangs-Knoten (K3) angeschlossen ist, welcher zur Weitergabe der an dem Zwischenspeicherkondensator (C3) bereitgestellten Messspannung (V3) an zumindest einen weiteren Schaltungsteil des optischen Systems (300) eingerichtet ist.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Kapazität des Messkondensators (C2) größer, insbesondere zumindest um das Zehnfache größer, als die Kapazität des Zwischenspeicherkondensators (C3) ist.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Schalter (S1) als ein Feldeffekttransistor (T1), insbesondere als ein MOSFET, ausgebildet ist, wobei eine Anzahl von Feldeffekttransistoren (T2, T3) zur Einstellung der Gate-Spannung des den ersten Schalter (S1) ausbildenden Feldeffekttransistors (T1) vorgesehen ist.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der kapazitive Spannungsteiler (410) einen zwischen dem ersten Schalter (S1) und dem Verbindungs-Knoten (K2) gekoppelten Feldeffekttransistor (T4), welcher den zweiten Schalter (S2) ausbildet und welcher derart ausgebildet ist, dass dessen parasitäre Kapazität den ersten Kondensator (C1) bildet, und einen zwischen dem Verbindungs-Knoten (K2) und Masse gekoppelten Feldeffekttransistor (T6), welcher den dritten Schalter (S3) ausbildet, aufweist.
Messvorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Boot-Strap-Schaltung (R1, D1) zwischen dem Source-Anschluss des den zweiten Schalter (S2) ausbildenden Feldeffekttransistors (T4), dem Verbindungs-Knoten (K2) und dem Source-Anschluss des den dritten Schalter (S3) ausbildenden Feldeffekttransistors (T5) geschaltet ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 9, wobei eine Diode (D1) der Boot-Strap-Schaltung (R1, D1) in Sperrrichtung zwischen dem Source-Anschluss des den zweiten Schalter (S2) ausbildenden Feldeffekttransistors (T4) und dem Source-Anschluss des den dritten Schalter (S3) ausbildenden Feldeffekttransistors (T5) verbunden ist und ein Widerstand (R1) der Boot-Strap-Schaltung (R1, D1) zwischen dem Source-Anschluss des den zweiten Schalter (S2) ausbildenden Feldeffekttransistors (T4) und dem Verbindungs-Knoten (K2) verbunden ist.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei der vierte Schalter (S4) als ein MOSFET-Schalter aufweisend eine Anzahl von MOSFETs ausgebildet ist.
Optisches System (300) mit einer Anzahl an aktuierbaren optischen Elementen (310), wobei jedem der aktuierbaren optischen Elemente (310) der Anzahl ein Aktuator (200) zugeordnet ist, wobei jedem Aktuator (200) eine Ansteuervorrichtung (100) zum Ansteuern des Aktuators (200) zugeordnet ist, welche eine Endstufe (110) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, eine Eingangsspannung (V1) unter Verwendung eines Ruhestromes (I1) der Endstufe (110) in eine Ansteuerspannung (V2) für den Aktuator (200) zu verstärken, und eine Messvorrichtung (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 vorgesehen ist, deren Eingangsknoten (K1) zum Empfangen der Ansteuerspannung (V2) für den Aktuator (200) eingerichtet ist und deren kapazitiver Spannungsteiler (410) dazu eingerichtet ist, eine an dem Messkondensator (C2) des kapazitiven Spannungsteilers (410) abfallende Messspannung (V3) bereitzustellen, welche kleiner als und direkt proportional zu der an dem Eingangsknoten (K1) empfangenen Ansteuerspannung (V2) ist.
Optisches System nach Anspruch 12, wobei das optische System (300) als eine Beleuchtungsoptik (4) oder als eine Projektionsoptik (10) einer Lithographieanlage (1) ausgebildet ist.
Lithographieanlage (1) mit einem optischen System (300) nach Anspruch 12 oder 13.
Messverfahren zum Messen einer in einem optischen System (300) abfallenden Spannung mittels einer Messvorrichtung (400) nach einem der Ansprüche 2 bis 11, mit den Schritten: a) Einschalten (401) des ersten Schalters (S1) und Ausschalten des zweiten Schalters (S2) und des dritten Schalters (S3) in einem ersten Zeitraum, so dass der erste Kondensator (C 1) und der Messkondensator (C2) mittels der an dem Eingangsknoten (K1) empfangenen Spannung (V2) geladen werden, b) Einschalten (402) des vierten Schalters (S4) in einem zweiten Zeitraum zum Laden des Zwischenspeicherkondensators (C3) derart, dass die an dem Zwischenspeicherkondensator (C3) abfallende Spannung (V3) der an dem Messkondensator (C2) abfallenden Spannung (V3) entspricht, und c) Einschalten (404) des zweiten Schalters (S2) und des dritten Schalters (S3) und Ausschalten des ersten Schalters (S1) und des vierten Schalters (S4) in einem dritten Zeitraum zum Entladen des ersten Kondensators (C1) und des Messkondensators (C2) auf einen vorbestimmten Pegel.