DE102022211459A1 - Projection exposure system with a manipulator system - Google Patents

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Malte Langenhorst
Sebastian Fuchs
Uwe Schellhorn
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Abstract

Eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie umfasst einen Maskenhalter (20) zum Halten einer Maske (18), einen Substrathalter (26) zum Halten eines Substrats (24) und ein Projektionsobjektiv (22) mit mehreren optischen Elementen (R1 - R4) zum Abbilden von Maskenstrukturen der Maske auf das Substrat, wobei die optischen Elemente, der Maskenhalter sowie der Substrathalter jeweils eine Strahlengangselement in einem Belichtungsstrahlengang der Projektionsbelichtungsanlage sind. Weiterhin umfasst die Projektionsbelichtungsanlage ein Manipulatorsystem (M1 - M4) zum Einstellen mindestens eines Stellwegs (p1- p24) an mindestens einem der Strahlengangselemente (R1-R4, 20, 26) in mindestens einem Manipulatorfreiheitsgrad, mindestens eine Messeinrichtung (E1 - E24) zur Vermessung mindestens einer Messgröße (e1- e24), welche der Bestimmung der mindestens einen Stellwegseinstellung (p1- p24) des Manipulatorsystems dient, sowie eine Steuerungseinrichtung (44), welche dazu konfiguriert ist, zur Korrektur einer Vorgabe (50) einer Wellenfrontabweichung des Projektionsobjektivs unter Verwendung eines Modells (64) einen Steuerungsbefehl (46) mit mindestens einer Vorgabe (e1* - e24*) für die mindestens eine Messgröße der der mindestens einen Messeinrichtung zu ermitteln, wobei das Modell einen Zusammenhang (58-1, 58-2) zwischen den Messgrößen und der Welllenfrontabweichung beschreibt und zumindest einen nichtlinearen Term (66) umfasst.A projection exposure system for microlithography comprises a mask holder (20) for holding a mask (18), a substrate holder (26) for holding a substrate (24) and a projection lens (22) with a plurality of optical elements (R1 - R4) for imaging mask structures of the mask onto the substrate, wherein the optical elements, the mask holder and the substrate holder are each a beam path element in an exposure beam path of the projection exposure system. The projection exposure system further comprises a manipulator system (M1 - M4) for setting at least one travel path (p1- p24) on at least one of the beam path elements (R1-R4, 20, 26) in at least one manipulator degree of freedom, at least one measuring device (E1 - E24) for measuring at least one measured variable (e1- e24), which serves to determine the at least one travel path setting (p1- p24) of the manipulator system, and a control device (44) which is configured to determine a control command (46) with at least one specification (e1* - e24*) for the at least one measured variable of the at least one measuring device in order to correct a specification (50) of a wavefront deviation of the projection lens using a model (64), wherein the model describes a relationship (58-1, 58-2) between the measured variables and the wavefront deviation and comprises at least one non-linear term (66).

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithograhie mit einem Projektionsobjektiv, ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Kalibrierverfahren zum Kalibrieren einer Steuerungseinrichtung zur Korrektur einer Wellenfrontabweichung eines Projektionsobjektivs. Unter einer Steuerungseinrichtung ist in diesem Zusammenhang sowohl eine Einrichtung zur Feed-Forward-Steuerung als auch eine Einrichtung zur Steuerung per Feedback-Regelkreis zu verstehen, was in der Fachwelt üblicherweise als Regelung bezeichnet wird.The invention relates to a projection exposure system for microlithography with a projection lens, a method for operating such a projection exposure system and a calibration method for calibrating a control device for correcting a wavefront deviation of a projection lens. In this context, a control device is understood to mean both a device for feed-forward control and a device for control via a feedback control loop, which is usually referred to in the specialist world as control.

Zur Gewährleistung einer möglichst präzisen Abbildung von Maskenstrukturen auf einen Wafer wird ein Projektionsobjektiv mit möglichst geringen Wellenfrontaberrationen benötigt. Projektionsobjektive werden daher typischerweise mit Manipulatoren ausgestattet, die es ermöglichen, Wellenfrontfehler durch Korrekturmaßnahmen in Form von Zustandsveränderungen an einzelnen optischen Elementen des Projektionsobjektivs zu minimieren. Beispiele für derartige Zustandsveränderungen umfassen: eine Beaufschlagung des optischen Elements mit Wärme und/oder Kälte, eine Deformation des optischen Elements und/oder eine Lageänderung des betreffenden optischen Elements in einem oder mehreren der sechs Starrkörperfreiheitsgrade.To ensure that mask structures are imaged onto a wafer as precisely as possible, a projection lens with the lowest possible wavefront aberrations is required. Projection lenses are therefore typically equipped with manipulators that make it possible to minimize wavefront errors through corrective measures in the form of changes in the state of individual optical elements of the projection lens. Examples of such changes in state include: applying heat and/or cold to the optical element, deforming the optical element and/or changing the position of the optical element in question in one or more of the six rigid body degrees of freedom.

Üblicherweise wird dazu die Aberrationscharakteristik des Projektionsobjektivs regelmäßig vermessen und gegebenenfalls werden Änderungen in der Aberrationscharakteristik zwischen den einzelnen Messungen durch Simulation bestimmt. So können beispielsweise Linsen- bzw. Spiegelaufheizungseffekte rechnerisch berücksichtigt werden. Die Berechnung der zur Korrektur der Aberrationscharakteristik auszuführenden Manipulatorveränderungen erfolgt mittels eines stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmus, welcher auch „Manipulatorveränderungsmodell“ bezeichnet wird. Dabei wird anhand von Messwerten eines Wellenfrontsensors ein die auszuführenden Manipulatorveränderungen vorgebender Korrekturbefehl generiert. Ein derartiger Optimierungsalgorithmus ist beispielsweise in DE 10 2015 222 097 A1 beschrieben. Optimierungsalgorithmen dieser Art basieren auf einer Zielfunktion, in der eine Sensitivitätsmatrix enthalten ist, welche jeweilige lineare Zusammenhänge zwischen einer Verstellung von Manipulatoren um jeweilige Standard-Stellwegsveränderungen und daraus resultierenden Veränderungen eines Zustandsvektors des Projektionsobjektivs definieren.Usually, the aberration characteristics of the projection lens are measured regularly and, if necessary, changes in the aberration characteristics between the individual measurements are determined by simulation. For example, lens or mirror heating effects can be taken into account mathematically. The calculation of the manipulator changes to be carried out to correct the aberration characteristics is carried out using a travel-generating optimization algorithm, which is also referred to as a “manipulator change model”. A correction command specifying the manipulator changes to be carried out is generated based on measured values from a wavefront sensor. Such an optimization algorithm is used, for example, in EN 10 2015 222 097 A1 described. Optimization algorithms of this type are based on an objective function that contains a sensitivity matrix that defines the respective linear relationships between an adjustment of manipulators by respective standard travel changes and the resulting changes in a state vector of the projection lens.

Korrekturbefehle, welche auf herkömmliche Weise generiert werden, sind jedoch oft sehr ungenau und erfüllen steigende Anforderungen an die Korrekturgenauigkeit des Abbildungsverhaltens der Projektionsbelichtungsanlage oft nicht mehr vollständig.However, correction commands generated in a conventional manner are often very inaccurate and often no longer fully meet increasing requirements for the correction accuracy of the imaging behavior of the projection exposure system.

Zugrunde liegende AufgabeUnderlying task

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere eine verbesserte Korrekturgenauigkeit des Abbildungsverhaltens der Projektionsbelichtungsanlage erreicht werden kann.It is an object of the invention to provide a device and a method of the type mentioned at the outset, whereby the aforementioned problems are solved and, in particular, an improved correction accuracy of the imaging behavior of the projection exposure system can be achieved.

Erfindungsgemäße LösungInventive solution

Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, welche umfasst: einen Maskenhalter zum Halten einer Maske, einen Substrathalter zum Halten eines Substrats und ein Projektionsobjektiv mit mehreren optischen Elementen zum Abbilden von Maskenstrukturen der Maske auf das Substrat, wobei die optischen Elemente, der Maskenhalter sowie der Substrathalter jeweils ein Strahlengangselement in einem Belichtungsstrahlengang der Projektionsbelichtungsanlage sind. Die Projektionsbelichtungsanlage umfasst weiterhin ein Manipulatorsystem zum Einstellen mindestens eines Stellwegs an mindestens einem der Strahlengangselementein mindestens einem Manipulatorfreiheitsgrad, insbesondere in mehreren Manipulatorfreiheitsgraden. Weiterhin umfasst die Projektionsbelichtungsanlage mindestens eine Messeinrichtung zur Vermessung mindestens einer Messgröße, insbesondere mehrere Messeinrichtungen zur Vermessung unterschiedlicher Messgrößen, welche der Bestimmung der mindestens einen Stellwegseinstellung des Manipulatorsystems dient. Weiterhin umfasst die Projektionsbelichtungsanlage eine Steuerungseinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, zur Korrektur einer Vorgabe einer Wellenfrontabweichung des Projektionsobjektivs unter Verwendung eines Modells einen Steuerungsbefehl mit mindestens einer Vorgabe, insbesondere mehrerer Vorgaben, für die mindestens eine Messgröße der mindestens einen Messeinrichtung zu ermitteln. Dabei beschreibt das Modell einen Zusammenhang zwischen den Messgrößen und der Welllenfrontabweichung und umfasst zumindest einen nichtlinearen Term. Der nichtlineare Term kann eine Potenz einer Messgröße mit dem Exponenten von mindestens zwei, also beispielsweise das Quadrat der Messgröße, und/oder ein Produkt aus mindestens zwei der Messgrößen umfassen.The above-mentioned object can be achieved according to the invention, for example, with a projection exposure system for microlithography, which comprises: a mask holder for holding a mask, a substrate holder for holding a substrate and a projection lens with several optical elements for imaging mask structures of the mask onto the substrate, wherein the optical elements, the mask holder and the substrate holder are each a beam path element in an exposure beam path of the projection exposure system. The projection exposure system further comprises a manipulator system for setting at least one travel path on at least one of the beam path elements in at least one manipulator degree of freedom, in particular in several manipulator degrees of freedom. The projection exposure system further comprises at least one measuring device for measuring at least one measured variable, in particular several measuring devices for measuring different measured variables, which serves to determine the at least one travel path setting of the manipulator system. The projection exposure system further comprises a control device which is configured to determine a control command with at least one specification, in particular several specifications, for the at least one measured variable of the at least one measuring device in order to correct a specification of a wavefront deviation of the projection lens using a model. The model describes a relationship between the measured variables and the wavefront deviation and comprises at least one non-linear term. The non-linear term can comprise a power of a measured variable with the exponent of at least two, for example the square of the measured variable, and/or a product of at least two of the measured variables.

Wie bereits vorstehend erwähnt ist, in diesem Text unter einer Steuerungseinrichtung sowohl eine Einrichtung zur Feed-Forward-Steuerung als auch eine Einrichtung zur Steuerung per Feedback-Regelkreis, was in der Fachwelt üblicherweise als Regelung bezeichnet wird, zu verstehen.As already mentioned above, in this text a control device means both a feed-forward control device and also a device for controlling via a feedback control loop, which is commonly referred to as closed-loop control in the specialist world.

Gemäß einer Ausführungsform dient die Messeinrichtung zur Vermessung von mindestens drei, mindestens fünf oder mindestens zehn Messgrößen. Als Messeinheiten können sogenannte Encoder zum Einsatz kommen.According to one embodiment, the measuring device serves to measure at least three, at least five or at least ten measured variables. So-called encoders can be used as measuring units.

Unter der Vorgabe einer Wellenfrontabweichung des Projektionsobjektivs ist ein an die Steuerungseinrichtung als Vorgabe übermittelter Wert einer Wellenfrontabweichung zu verstehen, welcher vorteilhafterweise von einer Einrichtung der Projektionsbelichtungsanlage ermittelt wird. Das heißt, der Wert der Wellenfrontabweichung kann beispielsweise von einer Messeinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage gemessen und/oder von einer Simulationseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage ermittelt werden. Alternativ kann die Vorgabe der Wellenfrontabweichung auch von einer externen Einrichtung ermittelt werden.The specification of a wavefront deviation of the projection lens is to be understood as a value of a wavefront deviation that is transmitted to the control device as a specification, which is advantageously determined by a device of the projection exposure system. This means that the value of the wavefront deviation can be measured, for example, by a measuring device of the projection exposure system and/or determined by a simulation device of the projection exposure system. Alternatively, the specification of the wavefront deviation can also be determined by an external device.

Das Modell beschreibt einen Zusammenhang zwischen den Messgrößen und der Wellenfrontabweichung, d.h. einer bezüglich der Messgrößen korrespondierenden Wellenfrontabweichung. Das Manipulatorsystem kann Teil des Projektionsobjektivs oder diesem zugeordnet sein. Das Gleiche gilt für die Messeinrichtungen.The model describes a relationship between the measured variables and the wavefront deviation, i.e. a wavefront deviation corresponding to the measured variables. The manipulator system can be part of the projection lens or be assigned to it. The same applies to the measuring devices.

Die Wellenfrontabweichung des Projektionsobjektivs bezeichnet eine Abweichung der Wellenfront des Projektionsobjektivs von einer Sollwellenfront. Die Sollwellenfront kann gemäß einer Ausführungsform durch an den einzelnen Feldpunkten in der Bildebene des Projektionsobjektivs vorliegende sphärische Wellenfronten definiert sein. Die Wellenfrontabweichung kann beispielsweise mittels eines in der Substratverschiebebühne integrierten Wellenfrontsensors vermessen werden. Die Wellenfrontabweichung kann durch Zernikekoeffizienten angegebenen werden. Je nach Auslegung können dazu die Zernikekoeffizienten Z2 bis Z36 und ggf. weitere Zernikekoeffizienten Verwendung finden. Die Wellenfrontabweichung und damit die Sollkorrektur kann aber auch durch eine gezielte Auswahl an Zernike-Koeffizienten dargestellt werden.The wavefront deviation of the projection lens refers to a deviation of the wavefront of the projection lens from a target wavefront. According to one embodiment, the target wavefront can be defined by spherical wavefronts present at the individual field points in the image plane of the projection lens. The wavefront deviation can be measured, for example, using a wavefront sensor integrated in the substrate displacement stage. The wavefront deviation can be specified by Zernike coefficients. Depending on the design, the Zernike coefficients Z2 to Z36 and possibly other Zernike coefficients can be used for this purpose. The wavefront deviation and thus the target correction can also be represented by a targeted selection of Zernike coefficients.

Das die mindestens eine Messeinrichtung umfassende Messsystem kann auch überbestimmt sein. Das heißt, das Messsystem kann zur Vermessung von mehr Messgrößen konfiguriert sein als Manipulatorfreiheitsgrade vorgesehen sind.The measuring system comprising at least one measuring device can also be overdetermined. This means that the measuring system can be configured to measure more measured variables than the manipulator degrees of freedom provided.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung dazu konfiguriert, das Manipulatorsystem während eines Belichtungsbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage durch Bereitstellung des Steuerungsbefehls zu steuern. Unter dem Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage ist beispielsweise der Betrieb während der Belichtung eines Wafers oder eines kompletten Wafersatzes in Form eines Waferloses zu verstehen. Die Belichtung eines Wafers umfasst dabei die sequentielle Belichtung aller Belichtungsfelder (auch „Dies“ bezeichnet) auf einem Wafer mit dazwischen liegenden Dunkelzeiten, in welchen vorteilhafterweise die Korrektur des Wellenfrontfehlers erfolgen kann („Inter-Die-Korrekturen“)According to one embodiment, the control device is configured to control the manipulator system during an exposure operation of the projection exposure system by providing the control command. The exposure operation of the projection exposure system is to be understood, for example, as the operation during the exposure of a wafer or a complete wafer set in the form of a wafer batch. The exposure of a wafer comprises the sequential exposure of all exposure fields (also referred to as "dies") on a wafer with dark periods in between, in which the correction of the wavefront error can advantageously take place ("inter-die corrections").

Erfindungsgemäß erfolgt die Korrektur der vorgegebenen Wellenfrontabweichung durch Erzeugung eines Steuerungsbefehls mit mindestens einer Vorgabe für die mindestens eine Messgröße der mindestens einen Messeinrichtung. Damit können die Stellwege des Manipulatorsystems auf Grundlage der Vorgabe der mindestens einen Messgröße eingestellt werden. Erfindungsgemäß wird für die Bestimmung dieses Steuerungsbefehls ein Modell verwendet, welches einen Zusammenhang zwischen den Messgrößen und der Wellenfrontabweichung beschreibt und zumindest einen nichtlinearen Term umfasst. Im Vergleich zu einem Ansatz, bei dem die Vorgabe der Messgröße unter Annahme eines linearen Zusammenhangs zwischen den Stellwegen des Manipulatorsystems und den Messgrößen der Messeinrichtungen sowie zwischen den Stellwegen des Manipulatorsystems und der resultierenden Wellenfrontabweichung bestimmt wird, kann erfindungsgemäß aufgrund der Verwendung des nichtlinearen Terms bei nicht-iterativen Korrekturen der Wellenfrontfehler ohne dazwischenliegende Wellenfrontmessungen eine genauere Positionierung der optischen Flächen und damit ein geringerer eingestellter Wellenfrontfehler erreicht werden. Damit ermöglicht die erfindungsgemäße Erzeugung der Vorgaben für die mindestens eine Messgröße eine verbesserte Korrekturgenauigkeit des Abbildungsverhaltens der Projektionsbelichtungsanlage. Insbesondere kann damit auf eine engmaschige Vermessung des Abbildungsverhaltens weitgehend verzichtet werden.According to the invention, the correction of the predetermined wavefront deviation is carried out by generating a control command with at least one specification for the at least one measured variable of the at least one measuring device. This allows the travel paths of the manipulator system to be set on the basis of the specification of the at least one measured variable. According to the invention, a model is used to determine this control command, which describes a relationship between the measured variables and the wavefront deviation and includes at least one non-linear term. In comparison to an approach in which the specification of the measured variable is determined assuming a linear relationship between the travel paths of the manipulator system and the measured variables of the measuring devices and between the travel paths of the manipulator system and the resulting wavefront deviation, according to the invention, a more precise positioning of the optical surfaces and thus a smaller set wavefront error can be achieved due to the use of the non-linear term in non-iterative corrections of the wavefront errors without intermediate wavefront measurements. The generation of the specifications for the at least one measured variable according to the invention thus enables an improved correction accuracy of the imaging behavior of the projection exposure system. In particular, this means that close-meshed measurement of the imaging behavior can be largely dispensed with.

Erfindungsgemäß erfolgt die Korrektur der vorgegebenen Wellenfrontabweichung nicht durch direkte Einstellung der Stellwege des Manipulatorsystems, d.h. nicht durch Erzeugung eines Korrekturbefehls mit Stellwegsveränderungen für das Manipulatorsystem, sondern durch Erzeugung eines Steuerungsbefehls mit mindestens einer Vorgabe für die mindestens eine Messgröße der mindestens einen Messeinrichtung. Damit können die Stellwege des Manipulatorsystems auf Grundlage der Vorgabe der mindestens einen Messgröße eingestellt werden. Im Vergleich zur direkten Einstellung der Stellwege des Manipulatorsystems kann durch die indirekte Einstellung des Manipulatorsystems auf Grundlage der mindestens einen Messgrößenvorgabe vermieden werden, dass aufgrund von Einstellungenauigkeiten bzw. beispielsweise thermischen Drifts in der Mechanik des Manipulatorsystem die tatsächliche Einstellung des Manipulatorsystems von der durch den Korrekturbefehl vorgegebenen Einstellung abweicht.According to the invention, the correction of the predetermined wavefront deviation is not carried out by directly adjusting the travel of the manipulator system, i.e. not by generating a correction command with travel changes for the manipulator system, but by generating a control command with at least one specification for the at least one measured variable of the at least one measuring device. The travel of the manipulator system can thus be adjusted on the basis of the specification of the at least one measured variable. In comparison to the direct adjustment of the travel of the manipulator system, the indirect adjustment of the manipulator system on the basis of the at least one measured variable specification can avoid It can happen that due to setting inaccuracies or, for example, thermal drifts in the mechanics of the manipulator system, the actual setting of the manipulator system deviates from the setting specified by the correction command.

Erfindungsgemäß wird weiterhin aufgrund der Verwendung des den nichtlinearen Term umfassenden Modells zur Ermittlung des Steuerungsbefehls sichergestellt, dass nichtlineare Effekte im Zusammenhang zwischen der mindestens einen Messgröße und der Wellenfrontabweichung berücksichtigt werden können. So ist beispielsweise die Antwort eines als Messeinrichtung verwendeten Encoders auf eine Rotation bzw. Verschiebung eines optischen Elements im Allgemeinen eine nicht-lineare Funktion in allen Freiheitsgraden des Manipulatorsystems. Dies trifft insbesondere für den Fall zu, dass der Encoder leicht dejustiert ist. Damit können mittels des den nichtlinearen Term umfassenden Modells diese durch die Messeinrichtungen erzeugten nichtlinearen Effekte entsprechend berücksichtigt werden. Damit wiederum kann die mittels des ermittelten Steuerungsbefehls erzielte Korrekturgenauigkeit des Abbildungsverhaltens der Projektionsbelichtungsanlage gegenüber der Verwendung eines linearen Modells verbessert werden.According to the invention, the use of the model comprising the non-linear term to determine the control command further ensures that non-linear effects in the relationship between the at least one measured variable and the wavefront deviation can be taken into account. For example, the response of an encoder used as a measuring device to a rotation or displacement of an optical element is generally a non-linear function in all degrees of freedom of the manipulator system. This is particularly true if the encoder is slightly misaligned. This means that these non-linear effects generated by the measuring devices can be taken into account accordingly using the model comprising the non-linear term. This in turn means that the correction accuracy of the imaging behavior of the projection exposure system achieved using the determined control command can be improved compared to the use of a linear model.

Durch die Kombination aus einerseits der erfindungsgemäßen Erzeugung von Vorgaben für die mindestens eine Manipulatoreinstellung und andererseits der erfindungsgemäßen Verwendung eines einen nichtlinearen Term umfassenden Modells kann eine erheblich verbesserte Korrekturgenauigkeit des Abbildungsverhaltens der Projektionsbelichtungsanlage zwischen den einzelnen Messungen des Abbildungsverhaltens erreicht werden. Insbesondere kann damit auf eine engmaschige Vermessung des Abbildungsverhaltes verzichtet werden. Eine Vermessung des Abbildungsverhaltens der Projektionsbelichtungsanlage kann vielmehr in größeren zeitlichen Abständen erfolgen.By combining, on the one hand, the inventive generation of specifications for the at least one manipulator setting and, on the other hand, the inventive use of a model comprising a non-linear term, a significantly improved correction accuracy of the imaging behavior of the projection exposure system between the individual measurements of the imaging behavior can be achieved. In particular, this means that a close-meshed measurement of the imaging behavior can be dispensed with. Instead, the imaging behavior of the projection exposure system can be measured at longer time intervals.

Gemäß einer Ausführungsform ist die mindestens eine Messeinrichtung zur Vermessung unterschiedlicher Messgrößen, welche der Bestimmung mehrerer Stellwegseinstellungen des Manipulatorsystems dienen, konfiguriert und der nichtlineare Term umfasst ein Produkt aus mindestens zwei der Messgrößen. Gemäß einer Ausführungsform sind mehrere Messeinrichtungen zur Vermessung der unterschiedlichen Messgrößen vorgesehen.According to one embodiment, the at least one measuring device is configured to measure different measured variables, which serve to determine several travel settings of the manipulator system, and the non-linear term comprises a product of at least two of the measured variables. According to one embodiment, several measuring devices are provided for measuring the different measured variables.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der nichtlineare Term mindestens einen bilinearen Koeffizienten, welcher dem Produkt aus den mindestens zwei der Messgrößen zugeordnet ist.According to a further embodiment, the nonlinear term comprises at least one bilinear coefficient which is associated with the product of the at least two of the measured variables.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der nichtlineare Term ein Quadrat oder eine höhere Potenz einer der Messgrößen. Unter einer höheren Potenz ist eine Potenz mit einem Exponenten von mindestens drei zu verstehen. Vorzugsweise umfasst der nichtlineare Term einen quadratischen Koeffizienten bzw. einen Koeffizienten einer höheren Potenz, welcher dem Quadrat bzw. der höheren Potenz einer der Messgrößen zugeordnet ist. Gemäß einer Ausführungsvariante umfasst der nichtlineare Term mindestens einen bilinearen Koeffizienten sowie einen quadratischen Koeffizienten bzw. einen Koeffizienten einer höheren Potenz.According to a further embodiment, the non-linear term comprises a square or a higher power of one of the measured variables. A higher power is to be understood as a power with an exponent of at least three. Preferably, the non-linear term comprises a quadratic coefficient or a coefficient of a higher power, which is assigned to the square or the higher power of one of the measured variables. According to an embodiment variant, the non-linear term comprises at least one bilinear coefficient and a quadratic coefficient or a coefficient of a higher power.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung dazu konfiguriert, den Steuerungsbefehl durch Optimierung einer Zielfunktion zu bestimmen, welche auf dem Modell basiert.According to one embodiment, the controller is configured to determine the control command by optimizing an objective function based on the model.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Zielfunktion eine lineare Sensitivitätsfunktion mit mittels des Modells bestimmten Sensitivitätskoeffizienten, welche jeweils einer der Messgrößen zugeordnet sind und eine lokale lineare Näherung des Zusammenhangs zwischen der zugeordneten Messgröße und einer korrespondierenden Abweichung der Wellenfront am jeweiligen, zum betreffenden Betriebszeitpunkt der Projektionsbelichtungsanlage vorliegenden Wert der Messgröße bezeichnen.According to a further embodiment, the objective function comprises a linear sensitivity function with sensitivity coefficients determined by means of the model, which are each assigned to one of the measured variables and designate a local linear approximation of the relationship between the assigned measured variable and a corresponding deviation of the wavefront at the respective value of the measured variable present at the relevant operating time of the projection exposure system.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Zielfunktion den durch das Modell beschriebenen Zusammenhang zwischen den Messgrößen und der Wellenfrontabweichung. Das heißt, der durch das Modell beschriebene nichtlineare Zusammenhang ist Teil der Zielfunktion.According to a further embodiment, the objective function comprises the relationship between the measured variables and the wavefront deviation described by the model. This means that the non-linear relationship described by the model is part of the objective function.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Modell eine Mehrzahl an nichtlinearen Termen, die jeweils ein Produkt aus mindestens zwei der Messgrö-ßen umfassen, wobei die Produkte verschiedener nichtlinearer Terme jeweils unterschiedliche Kombinationen der Messgrößen umfassen. Insbesondere umfasst der Term mindestens drei, mindestens zehn oder mindestens hundert Produkte aus jeweils unterschiedlichen Kombinationen der Messgrößen. Jedem der Produkte der verschiedenen nichtlinearen Terme ist vorteilhafterweise ein bilinearer Koeffizient zugeordnet.According to a further embodiment, the model comprises a plurality of non-linear terms, each of which comprises a product of at least two of the measured variables, wherein the products of different non-linear terms each comprise different combinations of the measured variables. In particular, the term comprises at least three, at least ten or at least one hundred products of different combinations of the measured variables. Each of the products of the different non-linear terms is advantageously assigned a bilinear coefficient.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Modell weiterhin mindestens einen linearen Term, in dem eine der Messgrößen in erster Potenz sowie ein dieser Messgröße zugeordneter linearer Koeffizient enthalten ist. Insbesondere umfasst das Modell für jede der Messgrößen einen linearen Term.According to a further embodiment, the model further comprises at least one linear term in which one of the measured variables is contained in the first power as well as a linear coefficient associated with this measured variable. In particular, the model comprises a linear term for each of the measured variables.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die im Modell beschriebenen Abweichungen in der Wellenfront durch mindestens einen Zernike-Koffizienten bezeichnet.According to a further embodiment, the deviations in the wavefront described in the model are denoted by at least one Zernike coefficient.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist mittels des Manipulatorsystems eine Mehrzahl der Manipulatorfreiheitsgrade an lediglich einem der optischen Elemente des Projektionsobjektivs einstellbar und eine Mehrzahl der Messgrößen dienen der Bestimmung der Stellwegseinstellungen bezüglich der Manipulatorfreiheitsgrade an dem einen optischen Element, wobei der vom Modell beschriebene Zusammenhang zwischen der Mehrzahl der Messgrößen und der Wellenfrontabweichung besteht. Gemäß dieser Ausführungsform ist eine Mehrzahl der Manipulationsfreiheitsgrade an lediglich einem der optischen Elemente des Projektionsobjektivs einstellbar. Das heißt, dieses eine optische Element kann das einzige Element des Projektionsobjektivs sein, an dem Manipulationsfreiheitsgrade einstellbar sind. Es können aber auch eine oder mehrere weitere optische Elemente des Projektionsobjektivs Manipulationsfreiheitsgrade aufweisen, die einstellbar sind.According to a further embodiment, a plurality of the manipulator degrees of freedom can be set on just one of the optical elements of the projection lens by means of the manipulator system, and a plurality of the measured variables are used to determine the travel settings with respect to the manipulator degrees of freedom on the one optical element, wherein the relationship described by the model exists between the plurality of measured variables and the wavefront deviation. According to this embodiment, a plurality of the manipulation degrees of freedom can be set on just one of the optical elements of the projection lens. This means that this one optical element can be the only element of the projection lens on which manipulation degrees of freedom can be set. However, one or more other optical elements of the projection lens can also have manipulation degrees of freedom that can be set.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Projektionsbelichtungsanlage eine Simulationseinrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine Veränderung der Wellenfront, welche durch eine während des Belichtungsbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage auftretende thermische Aufheizung von Elementen in der Projektionsbelichtungsanlage bewirkt wird, zu bestimmen und die Vorgabe der Wellenfrontabweichung auf Grundlage der berechneten Wellenfront zu bestimmen. Bei den Elementen in der Projektionsbelichtungsanlage, durch deren Aufheizung die Veränderung der Wellenfront bewirkt wird, handelt es sich insbesondere um die optischen Elemente des Projektionsobjektivs und ggf. andere Elemente, die zu Verschiebung/Verkrümmung der optischen Elemente oder des Retikels bzw. des Substrats führen. Die Bestimmung der Veränderung der Wellenfront kann durch Berechnung, beispielsweise basierend auf einem Feed-Forward-Modell, oder beispielsweise auch durch Ablesen von einem „Look-up-Table“, d.h. einer Datenbank mit für die gegebenen Randbedingungen zu erwartenden Wellenfrontfehler, erfolgen. Ausgangspunkt für die Bestimmung der Sollkorrektur kann eine Wellenfrontmessung sein, welche dann anhand der berechneten Wellenfrontveränderung angepasst wird.According to a further embodiment, the projection exposure system comprises a simulation device that is configured to determine a change in the wavefront that is caused by thermal heating of elements in the projection exposure system that occurs during exposure operation of the projection exposure system, and to determine the specification of the wavefront deviation on the basis of the calculated wavefront. The elements in the projection exposure system whose heating causes the change in the wavefront are in particular the optical elements of the projection lens and possibly other elements that lead to displacement/distortion of the optical elements or the reticle or the substrate. The change in the wavefront can be determined by calculation, for example based on a feed-forward model, or for example by reading from a "look-up table", i.e. a database with wavefront errors to be expected for the given boundary conditions. The starting point for determining the target correction can be a wavefront measurement, which is then adjusted based on the calculated wavefront change.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske und einem Substrathalter zum Halten eines Substrats bereitgestellt. Die Projektionsbelichtungsanlage umfasst weiterhin ein Projektionsobjektiv mit mehreren optischen Elementen zum Abbilden von Maskenstrukturen der Maske auf das Substrat, wobei die optischen Elemente, der Maskenhalter sowie der Substrathalter jeweils ein Strahlengangselement in einem Belichtungsstrahlengang der Projektionsbelichtungsanlage sind. Weiterhin umfasst die Projektionsbelichtungsanlage ein Manipulatorsystem zum Einstellen von mindestens einem Stellweg, insbesondere mehreren Stellwegen, an mindestens einem der Strahlengangselemente, insbesondere an mehreren der Strahlangangselemente des Projektionsobjektivs in mehreren Freiheitsgraden sowie mindestens einer Messeinrichtung zur Vermessung mindestens einer Messgröße, insbesondere unterschiedlicher Messgrößen, welche der Bestimmung der mindestens einen Stellwegseinstellung des Manipulatorsystems dient. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen einer Vorgabe einer Wellenfrontabweichung des Projektionsobjektivs, Ermitteln von mindestens einer Vorgabe, insbesondere von mehreren Vorgaben, für die mindestens eine Messgröße der mindestens einen Messeinrichtung aus der Wellenfrontabweichung unter Verwendung eines Modells, wobei das Modell einen Zusammenhang zwischen den Messgrößen und der Wellenfrontabweichung beschreibt und zumindest einen nichtlinearen Term umfasst, sowie Korrigieren der Wellenfrontabweichung des Projektionsobjektivs durch derartiges Einstellen der Stellwege an den optischen Elementen mittels des Manipulatorsystems, dass die mindestens eine Messgröße die mindestens eine ermittelte Vorgaben annimmt.Furthermore, according to the invention, a method is provided for operating a projection exposure system for microlithography with a mask holder for holding a mask and a substrate holder for holding a substrate. The projection exposure system further comprises a projection lens with several optical elements for imaging mask structures of the mask onto the substrate, wherein the optical elements, the mask holder and the substrate holder are each a beam path element in an exposure beam path of the projection exposure system. Furthermore, the projection exposure system comprises a manipulator system for setting at least one adjustment path, in particular several adjustment paths, on at least one of the beam path elements, in particular on several of the beam input elements of the projection lens in several degrees of freedom and at least one measuring device for measuring at least one measured variable, in particular different measured variables, which serves to determine the at least one adjustment path setting of the manipulator system. The method according to the invention comprises the steps of: providing a specification of a wavefront deviation of the projection lens, determining at least one specification, in particular of several specifications, for the at least one measured variable of the at least one measuring device from the wavefront deviation using a model, wherein the model describes a relationship between the measured variables and the wavefront deviation and comprises at least one non-linear term, and correcting the wavefront deviation of the projection lens by adjusting the travel paths on the optical elements by means of the manipulator system in such a way that the at least one measured variable assumes the at least one determined specification.

Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Kalibrierverfahren zum Kalibrieren einer Steuerungseinrichtung zur Korrektur einer Wellenfrontabweichung eines Projektionsobjektivs einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske und einem Substrathalter zum Halten eines Substrats bereitgestellt. Das Projektionsobjektiv weist mehrere optische Elemente zum Abbilden von Maskenstrukturen der Maske auf das Substrat auf, wobei die optischen Elemente, der Maskenhalter sowie der Substrathalter jeweils ein Strahlengangselement in einem Belichtungsstrahlengang der Projektionsbelichtungsanlage sind. Das Kalibrierverfahren umfasst die Schritte: Einstellen von Stellwegen an den Strahlengangselementen des Projektionsobjektivs in verschiedenen Kombinationen mittels eines Manipulatorsystems, Vermessen von jeweils mindestens einer Messgröße, insbesondere von mehreren Messgrößen, an den Strahlengangselementen für die verschiedenen Stellwegskombinationen, Vermessen der Wellenfrontabweichung des Projektionsobjektivs für die verschiedenen Stellwegskombinationen, sowie Kalibrieren der Steuerungseinrichtung anhand einer Zuordnung der Messergebnisse der jeweils mindestens einen Messgröße zum jeweiligen Messergebnis der Wellenfrontabweichung.Furthermore, according to the invention, a calibration method is provided for calibrating a control device for correcting a wavefront deviation of a projection lens of a projection exposure system for microlithography with a mask holder for holding a mask and a substrate holder for holding a substrate. The projection lens has several optical elements for imaging mask structures of the mask onto the substrate, wherein the optical elements, the mask holder and the substrate holder are each a beam path element in an exposure beam path of the projection exposure system. The calibration method comprises the steps of: setting travel paths on the beam path elements of the projection lens in various combinations by means of a manipulator system, measuring at least one measurement variable, in particular several measurement variables, on the beam path elements for the various travel path combinations, measuring the wavefront deviation of the projection lens for the various travel path combinations, and calibrating the control device based on an assignment of the measurement results of the at least one measured value for the respective measurement result of the wavefront deviation.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens ist die Steuerungseinrichtung dazu konfiguriert, zur Korrektur einer Wellenfrontabweichung des Projektionsobjektivs unter Verwendung eines Modells, welches einen Zusammenhang zwischen der mindestens einen Messgröße und der Wellenfrontabweichung beschreibt, einen Steuerungsbefehl mit mindestens einer Vorgabe für die mindestens eine Messgröße im Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage zu ermitteln. Weiterhin wird durch die Zuordnung der Messergebnisse der mindestens einen Messgröße zum jeweiligen Messergebnis der Wellenfrontabweichung mindestens ein linearer Koeffizient bestimmt, welcher im Modell einer der Messgrößen zugeordnet ist.According to one embodiment of the calibration method according to the invention, the control device is configured to determine a control command with at least one specification for the at least one measured variable in the exposure mode of the projection exposure system in order to correct a wavefront deviation of the projection lens using a model that describes a relationship between the at least one measured variable and the wavefront deviation. Furthermore, by assigning the measurement results of the at least one measured variable to the respective measurement result of the wavefront deviation, at least one linear coefficient is determined, which is assigned to one of the measured variables in the model.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Modell ein nichtlineares Modell, insbesondere ein quadratisches Modell, welches aus einer linearen Parametrisierung an mehreren Stellwegskombinationen (Setpoints) bestimmt wird. Dies kann von Vorteil sein, da die lineare Kalibration/Parametrisierung ein Standardprozess ist und durch mehrfaches Ausführen eines bekannten Prozesses so die zusätzlichen nichtlinearen, beispielsweise quadratischen, Abhängigkeiten bestimmt werden können.According to a further embodiment, the model is a non-linear model, in particular a quadratic model, which is determined from a linear parameterization at several travel combinations (setpoints). This can be advantageous because the linear calibration/parameterization is a standard process and by repeatedly executing a known process, the additional non-linear, for example quadratic, dependencies can be determined.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird durch die Zuordnung der mindestens einen Messgröße zum jeweiligen Messergebnis der Wellenfront weiterhin mindestens ein nichtlinearer Koeffizient bestimmt. Der nichtlineare Koeffizient kann ein bilinearer Koeffizient, welcher im Modell dem Produkt aus mindestens zwei der Messgrößen zugeordnet ist, oder ein quadratischer Koeffizient bzw. ein Koeffizient höherer Potenz, welcher im Modell dem Quadrat oder einem bzw. einer höheren Potenz einer Messgröße zugeordnet ist, sein.According to a further embodiment, at least one non-linear coefficient is determined by assigning the at least one measured variable to the respective measurement result of the wave front. The non-linear coefficient can be a bilinear coefficient, which in the model is assigned to the product of at least two of the measured variables, or a quadratic coefficient or a higher power coefficient, which in the model is assigned to the square or a higher power of a measured variable.

Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten, etc. der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage angegebenen Merkmale können entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Projektionsbelichtungsanlage bzw. das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren übertragen werden und umgekehrt. Auch können die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens auf die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage übertragen werden. Diese und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der Figurenbeschreibung und den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungsformen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind und deren Schutz ggf. erst während oder nach Anhängigkeit der Anmeldung beansprucht wird.The features specified with regard to the above-mentioned embodiments, exemplary embodiments or design variants, etc. of the projection exposure system according to the invention can be transferred accordingly to the inventive method for operating a projection exposure system or the inventive calibration method and vice versa. The features of the inventive calibration method specified with regard to the above-mentioned embodiments can also be transferred to the projection exposure system according to the invention. These and other features of the embodiments according to the invention are explained in the description of the figures and the claims. The individual features can be implemented either separately or in combination as embodiments of the invention. Furthermore, they can describe advantageous embodiments that are independently protectable and whose protection may only be claimed during or after the application has been filed.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:

  • 1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Projektionsobjektiv sowie Manipulatoren zum Einstellen von Stellwegen an zugeordneten optischen Elementen des Projektionsobjektivs, Messeinrichtungen sowie einer Steuerungseinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, zur Korrektur einer Vorgabe eine Wellenfrontabweichung des Projektionsobjektivs zu ermitteln, welche einen Algorithmus zum Ermitteln eines Stellwegsbefehls für die Manipulatoren umfasst,
  • 2 ein Ausführungsbeispiel der Anordnung verschiedener Messeinrichtungen zur Vermessung der Position eines optischen Elements der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1 in sechs Starrkörperfreiheitsgraden,
  • 3 ein erstes Ausführungsbeispiel der Steuerungseinrichtung gemäß 1,
  • 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Steuerungseinrichtung gemäß 1, sowie
  • 5 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Kalibrierung der Steuerungseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1.
The above and other advantageous features of the invention are illustrated in the following detailed description of exemplary embodiments of the invention with reference to the accompanying schematic drawings. It shows:
  • 1 an embodiment according to the invention of a projection exposure system for microlithography with a projection lens and manipulators for setting travel paths on associated optical elements of the projection lens, measuring devices and a control device which is configured to determine a wavefront deviation of the projection lens in order to correct a specification, which comprises an algorithm for determining a travel path command for the manipulators,
  • 2 an embodiment of the arrangement of various measuring devices for measuring the position of an optical element of the projection exposure system according to 1 in six rigid body degrees of freedom,
  • 3 a first embodiment of the control device according to 1 ,
  • 4 a second embodiment of the control device according to 1 , as well as
  • 5 an inventive embodiment of a calibration of the control device of the projection exposure system according to 1 .

Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer AusführungsbeispieleDetailed description of embodiments according to the invention

In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bzw. Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.In the embodiments or embodiments or variants described below, functionally or structurally similar elements are provided with the same or similar reference numerals as far as possible. Therefore, in order to understand the features of the individual elements of a specific embodiment, reference should be made to the description of other embodiments or the general description of the invention.

Zur Erleichterung der Beschreibung ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In 1 verläuft die y-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein, die x-Richtung nach rechts und die z-Richtung nach oben.To facilitate the description, a Cartesian xyz coordinate system is shown in the drawing, from which the respective positional relationship of the components shown in the figures can be derived. In 1 The y-direction runs perpendicular to the drawing plane, the x-direction to the right and the z-direction upwards.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Projektionsbelichtungsanlage 10 für die Mikrolithographie, welche dazu konfiguriert ist, mittels einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben zu werden. Das vorliegende Ausführungsbeispiel der Projektionsbelichtungsanlage 10 ist zum Betrieb im EUV-Wellenlängenbereich, d.h. mit elektromagnetischer Strahlung einer Wellenlänge von kleiner als 100 nm, insbesondere einer Wellenlänge von etwa 13,5 nm oder etwa 6,8 nm, ausgelegt. Aufgrund dieser Betriebswellenlänge sind alle optischen Elemente im Belichtungsstrahlengang als Spiegel ausgeführt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Projektionsbelichtungsbelichtungsanlage 10 zum Betrieb im DUV-Wellenlängenbereich ausgelegt. In diesem Fall kann die Betriebswellenlänge bei etwa 365 nm, bei etwa 248 nm oder bei etwa 193 nm liegen und zumindest einige der optischen Elemente im Belichtungsstrahlengang sind als Linsenelemente ausgeführt. 1 shows an inventive embodiment of a projection exposure system 10 for microlithography, which is configured to be operated by means of an embodiment of a method according to the invention. The present embodiment of the projection exposure system 10 is designed for operation in the EUV wavelength range, ie with electromagnetic radiation with a wavelength of less than 100 nm, in particular a wavelength of approximately 13.5 nm or approximately 6.8 nm. Due to this operating wavelength, all optical elements in the exposure beam path are designed as mirrors. In an alternative embodiment, the projection exposure exposure system 10 is designed for operation in the DUV wavelength range. In this case, the operating wavelength can be approximately 365 nm, approximately 248 nm or approximately 193 nm and at least some of the optical elements in the exposure beam path are designed as lens elements.

Die Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß 1 umfasst eine Belichtungsstrahlungsquelle 12 zur Erzeugung von Belichtungsstrahlung 14. Im vorliegenden Fall ist die Belichtungsstrahlungsquelle 12 als EUV-Quelle ausgeführt und kann beispielsweise eine Plasmastrahlungsquelle umfassen. Die Belichtungsstrahlung 14 durchläuft zunächst ein Beleuchtungssystem 16 und wird von diesem auf eine Maske 18 gelenkt.The projection exposure system 10 according to 1 comprises an exposure radiation source 12 for generating exposure radiation 14. In the present case, the exposure radiation source 12 is designed as an EUV source and can, for example, comprise a plasma radiation source. The exposure radiation 14 first passes through an illumination system 16 and is directed by it onto a mask 18.

Das Beleuchtungssystem 16 ist dazu konfiguriert, unterschiedliche Winkelverteilungen der auf die Maske 18 auftreffenden Belichtungsstrahlung 14 zu erzeugen. Abhängig von einer vom Benutzer gewünschten Beleuchtungseinstellung, auch „Beleuchtungssetting“ genannt, konfiguriert das Beleuchtungssystem 16 die Winkelverteilung der auf die Maske 18 auftreffenden Belichtungsstrahlung 14. Beispiele für wählbare Beleuchtungssettings umfassen eine sogenannte Dipol-Beleuchtung, eine annulare Beleuchtung und eine Quadrupolbeleuchtung.The illumination system 16 is configured to generate different angular distributions of the exposure radiation 14 impinging on the mask 18. Depending on a lighting setting desired by the user, also called “lighting setting,” the illumination system 16 configures the angular distribution of the exposure radiation 14 impinging on the mask 18. Examples of selectable lighting settings include so-called dipole lighting, annular lighting, and quadrupole lighting.

Die Maske 18 weist Maskenstrukturen zur Abbildung auf ein Substrat 24 in Gestalt eines Wafers auf und ist an einem Maskenhalter in Gestalt einer Maskenverschiebebühne 20 verschiebbar gelagert. Die Maske 18 kann, wie in 1 dargestellt, als Reflexionsmaske ausgeführt sein oder alternativ auch als Transmissionsmaske konfiguriert sein. Die Belichtungsstrahlung 14 wird in der Ausführungsform gemäß 1 an der Maske 18 reflektiert und durchläuft daraufhin ein Projektionsobjektiv 22, welches dazu konfiguriert ist, die Maskenstrukturen auf das Substrat 24 abzubilden. Die Belichtungsstrahlung 14 wird innerhalb des Projektionsobjektivs 22 mittels einer Vielzahl von Spiegeln in einem Belichtungsstrahlengang 23 geführt.The mask 18 has mask structures for imaging onto a substrate 24 in the form of a wafer and is displaceably mounted on a mask holder in the form of a mask displacement stage 20. The mask 18 can, as in 1 shown, can be designed as a reflection mask or alternatively can be configured as a transmission mask. The exposure radiation 14 is in the embodiment according to 1 reflected on the mask 18 and then passes through a projection lens 22, which is configured to image the mask structures onto the substrate 24. The exposure radiation 14 is guided within the projection lens 22 by means of a plurality of mirrors in an exposure beam path 23.

Das Substrat 24 ist an einem Substrathalter in Gestalt einer Substratverschiebebühne 26 verschiebbar gelagert. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 kann als sogenannter Scanner oder als sogenannter Stepper ausgeführt sein. An der Substratverschiebebühne 26 ist ein Wellenfrontsensor 48 zur Vermessung einer mit Zi* bezeichneten Wellenfrontabweichung 30 des Projektionsobjektivs 22 in Belichtungspausen angeordnet. Diese Wellenfrontabweichung Zi* wird in diesem Text auch als Vorgabe einer Wellenfrontabweichung für eine nachstehend genauer beschriebene Steuerungseinrichtung 44 bezeichnet.The substrate 24 is movably mounted on a substrate holder in the form of a substrate displacement stage 26. The projection exposure system 10 can be designed as a so-called scanner or as a so-called stepper. A wavefront sensor 48 for measuring a wavefront deviation 30 of the projection lens 22, designated Zi*, during exposure pauses is arranged on the substrate displacement stage 26. This wavefront deviation Zi* is also referred to in this text as a specification of a wavefront deviation for a control device 44, described in more detail below.

Das Projektionsobjektiv 22 weist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 vier optische Elemente in Gestalt von Spiegeln R1 bis R4 bzw. reflektiven optischen Elementen auf. Wie vorstehend erwähnt, kann das Projektionsobjektiv 22 in einem anderen Ausführungsbeispiel auch Linsen als optische Elemente enthalten. Auch kann das Projektionsobjektiv 22 in anderen Ausführungsbeispielen mehr oder weniger optische Elemente aufweisen. Das Projektionsobjektiv 22 umfasst ein Manipulatorsystem mit Manipulatoreinrichtungen M1 bis M4 zum Einstellen von Stellwegen an den Spiegeln R1 bis R4 in mehreren Manipulatorfreiheitsgraden. Die Manipulatoreinrichtungen M1 bis M4 sind jeweils einem der Spiegel R1 bis R4 zugeordnet.The projection lens 22 has in the embodiment according to 1 four optical elements in the form of mirrors R1 to R4 or reflective optical elements. As mentioned above, the projection lens 22 can also contain lenses as optical elements in another embodiment. The projection lens 22 can also have more or fewer optical elements in other embodiments. The projection lens 22 comprises a manipulator system with manipulator devices M1 to M4 for setting travel paths on the mirrors R1 to R4 in several manipulator degrees of freedom. The manipulator devices M1 to M4 are each assigned to one of the mirrors R1 to R4.

Die Maskenverschiebebühne 20, die Substratverschiebebühne 26 sowie die Spiegel R1 bis R4 werden auch als Strahlengangselemente bezeichnet, da sie entlang des Strahlengangs der Belichtungsstrahlung 14 angeordnet sind. Wie vorstehend erwähnt, sind die Maskenverschiebebühne 20 und die Substratverschiebebühne 26 dazu konfiguriert, die Maske 18 bzw. das Substrat 24 zu verschieben. Weiterhin können sie die Maske 18 bzw. das Substrat auch verkippen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel fungieren die Maskenverschiebebühne 20 und die Substratverschiebebühne 26 ebenfalls als Manipulatoreinrichtungen des Manipulatorsystems, an denen die Translations- und Kipppositionen der Maske 19 bzw. des Substrats 24 als weitere Stellwege des Manipulatorsystems einstellbar sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jede der Manipulatoreinrichtungen M1 bis M4 dazu konfiguriert, den betreffenden Spiegel R1 bis R4 in den sechs Starrkörperfreiheitsgraden zu bewegen, d.h. Translationsbewegungen in drei Freiheitsgraden sowie Kippbewegungen in ebenfalls drei Freiheitsgraden auszuführen. Der Spiegel R1 etwa kann mittels der Manipulatoreinrichtung M1 in x-, y- und z-Richtung verschoben werden sowie um parallel zur x-, y- und z-Achse ausgerichtete Kippachsen verkippt werden. Die Translationsbewegungen 32 der Spiegel R1 bis R4 sind in 1 beispielhaft jeweils mit einem Doppelpfeil veranschaulicht, welcher eine Verschiebung in der Zeichenebene illustriert. Die Kippbewegungen 34 der Spiegel R1 bis R4 sind jeweils beispielhaft mit einem gebogenen Doppelpfeil veranschaulicht, welcher eine Verkippung bezüglich einer parallel zur y-Achse ausgerichteten Kippachse veranschaulicht.The mask displacement stage 20, the substrate displacement stage 26 and the mirrors R1 to R4 are also referred to as beam path elements because they are arranged along the beam path of the exposure radiation 14. As mentioned above, the mask displacement stage 20 and the substrate displacement stage 26 are configured to displace the mask 18 or the substrate 24. Furthermore, they can also tilt the mask 18 or the substrate. According to a further embodiment, the mask displacement stage 20 and the substrate displacement stage 26 also function as manipulator devices of the manipulator system, on which the translation and tilting positions of the mask 19 or the substrate 24 can be set as further adjustment paths of the manipulator system. In the present embodiment, each of the manipulator devices M1 to M4 is configured to move the respective mirror R1 to R4 in the six rigid body degrees of freedom, i.e. to carry out translation movements in three degrees of freedom and tilting movements in three degrees of freedom. The mirror R1, for example, can be moved in the x, y and z directions by means of the manipulator device M1 and by tilting axes aligned parallel to the x, y and z axes. The translational movements 32 of the mirrors R1 to R4 are in 1 Each is illustrated by way of example with a double arrow, which illustrates a shift in the plane of the drawing. The tilting movements 34 of the mirrors R1 to R4 are each illustrated by way of example with a curved double arrow, which illustrates a tilting with respect to a tilting axis aligned parallel to the y-axis.

Das Manipulatorsystem mit den Manipulatoreinrichtungen M1 bis M4 umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiel damit vierundzwanzig Freiheitsgrade, welche mittels der Stellwegsvorgaben p1* bis p24* eingestellt werden können. In alternativen Ausführungsformen kann das Manipulatorsystem auch eine andere Anzahl von Freiheitsgraden aufweisen, insbesondere können dem einzelnen optischen Element in Gestalt eines Spiegels auch weniger als sechs Freiheitsgrade zugeordnet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist jedem der Manipulatoreinrichtungen M1 bis M4 eine Manipulatorsteuerungseinheit 36 zugeordnet, welche jeweils die betreffenden Stellwegsvorgaben erzeugt, und zwar die Manipulatorsteuerungseinheit 36 der Manipulatoreinrichtung M1 die Stellwegsvorgaben p1* bis p6* die Manipulatorsteuerungseinheit 36 der Manipulatoreinrichtung M2 die Stellwegsvorgaben p7* bis p12*, die Manipulatorsteuerungseinheit 36 der Manipulatoreinrichtung M3 die Stellwegsvorgaben p13* bis p18* und die Manipulatorsteuerungseinheit 36 der Manipulatoreinrichtung M4 die Stellwegsvorgaben p19* bis p24*.In the embodiment shown, the manipulator system with the manipulator devices M1 to M4 thus comprises twenty-four degrees of freedom, which can be set using the travel specifications p 1 * to p 24 *. In alternative embodiments, the manipulator system can also have a different number of degrees of freedom; in particular, fewer than six degrees of freedom can be assigned to the individual optical element in the form of a mirror. In the embodiment shown, each of the manipulator devices M1 to M4 is assigned a manipulator control unit 36, which generates the respective travel path specifications, namely the manipulator control unit 36 of the manipulator device M1 the travel path specifications p 1 * to p 6 *, the manipulator control unit 36 of the manipulator device M2 the travel path specifications p 7 * to p 12 *, the manipulator control unit 36 of the manipulator device M3 the travel path specifications p 13 * to p 18 * and the manipulator control unit 36 of the manipulator device M4 the travel path specifications p 19 * to p24 *.

Jedem der Spiegel R1 bis R4 sind mehrere Messeinrichtungen zur Bestimmung der Stellwegseinstellungen des Manipulatorsystems zugeordnet, d.h. Messeinrichtungen zur Bestimmung der mittels der Stellwegsvorgaben p1* bis p24* tatsächlich vorgenommenen Einstellungen in den einzelnen Freiheitsgraden des Manipulatorsystems. Die Messeinrichtungen sind im veranschaulichten Ausführungsbeispiel als Encoder E1 bis E24 konfiguriert, wobei jedem Spiegel R1 bis R4 jeweils sechs Encoder zugeordnet sind, wovon in 1 zur Vereinfachung der Zeichnung jeweils nur ein Encoder dargestellt ist (vgl. Encoder E1 bezüglich Spiegel R1, Encoder E7 bezüglich Spiegel R2, Encoder E13 bezüglich Spiegel R3 und Encoder E19 bezüglich Spiegel R4).Each of the mirrors R1 to R4 is assigned several measuring devices for determining the travel settings of the manipulator system, ie measuring devices for determining the settings actually made in the individual degrees of freedom of the manipulator system using the travel settings p 1 * to p 24 *. In the illustrated embodiment, the measuring devices are configured as encoders E1 to E24, with each mirror R1 to R4 being assigned six encoders, of which 1 To simplify the drawing, only one encoder is shown at a time (cf. encoder E1 with respect to mirror R1, encoder E7 with respect to mirror R2, encoder E13 with respect to mirror R3 and encoder E19 with respect to mirror R4).

2 veranschaulicht exemplarisch die Anordnung der dem Spiegel R1 zugeordneten Encoder E1 bis E6. Die aktive Spiegelfläche 38 des Spiegels R1 zur Reflexion der Belichtungsstrahlung 14 weist in der Darstellung gemäß 2 nach oben. Jeder der Encoder E1 bis E6 erzeugt einen Laserstrahl 40, welcher auf eine zugeordnete Messfläche 42 am Spiegel R1 gerichtet ist. Dabei sind die den Encodern E1, E5 und E6 zugeordneten Messflächen 42 am Randbereich des Spiegels R1 positioniert, dessen Oberfläche quer zur Spiegelfläche 38 angeordnet ist. Die den Encodern E2 bis E4 zugeordneten Messflächen 42 sind auf einer zur Spiegelfläche 38 entgegengesetzten Rückseite 39 des Spiegels R1 angeordnet. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel weisen die Messflächen 42 jeweils ein zweidimensionales Gitter, ein sogenanntes Target-Gitter, auf. Die Laserstrahlen 40 weisen im Querschnitt jeweils eine Intensitätsverteilung auf, welche an das betreffende Target-Gitter angepasst ist, sodass die von der jeweiligen Messfläche 42 zum betreffenden Encoder zurückgeworfene Strahlung eine Modulation aufweist, aus welcher der genaue Auftreffort des Laserstrahls 40 auf der Messfläche 42 vom Encoder ermittelt werden kann. 2 illustrates the arrangement of the encoders E1 to E6 assigned to the mirror R1. The active mirror surface 38 of the mirror R1 for reflecting the exposure radiation 14 has in the illustration according to 2 upwards. Each of the encoders E1 to E6 generates a laser beam 40 which is directed at an associated measuring surface 42 on the mirror R1. The measuring surfaces 42 associated with the encoders E1, E5 and E6 are positioned at the edge region of the mirror R1, the surface of which is arranged transversely to the mirror surface 38. The measuring surfaces 42 associated with the encoders E2 to E4 are arranged on a rear side 39 of the mirror R1 opposite the mirror surface 38. In the illustrated embodiment, the measuring surfaces 42 each have a two-dimensional grid, a so-called target grid. The laser beams 40 each have an intensity distribution in cross-section which is adapted to the relevant target grid, so that the radiation reflected from the relevant measuring surface 42 to the relevant encoder has a modulation from which the exact point of impact of the laser beam 40 on the measuring surface 42 can be determined by the encoder.

Die Encoder E1 bis E6 messen damit die jeweilige Position des betreffenden Laserstrahls 40 auf der betreffenden Messfläche 42 in orthogonalen Koordinaten quer zum Laserstrahl 40, d.h. z.B. die y- und z-Koordinaten der Position des Auftreffpunkts des Laserstrahls 40 auf der dem Encoder E1 zugeordneten Messfläche 42. Die von den Encodern E1 bis E6 gemessenen Positionsmessdaten werden als Messgrößen e1 bis e6 an die Manipulationssteuerungseinheit 36 des Manipulators M1 übermittelt, welche daraus die tatsächliche Position des Spiegels R1 in allen sechs Starrkörperfreiheitsgraden bestimmen kann. Aus dieser gemessenen tatsächlichen Position des Spiegels R1 ergeben sich die tatsächlichen Einstellungen der Stellwege p1 bis p6 der Manipulatoreinrichtung M1, deren Werte zwar durch die Stellwegsvorgaben p1* bis p6* vorgegeben werden, jedoch aufgrund von Fehlerquellen von diesen abweichen können.The encoders E1 to E6 therefore measure the respective position of the relevant laser beam 40 on the relevant measuring surface 42 in orthogonal coordinates transverse to the laser beam 40, i.e., for example, the y and z coordinates of the position of the point of impact of the laser beam 40 on the measuring surface 42 assigned to the encoder E1. The position measurement data measured by the encoders E1 to E6 are transmitted as measured variables e 1 to e 6 to the manipulation control unit 36 of the manipulator M1, which can use this to determine the actual position of the mirror R1 in all six rigid body degrees of freedom. This measured actual position of the mirror R1 results in the actual settings of the travel paths p 1 to p 6 of the manipulator device M1, the values of which are specified by the travel path specifications p 1 * to p 6 *, but can deviate from these due to sources of error.

Die Konfiguration und Anordnung der Encoder E7 bis E24 in Bezug auf die Spiegel R2 bis R4 ist in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel analog zur vorstehend beschriebenen Konfiguration und Anordnung der Encoder E1 bis E6 in Bezug auf Spiegel R1 ausgeführt. Die Encoder können aber auch auf eine andere Weise angeordnet sein und/oder anders konfiguriert sein. Beispielsweise können die Encoder dazu konfiguriert sein, eine interferometrische Abstandsmessung zu den betreffenden Messflächen 42 vorzunehmen, welche in diesem Fall kein Gitter aufweisen müssen. Anstelle von Encodern können auch andere Messeinrichtungen zur Bestimmung der tatsächlichen Einstellungen der Stellwege p1 bis p24 zum Einsatz kommen.The configuration and arrangement of the encoders E7 to E24 in relation to the mirrors R2 to R4 is designed in the described embodiment analogously to the configuration and arrangement of the encoders E1 to E6 in relation to mirror R1 described above. However, the encoders can also be arranged in a different way and/or configured differently. For example, the encoders can be configured to carry out an interferometric distance measurement to the relevant measuring surfaces 42, which in this case do not have to have a grating. Instead of encoders, other measuring devices can also be used to determine the actual settings of the travel paths p 1 to p 24 .

Wie weiterhin in 1 gezeigt, umfasst die Projektionsbelichtungsanlage 10 die Steuerungseinrichtung 44, welche dazu konfiguriert ist, einen Steuerungsbefehl ej* (Bezugszeichen 46) zu ermitteln. Der Steuerungsbefehl 46 umfasst Vorgaben e1* bis e24* für die Messgrößen e1 bis e24 der Encoder E1 bis E24. Dabei werden die Vorgaben e1* bis e6* an die Manipulatorsteuerungseinheit 36 des Manipulators M1, die Vorgaben e7* bis e12* an die Manipulatorsteuerungseinheit 36 des Manipulators M2, die Vorgaben e13* bis e18* an die Manipulatorsteuerungseinheit 36 des Manipulators M3 und die Vorgaben e19* bis e24* an die Manipulatorsteuerungseinheit 36 des Manipulators M4 übermittelt.As continued in 1 shown, the projection exposure system 10 comprises the control device 44, which is configured to determine a control command e j * (reference number 46). The control command 46 comprises specifications e 1 * to e 24 * for the measured variables e 1 to e 24 of the Enco the E1 to E24. The specifications e 1 * to e 6 * are transmitted to the manipulator control unit 36 of the manipulator M1, the specifications e 7 * to e 12 * to the manipulator control unit 36 of the manipulator M2, the specifications e 13 * to e 18 * to the manipulator control unit 36 of the manipulator M3 and the specifications e 19 * to e 24 * to the manipulator control unit 36 of the manipulator M4.

Die Manipulatorsteuerungseinheiten 36 justieren dann die Stellwege p1 bis p24 der Manipulatoren M1 bis M4 durch entsprechende Ausgabe von Stellwegsvorgaben p1* bis p24* so ein, dass die Messgrößen e1 bis e24 den Vorgaben e1* bis e24* entsprechen. So justiert beispielsweise die Manipulatorsteuerungseinheit 36 des Manipulators M1 die Stellwegseinstellungen x1 bis x6 durch entsprechende Ausgabe der Stellwegsvorgaben p1* bis p6* derart, dass die Messgrößen e1 bis e6 den Vorgaben e1* bis e6* entsprechen.The manipulator control units 36 then adjust the travel paths p 1 to p 24 of the manipulators M1 to M4 by correspondingly outputting travel path specifications p 1 * to p 24 * so that the measured variables e 1 to e 24 correspond to the specifications e 1 * to e 24 *. For example, the manipulator control unit 36 of the manipulator M1 adjusts the travel path settings x 1 to x 6 by correspondingly outputting the travel path specifications p 1 * to p 6 * so that the measured variables e 1 to e 6 correspond to the specifications e 1 * to e 6 *.

Gemäß dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel, bei dem die Maskenverschiebebühne 20 sowie die Substratverschiebebühne 26 ebenfalls als Manipulatoreinrichtungen des Manipulatorsystems dienen, umfasst der Steuerungsbefehl 46 weiterhin Vorgaben für Messgrößen von der Maskenverschiebebühne 20 sowie der Substratverschiebebühne 26 zugeordneten Encodern. Diese Encoder messen die Translationskoordinaten sowie Kippstellungen der Maske 18 sowie des Substrats 24.According to the above-mentioned embodiment, in which the mask displacement stage 20 and the substrate displacement stage 26 also serve as manipulator devices of the manipulator system, the control command 46 further comprises specifications for measurement variables from the encoders assigned to the mask displacement stage 20 and the substrate displacement stage 26. These encoders measure the translation coordinates and tilt positions of the mask 18 and the substrate 24.

Die Steuerungseinrichtung 44 ist dazu konfiguriert, den Steuerungsbefehl 46 zur Korrektur der Wellenfrontabweichung Zi* des Projektionsobjektivs 22 zu ermitteln. Mit anderen Worten dient der von der Steuerungseinrichtung 44 erzeugte Steuerungsbefehl 46 zur Vornahme einer der Wellenfrontabweichung Zi* entgegengesetzten Sollkorrektur an der Wellenfront des Projektionsobjektivs 22. Die Wellenfrontabweichung Zi* des Projektionsobjektivs 22 bezeichnet eine Abweichung der Wellenfront des Projektionsobjektivs 22 von einer Sollwellenfront. Die Sollwellenfront kann gemäß einer Ausführungsform durch an den einzelnen Feldpunkten in der Bildebene des Projektionsobjektivs 22 vorliegende sphärische Wellenfronten definiert sein.The control device 44 is configured to determine the control command 46 for correcting the wavefront deviation Zi* of the projection lens 22. In other words, the control command 46 generated by the control device 44 is used to make a target correction to the wavefront of the projection lens 22 that is opposite to the wavefront deviation Zi*. The wavefront deviation Zi* of the projection lens 22 refers to a deviation of the wavefront of the projection lens 22 from a target wavefront. According to one embodiment, the target wavefront can be defined by spherical wavefronts present at the individual field points in the image plane of the projection lens 22.

Die Wellenfrontabweichung Zi* wird mittels einer an der Substratverschiebebühne 26 angeordneten Wellenfrontmesseinrichtung in Gestalt eines Wellenfrontsensors 48 in Belichtungspausen der Projektionsbelichtungsanlage 10 gemessen. Die von dem Wellenfrontsensor 48 vermessene Wellenfrontabweichung Zi* wird mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet. Die Wellenfrontabweichung Zi* kann durch Zernikekoeffizienten angegeben werden. Je nach Auslegung können dazu die Zernikekoeffizienten Z2 bis Z36 und ggf. weitere Zernikekoeffizienten Verwendung finden. Die Wellenfrontabweichung 50 und damit eine Sollkorrektur kann aber auch durch eine gezielte Auswahl an Zernike-Koeffizienten dargestellt werden.The wavefront deviation Zi* is measured by means of a wavefront measuring device arranged on the substrate displacement stage 26 in the form of a wavefront sensor 48 during exposure pauses of the projection exposure system 10. The wavefront deviation Zi* measured by the wavefront sensor 48 is designated by the reference symbol 50. The wavefront deviation Zi* can be specified by Zernike coefficients. Depending on the design, the Zernike coefficients Z2 to Z36 and possibly other Zernike coefficients can be used for this purpose. The wavefront deviation 50 and thus a target correction can also be represented by a targeted selection of Zernike coefficients.

In der vorliegenden Anmeldung werden, wie beispielsweise in den Abschnitten [0125] bis [0129] von US 2013/0188246A1 beschrieben, die aus z.B. Kapitel 13.2.3 des Lehrbuchs „Optical Shop Testing", 2nd Edition (1992) von Daniel Malacara, Hrsg. John Wiley & Sons, Inc. bekannten Zernikefunktionen gemäß der sogenannten Fringe-Sortierung mit Zj bezeichnet, wobei dann bj die den jeweiligen Zernike-Polynomen (auch „Zernike-Funktionen“ bezeichnet) zugeordnete Zernike-Koeffizienten sind. Die Fringe-Sortierung ist beispielsweise in Tabelle 20-2 auf Seite 215 des „Handbook of Optical Systems“, Vol. 2 von H. Gross, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim veranschaulicht. Während die Zernike-Polynome mit Zj, d.h. mit tiefergestelltem Index j, bezeichnet werden, werden im Rahmen dieser Anmeldung die Zernike-Koeffizienten bj mit Zj, d.h. mit normal gestelltem Index, wie beispielsweise Z5 und Z6 für Astigmatismus, bezeichnet. Bei der für die Wellenfrontabweichung Zi* verwendeten Bezeichnung kodiert der tiefergestellte Index i sowohl den Zernike-Koeffizienten also auch den Feldpunkt. In the present application, as described for example in sections [0125] to [0129] of US2013/0188246A1 described, for example, in Chapter 13.2.3 of the textbook "Optical Shop Testing", 2nd Edition (1992) by Daniel Malacara, ed. John Wiley & Sons, Inc. known Zernike functions according to the so-called fringe sorting with Z j , where b j are the Zernike coefficients assigned to the respective Zernike polynomials (also called “Zernike functions”). The fringe sorting is, for example, in Table 20-2 on page 215 of the “Handbook of Optical Systems”, Vol. 2 by H. Gross, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim illustrated. While the Zernike polynomials are designated with Z j , ie with subscript j, in the context of this application the Zernike coefficients b j are designated with Zj, ie with a normalized index, such as Z5 and Z6 for astigmatism. In the designation used for the wavefront deviation Zi*, the subscript i encodes both the Zernike coefficient and the field point.

Die Messung der Wellenfrontabweichung 50 kann etwa regelmäßig nach jeder Belichtung eines Wafers oder jeweils nach Belichtung eines kompletten Wafersatzes erfolgen. Alternativ kann anstatt einer Messung auch eine Simulation bzw. eine Kombination aus Simulation und reduzierter Messung vorgenommen werden. Die Wellenfrontabweichung 50 kann nach der Messung mittels des Wellenfrontsensors 48 direkt an die Steuerungseinrichtung 44 oder, wie weiterhin in dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel dargestellt, an einen Zustandsgeber 91 zur Erzeugung einer aktualisieren Wellenfrontabweichung 50a übergeben werden.The measurement of the wavefront deviation 50 can be carried out regularly after each exposure of a wafer or after exposure of a complete wafer set. Alternatively, instead of a measurement, a simulation or a combination of simulation and reduced measurement can be carried out. After the measurement, the wavefront deviation 50 can be transmitted directly to the control device 44 by means of the wavefront sensor 48 or, as further described in the 1 illustrated embodiment, to a state transmitter 91 for generating an updated wavefront deviation 50a.

In der dargestellten Ausführungsform wird die gemessene Wellenfrontabweichung 50 in einem Speicher 92 des Zustandsgebers 91 abgelegt und von einer Simulationseinrichtung 93 an jeweilige aktualisierte Verhältnisse während des Belichtungsvorganges angepasst. Gemäß einer Ausführungsvariante wird der Simulationseinrichtung 93 dazu regelmäßig von einer zentralen Steuerung 90 der Projektionsbelichtungsanlage 10 eine aktuelle Bestrahlungsintensität 95 der auf die Maske 18 eingestrahlten Belichtungsstrahlung 14 übermittelt.In the embodiment shown, the measured wavefront deviation 50 is stored in a memory 92 of the state transmitter 91 and adapted by a simulation device 93 to the respective updated conditions during the exposure process. According to one embodiment variant, a current irradiation intensity 95 of the exposure radiation 14 radiated onto the mask 18 is regularly transmitted to the simulation device 93 by a central controller 90 of the projection exposure system 10.

Die Simulationseinrichtung 93 berechnet daraus unter Zugrundelegung der jeweiligen Beleuchtungseinstellung aufgrund von Aufheizung optischer Elemente, im vorliegenden Fall Spiegelaufheizung, bewirkte Änderungen in den Aberrationsparametern. Weiterhin erhält die Simulationseinrichtung 93 laufend Messwerte eines den Umgebungsdruck der Projektionsbelichtungsanlage 10 überwachenden Drucksensors 94. Auswirkungen von Veränderungen im Umgebungsdruck auf die Aberrationsparameter werden von der Simulationseinrichtung 93 berücksichtigt. Der Zustandsgeber 91 übermittelt entweder in vorgegebenen Zeitabständen oder kontinuierlich in Echtzeit die von der Simulationseinrichtung 93 ermittelte aktualisierte Wellenfrontabweichung 50a an die Steuerungseinrichtung 44.The simulation device 93 calculates, on the basis of the respective lighting setting, changes in the aberration parameters caused by heating of optical elements, in this case mirror heating. parameters. Furthermore, the simulation device 93 continuously receives measured values from a pressure sensor 94 that monitors the ambient pressure of the projection exposure system 10. Effects of changes in the ambient pressure on the aberration parameters are taken into account by the simulation device 93. The status transmitter 91 transmits the updated wavefront deviation 50a determined by the simulation device 93 to the control device 44 either at predetermined time intervals or continuously in real time.

Wie vorstehend erwähnt, dient die Steuerungseinrichtung 44 dazu, den Steuerungsbefehl 46 zur Korrektur der Wellenfrontabweichung Zi* des Projektionsobjektivs 22 zu ermitteln. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Wellenfrontabweichung Zi* um die aktualisierte Wellenfrontabweichung 50a. Alternativ kann es sich auch um die direkt vom Wellenfrontsensor 48 kommende Wellenfrontabweichung 50 handeln.As mentioned above, the control device 44 serves to determine the control command 46 for correcting the wavefront deviation Zi* of the projection lens 22. In the exemplary embodiment shown here, the wavefront deviation Zi* is the updated wavefront deviation 50a. Alternatively, it can also be the wavefront deviation 50 coming directly from the wavefront sensor 48.

3 veranschaulicht ein erstes Ausführungsbeispiel 44-1 der Steuerungseinrichtung 44. Die Steuerungseinrichtung 44-1 ist dazu konfiguriert, einen Optimieralgorithmus 52 auszuführen und dabei durch Minimierung einer Zielfunktion 54, auch Gütefunktion oder Meritfunktion bezeichnet, den Steuerungsbefehl 46 zu ermitteln. Gemäß einer Ausführungsform lautet die Zielfunktion 54 wie folgt: D ( { Z i Z i target } )

Figure DE102022211459A1_0001
3 illustrates a first embodiment 44-1 of the control device 44. The control device 44-1 is configured to execute an optimization algorithm 52 and thereby determine the control command 46 by minimizing an objective function 54, also referred to as a quality function or merit function. According to one embodiment, the objective function 54 is as follows: D ( { Z i Z i target } )
Figure DE102022211459A1_0001

Hierbei ist D eine Metrik, wie z.B. das Quadrat der Euklidischen Norm || ||2. Z i target

Figure DE102022211459A1_0002
bezeichnet eine gewünschte Korrekturwellenfrontwirkung 56, diese wird auf den negativen Wert der vom Zustandsgeber 54 übermittelten Wellenfrontabweichung Zi* gesetzt. Zi bezeichnet eine mit dem Bezugszeichen 58-1 bezeichnete Sensitivitätsfunktion Zi({ej}), welche einen Zusammenhang zwischen den Messgrößen ej, im vorliegenden Fall den Messgrößen e1 bis e24, und der zugehörigen Wellenfrontänderung Zi, d.h. der korrespondieren Wellenfrontabweichung des Projektionsobjektivs 22 darstellt. Die Zielfunktion kann darüber hinaus auch weitere Terme enthalten, beispielsweise Strafterme (etwa in Tikhonov-Formulierung) für Manipulatorverfahrwege, um einen möglichst keinen Verfahrweg zu gewährleisten.Here D is a metric, such as the square of the Euclidean norm || || 2 . Z i target
Figure DE102022211459A1_0002
denotes a desired correction wavefront effect 56, which is set to the negative value of the wavefront deviation Zi* transmitted by the status transmitter 54. Zi denotes a sensitivity function Z i ({e j }) denoted by the reference symbol 58-1, which represents a relationship between the measured variables e j , in this case the measured variables e 1 to e 24 , and the associated wavefront change Zi, ie the corresponding wavefront deviation of the projection lens 22. The objective function can also contain further terms, for example penalty terms (for example in Tikhonov formulation) for manipulator travel paths, in order to ensure as little travel path as possible.

Das resultierende Optimierungsproblem hat die Form: { e j opt } = min e i   D ( { Z i Z i target } )

Figure DE102022211459A1_0003
The resulting optimization problem has the form: { e j opt } = min e i D ( { Z i Z i target } )
Figure DE102022211459A1_0003

Die dabei ermittelten Werte { e j opt }

Figure DE102022211459A1_0004
werden als die Werte ej* des Steuerungsbefehls 46 ausgegeben. Darüber hinaus kann die Metrik erweitert werden, so dass nicht nur die angestrebte Korrekturwellenfrontwirkung möglichst genau erreicht wird, sondern auch die Verfahrwege für den Stepping/Scanning Prozess günstig gewählt werden. Dies kann sinnvoll sein, da große Verfahrwege in manchen Freiheitsgraden zu Schwingungen der optischen Komponenten (bspw. Spiegel) führen, die nicht rechtzeitig abklingen, um die Belichtung des folgenden Belichtungsfeldes nicht mehr zu beeinflussen. Als Resultat können für einen möglichst unverzögerten Belichtungsprozess kurze Verfahrwege in manchen Freiheitsgraden präferiert werden.The values determined { e j opt }
Figure DE102022211459A1_0004
are output as the values e j * of the control command 46. In addition, the metric can be extended so that not only the desired correction wavefront effect is achieved as precisely as possible, but also the travel paths for the stepping/scanning process are selected favorably. This can be useful because large travel paths in some degrees of freedom lead to vibrations of the optical components (e.g. mirrors) that do not decay in time to no longer influence the exposure of the following exposure field. As a result, short travel paths in some degrees of freedom can be preferred for an exposure process with as little delay as possible.

Die Metrik kann dies abbilden, in dem sie entweder einen Strafterm P({ej}) für große Verfahrwege beinhaltet, so dass: { e j opt } = min e j   D ( { Z i Z i target } + P ( { e j } )

Figure DE102022211459A1_0005
oder die erlaubten Verfahrwege sogenannte „neutrale Knobs“ berücksichtigen, das heißt Kombinationen von Verfahrwegen, die nur sehr geringe Wellenfrontwirkungen haben (d.h. „neutrale Knobs“) genutzt werden, um einen hinreichend guten Setpoint im Hinblick auf die Wellenfrontwirkung zu finden, der gleichzeitig nah an dem derzeitigen Setpoint der Maschine liegt.The metric can reflect this by either including a penalty term P({e j }) for large travel distances, such that: { e j opt } = min e j D ( { Z i Z i target } + P ( { e j } )
Figure DE102022211459A1_0005
or the permitted travel paths take into account so-called "neutral knobs", i.e. combinations of travel paths that have only very low wavefront effects (ie "neutral knobs") are used to find a sufficiently good setpoint with regard to the wavefront effect, which at the same time is close to the current setpoint of the machine.

Die Sensitivitätsfunktion 58-1 ist eine lineare Sensitivitätsfunktion und lautet im vorliegenden Ausführungsbeispiel wie folgt: Z i ( { e j } ) = Z i b a s e + j = 1 n e n c s i j e j

Figure DE102022211459A1_0006
The sensitivity function 58-1 is a linear sensitivity function and in the present embodiment is as follows: Z i ( { e j } ) = Z i b a s e + j = 1 n e n c s i j e j
Figure DE102022211459A1_0006

Hierbei bezeichnen Z i b a s e

Figure DE102022211459A1_0007
eine Ausgangswellenfront und sij lineare Sensitivitätskoeffizienten 60. Jeder Sensitivitätskoeffizient sij ist jeweils der betreffenden Messgröße ej zugeordnet und bezeichnet eine lokale lineare Näherung des Zusammenhangs zwischen der zugeordneten Messgröße ej und einer korrespondierenden Abweichung der Wellenfront, d.h. des Anteils der Wellenfrontabweichung Zi, der auf eine entsprechende Änderung der betreffenden Messgröße ej zurückgeht. Diese lokale lineare Näherung des Zusammenhangs zwischen der zugeordneten Messgröße ej und der korrespondierenden Abweichung der Wellenfront bezieht sich auf einen jeweiligen, zum betreffenden Betriebszeitpunkt der Projektionsbelichtungsanlage 10 vorliegenden Wert der Messgröße ej. Die lokale lineare Näherung gilt auch für kleine Abweichungen, also in der lokalen Umgebung von ej.Here, Z i b a s e
Figure DE102022211459A1_0007
an output wavefront and s ij linear sensitivity coefficients 60. Each sensitivity coefficient s ij is assigned to the respective measured variable e j and denotes a local linear approximation of the relationship between the assigned measured variable e j and a corresponding deviation of the wavefront, ie the portion of the wavefront deviation Zi that is due to a corresponding change in the respective measured variable e j . This local linear approximation of the relationship between the assigned measured variable e j and the corresponding deviation of the wavefront refers to a respective value of the measured variable e j present at the respective operating time of the projection exposure system 10. The local linear approximation also applies to small deviations, i.e. in the local vicinity of e j .

Die lineare Sensitivitätsfunktion 58-1 und damit auch die Sensitivitätskoeffizienten 60 werden dazu bei Vorliegen einer aktualisierten Wellenfrontabweichung 50a für jede Optimierung der Zielfunktion 54 mittels eines Linearisierungsmoduls 62 neu bestimmt. Das Linearisierungsmodul 62 ist Teil der Steuerungseinrichtung 44-1 und kann physisch als separates Modul vorliegen oder auch lediglich eine funktionale Einheit des Steuerungseinrichtung 44-1 sein.For this purpose, the linear sensitivity function 58-1 and thus also the sensitivity coefficients 60 are re-determined for each optimization of the target function 54 by means of a linearization module 62 when an updated wavefront deviation 50a is present. The linearization module 62 is part of the control device 44-1 and can physically be present as a separate module or simply be a functional unit of the control device 44-1.

Zur Bestimmung der linearen Sensitivitätsfunktion 58-1 verwendet das Linearisierungsmodul 62 ein vorgegebenes nichtlineares Modell 64, welches den Zusammenhang zwischen den Messgrößen ej, im vorliegenden Fall den Messgrößen e1 bis e24, und der korrespondieren Wellenfrontabweichung Zi des Projektionsobjektivs 22 beschreibt und dazu zumindest einen nichtlinearen Term 66 umfasst. Das Linearisierungsmodul 62 legt zur Bestimmung der linearen Sensitivitätsfunktion 58 die jeweils zu diesem Zeitpunkt aktuellen Messgrößeneinstellungen ej* (vgl. Bezugszeichen 46-0) zugrunde. Bei der ersten Bestimmung der linearen Sensitivitätsfunktion 58 können dazu von den Encodern E1 bis E24 gemessene Werte verwendet werden. Bei darauf folgenden Bestimmungen können die jeweils aktuellsten Vorgaben aus dem vom Optimieralgorithmus 52 erzeugten Steuerungsbefehl 46 genutzt werden. Das nichtlineare Modell 64 lautet in einer Ausführungsform wie folgt: Z i = c i + j = 1 n enc l i j e j + j = 1 n enc k = j q i j k e j e k

Figure DE102022211459A1_0008
To determine the linear sensitivity function 58-1, the linearization module 62 uses a predetermined non-linear model 64, which describes the relationship between the measured variables e j , in the present case the measured variables e 1 to e 24 , and the corresponding wavefront deviation Z i of the projection lens 22 and includes at least one non-linear term 66 for this purpose. To determine the linear sensitivity function 58, the linearization module 62 uses the measured variable settings e j * (see reference numeral 46-0) that are current at that time. When determining the linear sensitivity function 58 for the first time, values measured by the encoders E1 to E24 can be used for this purpose. In subsequent determinations, the most current specifications from the control command 46 generated by the optimization algorithm 52 can be used. In one embodiment, the non-linear model 64 is as follows: Z i = c i + j = 1 n enc l i j e j + j = 1 n enc k = j q i j k e j e k
Figure DE102022211459A1_0008

Hierbei bezeichnet ci konstante Koeffizienten 69, nenc die Anzahl der verwendeten Encoder, im vorliegenden Fall vierundzwanzig, j = 1 n enc l i j e j

Figure DE102022211459A1_0009
eine Vielzahl an mit dem Bezugszeichen 68 bezeichneten linearen Termen lij·ej, und j = 1 n enc k = 1 j q i j k e j e k
Figure DE102022211459A1_0010
eine Vielzahl der vorstehend erwähnten, mit dem Bezugszeichen 66 bezeichneten, nichtlinearen Terme qijk·ej·ek. In den linearen Termen 68 sind den verschiedenen Messgrößen ej in erster Potenz für jeden Zernike Koeffizienten Zi jeweils ein mit dem Bezugszeichen 70 bezeichneter linearer Koeffizient lij zugeordnet. In den nichtlinearen Termen 66 sind für jeden Zernike Koeffizienten Zi jeweils bilineare Koeffiezenten 72 bzw. quadratische Koeffizienten 74 enthalten. Dies sind die Koeffizienten qijk, wobei qijk für j≠k ein bilinearer Koeffizient 72 ist, welcher einem Produkt aus zwei unterschiedlichen Messgrößen zugeordnet ist, und für j=k ein quadratischer Koeffizient 74 ist, welche einem Quadrat eines der Messgrößen zugeordnet ist. Wie aus dem Term (5) ersichtlich ist, umfasst für nenc ≥ 1 das nichtlineare Modell 64 eine Mehrzahl an nichtlinearen Termen qijk · ej · ek, die jeweils ein Produkt aus zwei der Messgrößen ej umfassen, wobei die Produkte verschiedener nichtlinearer Terme jeweils unterschiedliche Kombinationen der Messgrößen ej umfassen.Here c i denotes constant coefficients 69, n enc the number of encoders used, in this case twenty-four, j = 1 n enc l i j e j
Figure DE102022211459A1_0009
a plurality of linear terms l ij ·e j designated by reference numeral 68, and j = 1 n enc k = 1 j q i j k e j e k
Figure DE102022211459A1_0010
a plurality of the above-mentioned non-linear terms q ijk ·e j ·e k , designated by the reference numeral 66. In the linear terms 68, the various measured variables e j are each assigned a linear coefficient l ij , designated by the reference numeral 70, to the first power for each Zernike coefficient Z i . The non-linear terms 66 contain bilinear coefficients 72 and quadratic coefficients 74 for each Zernike coefficient Zi. These are the coefficients q ijk , where q ijk is a bilinear coefficient 72 for j≠k, which is assigned to a product of two different measured variables, and is a quadratic coefficient 74 for j=k, which is assigned to a square of one of the measured variables. As can be seen from term (5), for n enc ≥ 1 the nonlinear model 64 comprises a plurality of nonlinear terms q ijk · e j · e k , each comprising a product of two of the measured quantities e j , where the products of different nonlinear terms each comprise different combinations of the measured quantities e j .

In 4 wird eine zweite Ausführungsform 44-2 der Steuerungseinrichtung 44 gemäß 1 veranschaulicht. Diese Ausführungsform 44-2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel 44-1 darin, dass in der vom Optimierungsalgorithmus 52 minimierten Zielfunktion 54 die Sensitivitätsfunktion Zi({ej}) nicht durch die lineare Sensitivitätsfunktion 58-1, sondern durch die vom nichtlinearen Modell 64 definierte nichtlineare Sensitivitätsfunktion Zi (Bezugszeichen 58-2) gebildet wird. In 4 a second embodiment 44-2 of the control device 44 according to 1 This embodiment 44-2 differs from the embodiment 44-1 in that in the objective function 54 minimized by the optimization algorithm 52, the sensitivity function Z i ({e j }) is not formed by the linear sensitivity function 58-1, but by the nonlinear sensitivity function Zi (reference number 58-2) defined by the nonlinear model 64.

Damit ist das nichtlineare Modell 64 und insbesondere der durch das Modell 64 beschriebene nichtlineare Zusammenhang, in diesem Ausführungsbeispiel 44-1 Teil der Zielfunktion 54.Thus, the nonlinear model 64 and in particular the nonlinear relationship described by the model 64, in this embodiment 44-1, is part of the objective function 54.

Das in (5) dargestellte nichtlineare Modell 64 kann wie nachfolgend dargestellt hergeleitet werden. Die Encoder-Antwort in Gestalt der Messgröße ej des Encoders Ej j ∈ {1, 2, ... nenc} auf Rotation bzw. Verschiebung des Freiheitsgrades in Gestalt der Stellwegseinstellung pk ∈ {1, 2, ... ndof} ist im Allgemeinen eine nicht-lineare Funktion ej({pk}) in allen Freiheitsgraden pk, zum Beispiel: e j ( { p k } ) = C j + i = 1 n dof L j i p i + i = 1 n dof k = 1 n dof Q j i k p i p k

Figure DE102022211459A1_0011
The non-linear model 64 shown in (5) can be derived as follows. The encoder response in the form of the measured variable e j of the encoder Ej j ∈ {1, 2, ... n enc } to rotation or displacement of the degree of freedom in the form of the travel setting p k ∈ {1, 2, ... n dof } is generally a non-linear function e j ({p k }) in all degrees of freedom p k , for example: e j ( { p k } ) = C j + i = 1 n dof L j i p i + i = 1 n dof k = 1 n dof Q j i k p i p k
Figure DE102022211459A1_0011

Die Koeffizienten Qjik können für die Freiheitsgrade unterschiedlicher Spiegel i.A. als Null angenommen werden. Analog ist die Wellenfrontwirkung an jedem Feldpunkt, beschrieben durch den Zernike-Koeffizienten Zi, wobei der tiefergestellte Index i sowohl den Koeffizienten als auch den Feldpunkt kodiert, im Allgemeinen eine nichtlineare Funktion Zi({pk}) in allen Freiheitsgraden pk, wie zum Beispiel: Z i ( { p k } ) = C ' i + j = 1 n dof L ' i j p j + j = 1 n dof k = 1 n dof Q ' i   j k p j p k

Figure DE102022211459A1_0012
The coefficients Q jik can be assumed to be zero for the degrees of freedom of different mirrors iA. Analogously, the wavefront effect at each field point, described by the Zernike coefficient Z i , where the subscript i encodes both the coefficient and the field point, is in general a nonlinear function Z i ({p k }) in all degrees of freedom p k , such as: Z i ( { p k } ) = C ' i + j = 1 n dof L ' i j p j + j = 1 n dof k = 1 n dof Q ' i j k p j p k
Figure DE102022211459A1_0012

Man beachte, dass im Gegensatz zu Qjik die Koeffizienten Q'jik für die Freiheitsgrade unterschiedlicher Spiegel im Allgemeinen nicht als null angenommen werden können. Für eine Korrektur der Wellenfrontwirkung Zi, basierend auf der Encoder-Antwort ej muss die Abhängigkeit Zi({ej}) hinreichend genau bekannt und modelliert sein. Sie ergibt sich aus den o.g. Abhängigkeiten von Zi und ej vom Setpoint {pk}.Note that, in contrast to Q jik, the coefficients Q' jik for the degrees of freedom of different mirrors cannot generally be assumed to be zero. For a correction of the wavefront effect Z i based on the encoder response e j , the dependence Z i ({e j }) must be known and modeled with sufficient accuracy. It results from the above-mentioned dependencies of Z i and e j on the setpoint {p k }.

Herkömmlicherweise wird bei der Beschreibung der Wellenfront von Projektionsobjektiven der Zusammenhang Zi({ej}) in allen ej als linear angenommen. Die linearen Koeffizienten (auch Sensitivitäten bezeichnet) werden aus Simulationen des Systemdesigns bestimmt und für die Korrektur des Systems sowohl virtuell als auch physisch verwendet. Die resultierende Beschreibung Z i lin , desing ( { e j } )

Figure DE102022211459A1_0013
beschreibt den realen Zusammenhang Z i real ( { e j } )
Figure DE102022211459A1_0014
unzureichend genau, um die o.g. „blinden“ Korrekturen von Wellenfrontstörungen ausführen zu können. Unter dem Ausdruck „blinde Korrekturen“ sind Korrekturen ohne Messung der zu korrigierenden Wellenfrontstörung und ohne Überprüfung der eingestellten nachfolgenden Wellenfrontwirkung vor der folgenden Belichtung mittels eines Wellenfrontmesssystems zu verstehen.Conventionally, when describing the wavefront of projection lenses, the Relationship Z i ({e j }) is assumed to be linear in all e j . The linear coefficients (also called sensitivities) are determined from simulations of the system design and are used for the correction of the system both virtually and physically. The resulting description Z i lin , design ( { e j } )
Figure DE102022211459A1_0013
describes the real context Z i real ( { e j } )
Figure DE102022211459A1_0014
insufficiently precise to be able to carry out the above-mentioned "blind" corrections of wavefront disturbances. The term "blind corrections" refers to corrections without measuring the wavefront disturbance to be corrected and without checking the set subsequent wavefront effect before the following exposure using a wavefront measuring system.

Um eine bessere Beschreibung von Zi({ej}) zu erhalten, wird in dem unter (5) dargestellten nichtlinearen Modell 64 ein quadratischer Zusammenhang angesetzt. Dieser funktionale Zusammenhang kann kalibriert werden, wie nachstehend näher erläutert.In order to obtain a better description of Z i ({e j }), a quadratic relationship is assumed in the nonlinear model 64 shown in (5). This functional relationship can be calibrated as explained in more detail below.

Wie in 5 dargestellt, erfolgt gemäß einem Ausführungsbeispiel die Kalibrierung des funktionalen Zusammenhangs Zi({ej}) des nichtlinearen Modells 64 durch Kalibrierung der Steuerungseinrichtung 44 der Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß 1. Die Kalibrierung erfolgt in einem Kalibriermodus, welcher in der Regel vor Inbetriebnahme der Projektionsbelichtungsanlage 10 in den in 1 dargestellten Belichtungsbetrieb und danach ggf. in Belichtungspausen aktiviert wird. Im Kalibriermodus erzeugt ein Einstellungsgeber 78 einer Kalibriereinrichtung 77 eine Vielzahl von Sätzen an Stellwegsvorgaben pj*, d.h. Stellwegsvorgaben p1* bis p24*, zum jeweiligen Einstellen der Stellwege p1 bis p24 der Manipulatoreinrichtungen M1 bis M4. Jeder Satz an Stellwegsvorgaben pj* stellt eine andere Kombination 80 an Stellwegseinstellungen dar, d.h. die Stellwege p1 bis p24 werden anhand der unterschiedlichen Sätze an Stellwegsvorgaben pj* mittels des die Manipulatoreinrichtungen M1 bis M4 umfassenden Manipulatorsystems in verschiedenen Kombinationen 80 eingestellt.As in 5 As shown, according to one embodiment, the calibration of the functional relationship Z i ({e j }) of the non-linear model 64 is carried out by calibrating the control device 44 of the projection exposure system 10 according to 1 . Calibration is carried out in a calibration mode, which is usually carried out before commissioning of the projection exposure system 10 in the 1 illustrated exposure mode and then, if necessary, during exposure pauses. In the calibration mode, a setting transmitter 78 of a calibration device 77 generates a plurality of sets of travel path specifications p j *, ie travel path specifications p 1 * to p 24 *, for setting the travel paths p 1 to p 24 of the manipulator devices M1 to M4. Each set of travel path specifications p j * represents a different combination 80 of travel path settings, ie the travel paths p 1 to p 24 are set in different combinations 80 based on the different sets of travel path specifications p j * by means of the manipulator system comprising the manipulator devices M1 to M4.

Für jeden Satz an Stellwegsvorgaben pj*, d.h. für jede Stellwegskombination 80, werden die Messgrößen e1 bis e24 mittels der Encoder E1 bis E24 vermessen und in Form eines mit dem Bezugszeichen 82 bezeichneten Messgrößendatensatzes ej m an eine Kalibrierauswerteeinheit 84 der Kalibriereinrichtung 77 übermittelt. Weiterhin wird für jede Stellwegskombination 80 die Wellenfrontabweichung 50 vermessen und ebenfalls an die Kalibrierauswerteeinheit 84 übermittelt. Die Kalibrierauswerteeinheit 84 kalibriert die Steuerungseinrichtung 44 durch Zuordnung des betreffenden Messgrößendatensatzes 82 zum jeweiligen Messergebnis der Wellenfrontabweichung 50. Das Ergebnis der Kalibrierung ist eine Bestimmung der folgenden Koeffizienten des nichtlinearen Modells 64: konstante Koeffizienten ci (Bezugszeichen 69), lineare Koeffizienten lij (Bezugszeichen 70) sowie bilineare bzw. quadratische Koeffizienten qijk (Bezugszeichen 72 bzw. 74). Die Kalibiereinrichtung 77 kann Teil der Steuerungseinrichtung 44 sein oder eine separate Einheit darstellen.For each set of travel path specifications p j *, ie for each travel path combination 80, the measured variables e 1 to e 24 are measured by means of the encoders E1 to E24 and transmitted to a calibration evaluation unit 84 of the calibration device 77 in the form of a measured variable data set e j m designated with the reference symbol 82. Furthermore, the wavefront deviation 50 is measured for each travel path combination 80 and also transmitted to the calibration evaluation unit 84. The calibration evaluation unit 84 calibrates the control device 44 by assigning the relevant measurement variable data set 82 to the respective measurement result of the wavefront deviation 50. The result of the calibration is a determination of the following coefficients of the non-linear model 64: constant coefficients c i (reference numeral 69), linear coefficients l ij (reference numeral 70) and bilinear or quadratic coefficients q ijk (reference numerals 72 and 74, respectively). The calibration device 77 can be part of the control device 44 or represent a separate unit.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden für die Kalibrierung des nichtlinearen Modells 64 die konstanten Koeffizienten ci, die nenc linearen Koeffizienten lij sowie die ( n enc + 1 ) n enc 2

Figure DE102022211459A1_0015
quadratischen/bilinearen Koeffizient qijk für jeden Zernikekoeffizienten Zi durch parallele Messung von Wellenfront und Encoder an mehreren hinreichend voneinander entfernten, linear unabhängigen Stützstellen (Setpoints) bestimmt werden. Man beachte, dass lediglich ( n enc + 1 ) n enc 2 ,
Figure DE102022211459A1_0016
nicht n e n c 2
Figure DE102022211459A1_0017
Koeffizienten benötigt werden, da aufgrund der Kommutivität qijk = qikj gilt.According to one embodiment, for the calibration of the non-linear model 64, the constant coefficients c i , the n enc linear coefficients l ij and the ( n enc + 1 ) n enc 2
Figure DE102022211459A1_0015
quadratic/bilinear coefficient q ijk for each Zernike coefficient Zi by parallel measurement of wavefront and encoder at several sufficiently distant, linearly independent support points (setpoints). Note that only ( n enc + 1 ) n enc 2 ,
Figure DE102022211459A1_0016
not n e n c 2
Figure DE102022211459A1_0017
Coefficients are needed because due to commutivity q ijk = q ikj .

Diese mindestens N GLS 1 + n e n c + ( n e n c + 1 ) n e n c 2

Figure DE102022211459A1_0018
Messungen von Encoder-Werten und Wellenfront erlauben das Gleichungssystem aus NGLS Gleichungen für Zi({ej}) nach Koeffizienten für eine quadratische Beschreibung der realen Wellenfront des Systems zu ermitteln.This at least N GLS 1 + n e n c + ( n e n c + 1 ) n e n c 2
Figure DE102022211459A1_0018
Measurements of encoder values and wavefront allow to determine the system of equations from N GLS equations for Z i ({e j }) in terms of coefficients for a quadratic description of the real wavefront of the system.

Über eine solche Kalibrierung können alle Effekte, die den Zusammenhang von Encoder-Werten und ermittelter Wellenfrontwirkung beeinflussen, kalibriert werden, einschließlich aber nicht ausschließlich: Einbautoleranzen, Fertigungsfehler, unbekannter Setpoint, Messfehler des Wellenfrontsensors, Messfehler der Encoder, etc.Such a calibration can be used to calibrate all effects that influence the relationship between encoder values and the determined wavefront effect, including but not limited to: installation tolerances, manufacturing errors, unknown setpoint, measurement errors of the wavefront sensor, measurement errors of the encoders, etc.

Die Zahl der Messungen NGLS kann darüber hinaus aus verschiedenen Gründen erhöht oder verringert werden:

  1. i) Es können mehr als die NGLS Messungen gemacht werden, um die NGLS Koeffizienten über einen Fit an die gemessenen Wellenfronten zu bestimmen. Dies erlaubt beispielsweise Messfehler zu reduzieren und so die Genauigkeit der Wellenfrontbeschreibung zu verbessern.
  2. ii) Die Zahl der Messungen kann verringert werden, um weniger Zeit / Aufwand in die Kalibrierung zu stecken. Dies ist auf mehrere Weisen möglich:
    1. a) Nur die kritischsten Zernikekoeffizienten werden bestimmt (beispielsweise die Z2-Z4, die den größten Beitrag zur Wellenfrontveränderung und auch die größten Nicht-Linearitäten aufweisen). Alle weiteren Zernikekoeffizienten können als linear beschrieben werden.
    2. b) Ein Subset der Koeffizienten, beispielsweise die nichtlinearen Koeffizienten, werden über Simulationen bestimmt. Nur die verbleibenden (linearen) Koeffizienten müssen aus der Kalibrierung bestimmt werden. Dies ist möglich, da die höher als quadratischen Ordnungen in typischen Projektionssystemen kaum einen Beitrag zur Wellenfront leisten. Entsprechend sind die quadratischen Koeffizienten über große Verfahrwege hinweg konstant und müssen nicht immer wieder neu kalibriert werden. Nichtsdestotrotz können die quadratischen Koeffizienten von individuellen Systemeigenschaften, beispielsweise der genauen Position aller Encoder innerhalb der Einbautoleranzen, abhängen, was für die Bestimmung dieser Koeffizienten berücksichtigt werden muss.
    3. c) Ein Subset der Koeffizienten, beispielsweise die nichtlinearen Koeffizienten, werden nur einmal / seltener als andere Koeffizienten über die Kalibrierung bestimmt, so dass es unterschiedlich umfangreiche Kalibrierroutinen gibt, je nachdem, welcher Satz von Koeffizienten neu kalibriert werden muss.
    4. d) Einige Koeffizienten können a-priori als null (oder als konstant) angenommen werden und müssen entsprechend nicht kalibriert werden. Dies ist beispielsweise bei Freiheitsgraden unterschiedlicher Spiegel möglich, zwischen denen keine Korrelationen erwartet werden.
    5. e) Nicht der gesamte Raum möglicher Verfahrwege wird benötigt, sondern lediglich ein Unterraum, der durch Kombinationen unterschiedlicher Freiheitsgrade, sogenannte „Knobs“, aufgespannt wird. Dieser Unterraum kann niederdimensionaler als der Raum aller Freiheitsgrade sein. Falls die Korrekturen sich auf diesen Unterraum beschränken, ist es möglich nur die jeweiligen Knobs zu kalibrieren, was aufgrund der kleineren Zahl von Freiheitsgraden auch zu einer kleineren Zahl benötigter Messungen führt.
  3. iii) Die Zahl der Messungen kann variiert werden, um Fehler durch die Nichtlinearität des Messsystems bei großen Wellenfrontänderungen zu reduzieren:
    1. a) Daher sind Kalibrierstellungen entlang von „Neutral Knobs“ und deren Kombinationen zu bevorzugen, so dass die eingestellten Wellenfrontänderungen beherrschbar bleiben.
    2. b) Alternativ ermittelt man die linearen Sensitivitäten, d.h. die lineare Änderung der Wellenfront bei Veränderung eines Encoder-Signals, an mehreren, weit auseinanderliegenden Kalibrier-Setpoints. Die so ermittelten punktweisen Gradienten werden schließlich rechnerisch zu einem quadratischen Verlauf zusammengestückelt. Durch die Bestimmung einer nichtlinearen Beschreibung der Wellenfront wird eine nichtlineare Korrektur/Optimierung der Wellenfront möglich, wie nachfolgend exemplarisch erläutert.
The number of measurements N GLS can also be increased or decreased for various reasons:
  1. i) More than N GLS measurements can be made to determine the N GLS coefficients by fitting them to the measured wavefronts. This allows, for example, to reduce measurement errors and thus improve the accuracy of the wavefront description.
  2. ii) The number of measurements can be reduced to reduce the time/effort required for calibration. This can be done in several ways:
    1. a) Only the most critical Zernike coefficients are determined (for example the Z2-Z4, which make the largest contribution to the wavefront change and also exhibit the largest nonlinearities). All other Zernike coefficients can be described as linear.
    2. b) A subset of the coefficients, for example the non-linear coefficients, are determined via simulations. Only the remaining (linear) coefficients have to be determined from the calibration. This is possible because the higher than square orders in typical projection systems hardly contribute to the wavefront. Accordingly, the square coefficients are constant over large travel distances and do not have to be recalibrated again and again. Nevertheless, the square coefficients can depend on individual system properties, for example the exact position of all encoders within the installation tolerances, which must be taken into account when determining these coefficients.
    3. c) A subset of the coefficients, for example the nonlinear coefficients, are determined only once / less frequently than other coefficients via calibration, so that there are calibration routines of varying extent depending on which set of coefficients needs to be recalibrated.
    4. d) Some coefficients can be assumed a priori to be zero (or constant) and therefore do not need to be calibrated. This is possible, for example, for degrees of freedom of different mirrors between which no correlations are expected.
    5. e) Not the entire space of possible travel paths is required, but only a subspace that is spanned by combinations of different degrees of freedom, so-called "knobs". This subspace can be lower-dimensional than the space of all degrees of freedom. If the corrections are limited to this subspace, it is possible to calibrate only the respective knobs, which also leads to a smaller number of measurements required due to the smaller number of degrees of freedom.
  3. iii) The number of measurements can be varied to reduce errors due to the nonlinearity of the measuring system at large wavefront changes:
    1. a) Therefore, calibration positions along “Neutral Knobs” and their combinations are to be preferred so that the adjusted wavefront changes remain manageable.
    2. b) Alternatively, the linear sensitivities, ie the linear change in the wavefront when an encoder signal changes, are determined at several widely spaced calibration setpoints. The point-by-point gradients determined in this way are then mathematically pieced together to form a quadratic curve. By determining a non-linear description of the wavefront, a non-linear correction/optimization of the wavefront is possible, as explained below using an example.

Für die vier beweglichen Spiegel R1 bis R4 gemäß 1 mit je sechs Freiheitsgraden ergeben sich 24 lineare und 300 quadratische/bilineare Koeffizienten. Zusammen mit der Referenz-/Ausgangswellenfront werden gemäß dem Ausführungsbeispiel 325 skalare Größen für jeden Zernike-Koeffizienten an jedem Feldpunkt bestimmt. Bei paralleler Messung aller Zernikekoeffizienten und Feldpunkte erfordert eine solche Kalibrierung 325 Wellenfrontmessungen zur Kalibrierung des Systems, falls sämtliche Koeffizienten des o.g. Modells über Messungen bestimmt werden sollen.For the four movable mirrors R1 to R4 according to 1 with six degrees of freedom each, 24 linear and 300 quadratic/bilinear coefficients result. Together with the reference/output wavefront, 325 scalar quantities are determined for each Zernike coefficient at each field point according to the embodiment. If all Zernike coefficients and field points are measured in parallel, such a calibration requires 325 wavefront measurements to calibrate the system if all coefficients of the above model are to be determined via measurements.

Durch sukzessives Verfahren von einzelnen Freiheitsgraden und von Paaren von Freiheitsgraden um ±50µm bzw. ±50µrad (bzw. um Encoder-Werte, die diesen Verfahrwegen „ungefähr“ entsprechen) lässt sich ein Satz von Messungen generieren, die den oben beschriebenen quadratischen Zusammenhang Zi({ej}) hinreichend genau abtasten. Das resultierende, lineare Gleichungssystem von 325 Gleichungen lässt sich (beispielsweise durch einen „least-square-fit“ auf Basis der summierten, quadratischen Abweichungen in den Zernike-Koeffizienten) lösen, um die 325 unbekannten Koeffizienten für jeden Zernike-Koeffizienten und Feldpunkt zu bestimmen.By successively moving individual degrees of freedom and pairs of degrees of freedom by ±50µm or ±50µrad (or by encoder values that "approximately" correspond to these travel paths), a set of measurements can be generated that sample the quadratic relationship Z i ({e j }) described above with sufficient accuracy. The resulting linear system of 325 equations can be solved (for example by a "least-square fit" based on the summed, quadratic deviations in the Zernike coefficients) to determine the 325 unknown coefficients for each Zernike coefficient and field point.

Die Schrittweite von ±50µm bzw. ±50µrad ergibt sich aus einem Abwägen mehrerer Effekte: Erstens sollte die Schrittweite hinreichend groß sein, um nichtlineare Effekte zu beobachten. Zweitens sollten die linearen Effekte bei der Schrittweite nicht so groß werden, dass das Messsystem die darüber liegenden quadratischen Effekte nicht mehr beobachten kann. Drittens sollte die Schrittweite in einem Bereich sein, in dem quadratische und lineare Effekte dominieren, d.h. wo Beiträge höherer Ordnung vernachlässigbar sind.The step size of ±50µm or ±50µrad results from a balance between several effects: Firstly, the step size should be large enough to observe non-linear effects. Secondly, the linear effects in the step size should not become so large that the measuring system can no longer observe the quadratic effects above them. Thirdly, the step size should be in a range in which quadratic and linear effects dominate, i.e. where higher order contributions are negligible.

Eine der Herausforderungen einer solchen mittels des nichtlinearen Modells 64 erfolgenden Encoder-Wellenfront-Beschreibung ist die zeitlich stabile Validität der Kalibration. Aufgrund von Drift-Effekten (beispielsweise Encoder-Drifts) ist es möglich, dass der Setpoint des Systems sich anders verändert als aufgrund der Veränderungen der Encoder-Werte zu erwarten wäre. Um zu überprüfen, dass eine solche Kalibration auch nach einer gewissen Zeit (Tage, Wochen, Monate, ...) noch gültig ist, könnten so genannte „Regelkarten-Setpoints“ angefahren werden. An jedem dieser Setpoints kann dann überprüft werden, ob die Wellenfront-Vorhersage auf Basis des kalibrierten, quadratischen Modells weiterhin mit der Messung der Wellenfront übereinstimmt. Diese Regelkarten-Setpoints sollten den Bereich von Verfahrwegen, die die Kalibration erlaubt, hinreichend gut abdecken und erlauben damit, die Validität der Kalibration über ihren gesamten Verfahrwegsbereich in regelmäßigen Abständen zu überprüfen.One of the challenges of such an encoder wavefront description using the non-linear model 64 is the temporally stable validity of the calibration. Due to drift effects (e.g. encoder drifts), it is possible that the setpoint of the system changes differently than would be expected based on the changes in the encoder values. In order to check that such a calibration is still valid after a certain time (days, weeks, months, ...), so-called "control chart setpoints" could be used. At each of these setpoints, It must be checked whether the wavefront prediction based on the calibrated quadratic model continues to agree with the wavefront measurement. These control chart setpoints should cover the range of travels allowed by the calibration sufficiently well and thus allow the validity of the calibration to be checked at regular intervals over its entire travel range.

Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele, Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen, insoweit sie in den Rahmen der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen fallen, sowie Äquivalente vom Schutz der Ansprüche abgedeckt sein.The above description of exemplary embodiments, embodiments or variants is to be understood as exemplary. The disclosure made thereby enables the person skilled in the art to understand the present invention and the associated advantages, and on the other hand also includes obvious changes and modifications to the structures and methods described in the understanding of the person skilled in the art. Therefore, all such changes and modifications, insofar as they fall within the scope of the invention as defined in the appended claims, as well as equivalents, are intended to be covered by the protection of the claims.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
1212
BelichtungsstrahlungsquelleExposure radiation source
1414
BelichtungsstrahlungExposure radiation
1616
BeleuchtungssystemLighting system
1818
Maskemask
2020
MaskenverschiebebühneMask transfer platform
2222
ProjektionsobjektivProjection lens
2323
BelichtungsstrahlengangExposure beam path
2424
SubstratSubstrat
2626
SubstratverschiebebühneSubstrate transfer stage
2828
WellenfrontsensorWavefront sensor
3030
WellenfrontabweichungWavefront deviation
3232
TranslationsbewegungTranslational movement
3434
KippbewegungTilting movement
3636
ManipulatorsteuerungseinheitManipulator control unit
3838
aktive Spiegelflächeactive mirror surface
3939
Rückseiteback
4040
Laserstrahllaser beam
4242
MessflächeMeasuring area
4444
SteuerungseinrichtungControl device
44-144-1
erstes Ausführungsbeispiel der Steuerungseinrichtungfirst embodiment of the control device
44-244-2
zweites Ausführungsbeispiel der Steuerungseinrichtungsecond embodiment of the control device
4646
SteuerungsbefehlControl command
4848
WellenfrontsensorWavefront sensor
5050
WellenfrontabweichungWavefront deviation
50a50a
aktualisierte Wellenfrontabweichungupdated wavefront deviation
5252
OptimieralgorithmusOptimization algorithm
5454
ZielfunktionObjective function
5656
gewünschte Korrekturwellenfrontwirkungdesired correction wavefront effect
58-158-1
lineare Sensitivitätsfunktionlinear sensitivity function
58-258-2
nichtlineare Sensitivitätsfunktionnonlinear sensitivity function
6060
SensitivitätskoeffizientSensitivity coefficient
6262
LinearisierungsmodulLinearization module
6464
nichtlineares Modellnonlinear model
6666
nichtlinearer Termnonlinear term
6868
linearer Termlinear term
6969
konstanter Koeffizientconstant coefficient
7070
linearer Koeffizientlinear coefficient
7272
bilinearer Koeffizientbilinear coefficient
7474
quadratischer Koeffizientquadratic coefficient
7676
Produkt aus zwei MessgrößenProduct of two measurements
7777
KalibriereinrichtungCalibration device
7878
EinstellungsgeberSetting provider
8080
StellwegskombinationTravel combination
8282
MessgrößendatensatzMeasurement data set
8484
KalibrierauswerteeinheitCalibration evaluation unit
9090
zentrale Steuerungcentral control
9191
ZustandsgeberStatus transmitter
9292
SpeicherStorage
9393
SimulationseinrichtungSimulation facility
9494
DrucksensorPressure sensor
9595
aktuelle Bestrahlungsintensitätcurrent irradiation intensity
p1* bis p24*p1* to p24*
StellwegsvorgabenTravel specifications
p1 bis p24p1 to p24
StellwegeTravel range
e1 bis e24, eje1 to e24, ej
MessgrößenMeasurands
e1* bis e24*e1* to e24*
Vorgaben für die MessgrößenSpecifications for the measured variables
R1 bis R4R1 to R4
SpiegelMirror
M1 bis M4M1 to M4
ManipulatoreinrichtungenManipulator devices
E1 bis E24E1 to E24
EncoderEncoders

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102015222097 A1 [0003]DE 102015222097 A1 [0003]
  • US 20130188246 A1 [0055]US 20130188246 A1 [0055]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • „Optical Shop Testing", 2nd Edition (1992) von Daniel Malacara, Hrsg. John Wiley & Sons, Inc. [0055]"Optical Shop Testing", 2nd Edition (1992) by Daniel Malacara, ed. John Wiley & Sons, Inc. [0055]
  • Tabelle 20-2 auf Seite 215 des „Handbook of Optical Systems“, Vol. 2 von H. Gross, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim [0055]Table 20-2 on page 215 of the “Handbook of Optical Systems”, Vol. 2 by H. Gross, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim [0055]

Claims (16)

Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie mit: - einem Maskenhalter (20) zum Halten einer Maske (18), einem Substrathalter (26) zum Halten eines Substrats (24) und einem Projektionsobjektiv (22) mit mehreren optischen Elementen (R1 - R4) zum Abbilden von Maskenstrukturen der Maske auf das Substrat, wobei die optischen Elemente, der Maskenhalter sowie der Substrathalter jeweils ein Strahlengangselement in einem Belichtungsstrahlengang der Projektionsbelichtungsanlage sind, - einem Manipulatorsystem (M1 - M4) zum Einstellen mindestens eines Stellwegs (p1 - p24) an mindestens einem der Strahlengangselemente (R1-R4, 20, 26) in mindestens einem Manipulatorfreiheitsgrad, - mindestens einer Messeinrichtung (E1 - E24) zur Vermessung mindestens einer Messgröße (e1 - e24), welche der Bestimmung der mindestens einen Stellwegseinstellung (p1 - p24) des Manipulatorsystems dient, sowie - einer Steuerungseinrichtung (44), welche dazu konfiguriert ist, zur Korrektur einer Vorgabe (50) einer Wellenfrontabweichung des Projektionsobjektivs unter Verwendung eines Modells (64) einen Steuerungsbefehl (46) mit mindestens einer Vorgabe (e1* - e24*) für die mindestens eine Messgröße der mindestens einen Messeinrichtung zu ermitteln, wobei das Modell einen Zusammenhang (58-1, 58-2) zwischen den Messgrößen und der Welllenfrontabweichung beschreibt und zumindest einen nichtlinearen Term (66) umfasst.Projection exposure system (10) for microlithography with: - a mask holder (20) for holding a mask (18), a substrate holder (26) for holding a substrate (24) and a projection lens (22) with several optical elements (R1 - R4) for imaging mask structures of the mask onto the substrate, wherein the optical elements, the mask holder and the substrate holder are each a beam path element in an exposure beam path of the projection exposure system, - a manipulator system (M1 - M4) for setting at least one travel path (p 1 - p 24 ) on at least one of the beam path elements (R1-R4, 20, 26) in at least one manipulator degree of freedom, - at least one measuring device (E1 - E24) for measuring at least one measured variable (e 1 - e 24 ), which serves to determine the at least one travel path setting (p 1 - p 24 ) of the manipulator system, and - a control device (44) which is configured to determine a control command (46) with at least one specification (e 1 * - e 24 *) for the at least one measured variable of the at least one measuring device in order to correct a specification (50) of a wavefront deviation of the projection lens using a model (64), wherein the model describes a relationship (58-1, 58-2) between the measured variables and the wavefront deviation and comprises at least one non-linear term (66). Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, bei der die mindestens eine Messeinrichtung (E1 - E24) zur Vermessung unterschiedlicher Messgrößen (e1 - e24), welche der Bestimmung mehrerer Stellwegseinstellungen (p1 - p24) des Manipulatorsystems dienen, konfiguriert ist und der nichtlineare Term (66) ein Produkt (76) aus mindestens zwei der Messgrößen umfasst.Projection exposure system according to Claim 1 , in which the at least one measuring device (E1 - E24) is configured to measure different measured variables (e 1 - e 24 ), which serve to determine several travel settings (p 1 - p 24 ) of the manipulator system, and the non-linear term (66) comprises a product (76) of at least two of the measured variables. Projektionsbelichtungsanlage Anspruch 2, wobei der nichtlineare Term (68) mindestens einen bilinearen Koeffizienten (72) umfasst, welcher dem Produkt (76) aus den mindestens zwei der Messgrößen (ej) zugeordnet ist.Projection exposure system Claim 2 , wherein the nonlinear term (68) comprises at least one bilinear coefficient (72) which is associated with the product (76) of the at least two of the measured variables (e j ). Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei der nichtlineare Term (66) ein Quadrat oder eine höhere Potenz einer der Messgrößen umfasst.Projection exposure system according to one of the preceding claims, wherein the non-linear term (66) comprises a square or a higher power of one of the measured quantities. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinrichtung dazu konfiguriert ist, den Steuerungsbefehl durch Optimierung einer Zielfunktion (54) zu bestimmen, welche auf dem Modell basiert.Projection exposure apparatus according to one of the preceding claims, wherein the control device is configured to determine the control command by optimizing an objective function (54) which is based on the model. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 5, wobei die Zielfunktion eine lineare Sensitivitätsfunktion (58-1) mit mittels des Modells bestimmten Sensitivitätskoeffizienten (60) umfasst, welche jeweils einer der Messgrößen zugeordnet sind und eine lokale lineare Näherung des Zusammenhangs zwischen der zugeordneten Messgröße (ej) und einer korrespondierenden Abweichung der Wellenfront am jeweiligen, zum betreffenden Betriebszeitpunkt der Projektionsbelichtungsanlage vorliegenden Wert (ej*) der Messgröße bezeichnen.Projection exposure system according to Claim 5 , wherein the objective function comprises a linear sensitivity function (58-1) with sensitivity coefficients (60) determined by means of the model, which are each assigned to one of the measured variables and denote a local linear approximation of the relationship between the assigned measured variable (e j ) and a corresponding deviation of the wavefront at the respective value (e j *) of the measured variable present at the relevant operating time of the projection exposure system. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 5, wobei die Zielfunktion (54) den durch das Modell (64) beschriebenen Zusammenhang zwischen den Messgrößen (ej) und der Wellenfrontabweichung (Zi) umfasst.Projection exposure system according to Claim 5 , wherein the objective function (54) comprises the relationship between the measured variables (e j ) and the wavefront deviation (Zi) described by the model (64). Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das Modell (64) eine Mehrzahl an nichtlinearen Termen (66) umfasst, die jeweils ein Produkt (76) aus mindestens zwei der Messgrößen umfassen, wobei die Produkte verschiedener nichtlinearer Terme jeweils unterschiedliche Kombinationen der Messgrößen umfassen.Projection exposure system according to one of the preceding claims, wherein the model (64) comprises a plurality of non-linear terms (66), each comprising a product (76) of at least two of the measured variables, wherein the products of different non-linear terms each comprise different combinations of the measured variables. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das Modell (64) weiterhin mindestens einen linearen Term (68) umfasst, in dem eine der Messgrößen (ej) in erster Potenz sowie ein dieser Messgröße zugeordneter linearer Koeffizient (70) enthalten ist.Projection exposure system according to one of the preceding claims, wherein the model (64) further comprises at least one linear term (68) in which one of the measured variables (e j ) is contained in the first power and a linear coefficient (70) associated with this measured variable. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die im Modell (64) beschriebenen Abweichungen in der Wellenfront durch mindestens einen Zernike-Koffizienten bezeichnet sind.Projection exposure system according to one of the preceding claims, wherein the deviations in the wavefront described in the model (64) are designated by at least one Zernike coefficient. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei mittels des Manipulatorsystems (M1 - M4) eine Mehrzahl der Manipulatorfreiheitsgrade an lediglich einem der optischen Elemente des Projektionsobjektivs einstellbar ist und eine Mehrzahl der Messgrößen (e1 - e24) der Bestimmung der Stellwegseinstellungen (p1 - p24) bezüglich der Manipulatorfreiheitsgrade an dem einen optischen Element dienen, und wobei der vom Modell beschriebene Zusammenhang zwischen der Mehrzahl der Messgrößen und der Wellenfrontabweichung besteht.Projection exposure system according to one of the preceding claims, wherein a plurality of the manipulator degrees of freedom can be adjusted on only one of the optical elements of the projection lens by means of the manipulator system (M1 - M4) and a plurality of the measured variables (e 1 - e 24 ) serve to determine the travel settings (p 1 - p 24 ) with regard to the manipulator degrees of freedom on the one optical element, and wherein the relationship described by the model exists between the plurality of measured variables and the wavefront deviation. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welche eine Simulationseinrichtung (93) umfasst, die dazu konfiguriert ist, eine Veränderung der Wellenfront, welche durch eine während des Belichtungsbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage (10) auftretende thermische Aufheizung von Elementen in der Projektionsbelichtungsanlage bewirkt wird, zu bestimmen und die Vorgabe (50) der Wellenfrontabweichung auf Grundlage der berechneten Wellenfront zu bestimmen.Projection exposure apparatus according to one of the preceding claims, which comprises a simulation device (93) which is configured to simulate a change in the wavefront which is caused by a thermal heating of elements in the projection exposure area occurring during the exposure operation of the projection exposure apparatus (10). system and to determine the specification (50) of the wavefront deviation on the basis of the calculated wavefront. Verfahren zum Betrieb einer Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie mit einem Maskenhalter (20) zum Halten einer Maske (18), einem Substrathalter (26) zum Halten eines Substrats (24) und einem Projektionsobjektiv (22) mit mehreren optischen Elementen (R1-R4) zum Abbilden von Maskenstrukturen der Maske auf das Substrat, wobei die optischen Elemente, der Maskenhalter sowie der Substrathalter jeweils ein Strahlengangselement in einem Belichtungsstrahlengang der Projektionsbelichtungsanlage sind, einem Manipulatorsystem (M1 - M4) zum Einstellen von mindestens einem Stellweg (p1 - p24) an mindestens einem der Strahlengangselemente (R1 - R4, 20, 26)) des Projektionsobjektivs in mehreren Freiheitsgraden sowie mindestens einer Messeinrichtung (E1 - E24) zur Vermessung mindestens einer Messgröße (e1 - e24), welche der Bestimmung der mindestens einen Stellwegseinstellung (p1 - p24) des Manipulatorsystems dient, mit den Schritten: - Bereitstellen einer Vorgabe (50) einer Wellenfrontabweichung des Projektionsobjektivs, - Ermitteln von mindestens einer Vorgabe (e1* - e24*) für die mindestens eine Messgröße der mindestens einen Messeinrichtung aus der Wellenfrontabweichung unter Verwendung eines Modells (64), wobei das Modell einen Zusammenhang (58-1, 58-2) zwischen den Messgrößen und der Wellenfrontabweichung beschreibt und zumindest einen nichtlinearen Term (66) umfasst, sowie - Korrigieren der Wellenfrontabweichung des Projektionsobjektivs durch derartiges Einstellen der Stellwege an den optischen Elementen mittels des Manipulatorsystems, dass die mindestens eine Messgröße die mindestens eine ermittelte Vorgabe annimmt.Method for operating a projection exposure system (10) for microlithography with a mask holder (20) for holding a mask (18), a substrate holder (26) for holding a substrate (24) and a projection lens (22) with several optical elements (R1-R4) for imaging mask structures of the mask onto the substrate, wherein the optical elements, the mask holder and the substrate holder are each a beam path element in an exposure beam path of the projection exposure system, a manipulator system (M1 - M4) for setting at least one travel path (p 1 - p 24 ) on at least one of the beam path elements (R1 - R4, 20, 26)) of the projection lens in several degrees of freedom and at least one measuring device (E1 - E24) for measuring at least one measured variable (e 1 - e 24 ), which serves to determine the at least one travel path setting (p 1 - p 24 ) of the manipulator system, with the Steps: - providing a specification (50) of a wavefront deviation of the projection lens, - determining at least one specification (e 1 * - e 24 *) for the at least one measured variable of the at least one measuring device from the wavefront deviation using a model (64), wherein the model describes a relationship (58-1, 58-2) between the measured variables and the wavefront deviation and comprises at least one non-linear term (66), and - correcting the wavefront deviation of the projection lens by adjusting the travel paths on the optical elements by means of the manipulator system in such a way that the at least one measured variable assumes the at least one determined specification. Kalibrierverfahren zum Kalibrieren einer Steuerungseinrichtung (44) zur Korrektur einer Wellenfrontabweichung eines Projektionsobjektivs (22) einer Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie mit einem Maskenhalter (20) zum Halten einer Maske (18) und einem Substrathalter (26) zum Halten eines Substrats (24), wobei das Projektionsobjektiv mehrere optische Elemente (R1-R4) zum Abbilden von Maskenstrukturen der Maske auf das Substrat aufweist und wobei die optischen Elemente, der Maskenhalter sowie der Substrathalter jeweils ein Strahlengangselement in einem Belichtungsstrahlengang der Projektionsbelichtungsanlage sind, mit den Schritten: - Einstellen von Stellwegen (p1 - p24) an den Strahlengangselementen des Projektionsobjektivs in verschiedenen Kombinationen (80) mittels eines Manipulatorsystems (M1 - M4), - Vermessen von jeweils mindestens einer Messgrößen (e1 - e24) an den Strahlengangselementen für die verschiedenen Stellwegskombinationen, - Vermessen der Wellenfrontabweichung des Projektionsobjektivs für die verschiedenen Stellwegskombinationen, sowie - Kalibrieren der Steuerungseinrichtung anhand einer Zuordnung der Messergebnisse (82) der jeweils mindestens einen Messgröße zum jeweiligen Messergebnis der Wellenfrontabweichung (50).Calibration method for calibrating a control device (44) for correcting a wavefront deviation of a projection lens (22) of a projection exposure system (10) for microlithography with a mask holder (20) for holding a mask (18) and a substrate holder (26) for holding a substrate (24), wherein the projection lens has a plurality of optical elements (R1-R4) for imaging mask structures of the mask onto the substrate and wherein the optical elements, the mask holder and the substrate holder are each a beam path element in an exposure beam path of the projection exposure system, with the steps: - setting adjustment paths (p 1 - p 24 ) on the beam path elements of the projection lens in different combinations (80) by means of a manipulator system (M1 - M4), - measuring at least one measurement variable (e 1 - e 24 ) on the beam path elements for the different adjustment path combinations, - measuring the wavefront deviation of the projection lens for the different Travel range combinations, and - calibrating the control device based on an assignment of the measurement results (82) of the at least one measured variable to the respective measurement result of the wavefront deviation (50). Kalibrierverfahren nach Anspruch 14, bei dem die Steuerungseinrichtung (44) dazu konfiguriert ist, zur Korrektur einer Wellenfrontabweichung (50) des Projektionsobjektivs unter Verwendung eines Modells (64), welches einen Zusammenhang zwischen der mindestens einen Messgröße (ej) und der Wellenfrontabweichung beschreibt, einen Steuerungsbefehl (46) mit mindestens einer Vorgabe (e1* - e24*) für die mindestens eine Messgröße im Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage (10) zu ermitteln, und bei dem durch die Zuordnung der Messergebnisse (82) der mindestens einen Messgröße zum jeweiligen Messergebnis der Wellenfrontabweichung (50) mindestens ein linearer Koeffizient (70) bestimmt wird, welcher im Modell (64) einer der Messgrößen (ej) zugeordnet ist.Calibration procedure according to Claim 14 , in which the control device (44) is configured to determine a control command (46) with at least one specification (e 1 * - e 24 *) for the at least one measured variable in the exposure mode of the projection exposure system ( 10 ) in order to correct a wavefront deviation (50) of the projection lens using a model (64) which describes a relationship between the at least one measured variable (e j ) and the wavefront deviation, and in which by assigning the measurement results (82) of the at least one measured variable to the respective measurement result of the wavefront deviation (50) at least one linear coefficient (70) is determined which is assigned to one of the measured variables (e j ) in the model (64). Kalibrierverfahren nach Anspruch 15, bei dem durch die Zuordnung der mindestens einen Messgröße zum jeweiligen Messergebnis der Wellenfront weiterhin mindestens ein nichtlinearer Koeffizient (72) bestimmt wird.Calibration procedure according to Claim 15 , in which at least one non-linear coefficient (72) is further determined by assigning the at least one measured variable to the respective measurement result of the wavefront.
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