DE102023205175A1

DE102023205175A1 - Verfahren zum Bestimmen eines Gesamtschwerpunkts einer Verteilung von Lichtintensitäten

Info

Publication number: DE102023205175A1
Application number: DE102023205175.3A
Authority: DE
Inventors: Florian Baumer; Semih Oeztuerk
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-07-22
Filing date: 2023-06-02
Publication date: 2024-01-25

Abstract

Es wird offenbart ein Verfahren zum Bestimmen eines Gesamtschwerpunkts (CoGx, CoGy) einer Verteilung von Lichtintensitäten (S) auf einem Kamerasensor (400) in einem optischen System (500), aufweisend die Schritte:a) Erfassen (S1) der Verteilung von Lichtintensitäten (S) auf dem Kamerasensor (400);b) Durchführen und Wiederholen (S2) nachfolgender Schritte aa) und bb) für i = 1 bis n, wobei n ≥ 2:aa) Auswählen (S2-1) einer i-ten Teilmenge (T1- T5) der Lichtintensitäten (S) in Abhängigkeit eines i-ten Lichtintensitäts-Schwellwerts (SW1- SW5); undbb) Berechnen eines i-ten Schwerpunkts (CoGX1- CoGxn, CoGyi-CoGyn) der Lichtintensitäten (S) für die i-te Teilmenge (T1- T5); undc) Berechnen des Gesamtschwerpunkts (CoGx, CoGy) durch Bilden eines Mittelwerts der 1 bis n Schwerpunkte (CoGx1- CoGxn, CoGyi- CoGyn).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Gesamtschwerpunkts einer Verteilung von Lichtintensitäten auf einem Kamerasensor, ein optisches System sowie ein Computerprogrammprodukt.
Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Da die meisten Materialien Licht dieser Wellenlänge absorbieren, müssen bei solchen EUV-Lithographieanlagen reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.
Die in solchen Lithographieanlagen verwendeten Optiken werden - unabhängig davon, ob es sich um reflektierende oder brechende Optiken handelt - vor ihrem Einbau in die Lithographieanlage selbst vermessen. Nach dem Einbau der Optiken in die Lithographieanlage werden die Position und Orientierung solcher Optiken ebenfalls genau vermessen. Dies wird regelmäßig mithilfe einer optischen Messtechnik gemacht.
Ein oft wiederkehrendes Problem in der optischen Messtechnik besteht darin, die genaue Position einer Lichtintensitätsverteilung auf einem Kamerasensor zu ermitteln. Bei der Lichtintensitätsverteilung kann es sich insbesondere um einen sogenannten Spot handeln. Der Spot kann zum Beispiel die optische Abbildung einer Punktlichtquelle, insbesondere einer LED (Light-Emitting Diode) sein, deren Lage im Raum mittels eines Photogrammetriesystems mit hoher Genauigkeit bestimmt werden soll. Bei der Bestimmung der Lage des Spots im Raum ist es üblich, einen Intensitätsschwerpunkt einer dem Spot zugeordneten Lichtintensitätsverteilung zu ermitteln.
Es ist bekannt, dass die Genauigkeit, mit welcher die Position des Spots bestimmt werden kann, durch das Kamerarauschen (Engl.: Camera Noise) limitiert ist. So unterliegt der Intensitätswert jedes Kamerapixels typischerweise einem intensitätsabhängigen Rauschen gemäß der Poisson-Verteilung (auch als „Shot Noise“ bezeichnet) und einem konstanten additiven, normal verteilten Rauschen (auch als sogenanntes „Read-out Noise“ oder „Dark Noise“ bezeichnet). Je nach Verfahren zur Spotpositionsermittlung übersetzt sich das Kamerarauschen unterschiedlich stark in eine Positionsunsicherheit des Intensitätsschwerpunkts.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren bereitzustellen.
Demgemäß wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Gesamtschwerpunkts einer Verteilung von Lichtintensitäten auf einem Kamerasensor in einem optischen System bereitgestellt. Das Verfahren weist nachfolgende Schritte auf:

a) Erfassen der Verteilung von Lichtintensitäten auf dem Kamerasensor;
b) Durchführen und Wiederholen nachfolgender Schritte aa) und bb) für i = 1 bis n, wobei n ≥ 2:
- aa) Auswählen einer i-ten Teilmenge der Lichtintensitäten in Abhängigkeit eines i-ten Lichtintensitäts-Schwellwerts;
- bb) Berechnen eines i-ten Schwerpunkts der Lichtintensitäten für die i-te Teilmenge; und
c) Berechnen des Gesamtschwerpunkts durch Bilden eines Mittelwerts der i bis n Schwerpunkte.

Eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, die Schwerpunktbestimmung nicht nur mit einem Schwellwert durchzuführen, sondern mit einer Mehrzahl von Schwellwerten, und anschließend einen Mittelwert aus den jeweils bestimmten Intensitätsschwerpunkten zu bilden. Damit mittelt sich etwa ein statistisches Auftreten von hellen Rauschpixeln und der damit verbundene statistische Fehler in der Schwerpunktlage aus, und die Genauigkeit verbessert sich.
Der Kamerasensor ist beispielsweise ein CMOS-Chip oder ein CCD-Chip. Die Lichtintensität an einem jeweiligen Pixel kann beispielsweise als Stromstärke oder Spannung erfasst werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst in Schritt a) die i-te Teilmenge nur Lichtintensitäten, welche oberhalb des i-ten Lichtintensitäts-Schwellwerts liegen.
Dies hat die Wirkung, dass Lichtintensitäten gleich oder unterhalb des i-ten Lichtintensitäts-Schwellwerts auf null gesetzt werden und entsprechend nicht in die Berechnung des i-ten Schwerpunkts gemäß Schritt bb) eingehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen:

i) ein Rauschniveau wird für eine der 1 bis n Teilmengen der Lichtintensitäten ermittelt, und
ii) zwei der 1 bis n Lichtintensitäts-Schwellwerte werden derart gewählt, dass eine Differenz zwischen diesen größer ist als das Rauschniveau.

Dadurch wird ein ausreichender Abstand zwischen zumindest zwei Lichtintensitäts-Schwellwerten dahingehend sichergestellt, dass zumindest eine Teilmenge der Lichtintensitäten, die einem der beiden Schwellwerte zugeordnet ist, von dem Rauschen nicht oder nur unwesentlich beeinflusst ist. Das Rauschniveau kann ein mittleres Rauschniveau oder einen anderen statistischen Wert aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der einen Teilmenge gemäß Schritt i) ein i-ter Lichtintensitäts-Schwerpunkt zugeordnet, wobei dieser mittig zwischen den zwei Lichtintensitäts-Schwellwerten gemäß Schritt ii) liegt.
Entsprechend wird die Schwerpunktbestimmung mit einer Mehrzahl von Schwellwerten um einen Zentralschwellwert herum durchgeführt. Dadurch wird eine günstige Verteilung der Schwellwerte erreicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Rauschen der Lichtintensitäten in der einen Teilmenge gemäß Schritt i) normal verteilt, wobei das Rauschniveau in Schritt i) als das Dreifache der Standardabweichung ermittelt wird.
Dadurch ergibt sich ein für die zuverlässige Bestimmung des Gesamtschwerpunkts besonders günstiger Abstand zwischen den zwei der 1 bis n Lichtintensitäts-Schwellwerten. Anders gesagt entspricht somit eine Spannweite der Mehrfachschwellwerte dem Rauschniveau (3σ der lokalen Verteilung) der Pixel an dem Zentralschwellwert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt n ≤ 10.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass die Genauigkeit der Gesamtschwerpunktbestimmung sich zunächst mit der Anzahl der zusätzlichen Schwellwerte, die zur Ermittlung beitragen, verbessert. Allerdings zeigen Monte-Carlo-Simulationen, dass ab einer Anzahl von insgesamt etwa 10 Schwellwerten keine weitere Verbesserung mehr eintritt. Die Genauigkeit des Intensitätsschwerpunkts ist dann durch das Pixelrauschen der Signalpixel im Spot limitiert und nicht mehr durch den Effekt von zufällig über den Schwellwert geratenen Hintergrundpixeln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verteilung eine zumindest zweidimensionale Verteilung, insbesondere ein Spot.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Berechnen des i-ten Schwerpunkts gemäß Schritt bb) das Berechnen von dessen Koordinaten CoG_xi und CoG_yi in zueinander orthogonalen Richtungen x, y gemäß nachfolgender Gleichungen, wobei x_i und y_i den Lichtintensitäten S_i der i-ten Teilmenge zugeordnete x- und y-Koordinaten sind: ${CoG}_{xi} = \frac{\sum_{i} x_{i} S_{i}}{\sum_{i} S_{i}}, {CoG}_{yi} = \frac{\sum_{i} y_{i} \cdot S_{i}}{\sum_{i} S_{i}}$
Vorteilhaft wird somit das Verfahren auf eine zweidimensionale Verteilung einfach angewendet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Lichtintensitäten jeweils einem Pixel des Kamerasensors zugeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein optisches System, insbesondere ein Photogrammetriesystem oder eine Lithographieanlage, bereitgestellt. Das optische System weist Folgendes auf:

eine Erfassungs-Einheit zum Erfassen einer Verteilung von Lichtintensitäten auf einem Kamerasensor;
eine Auswähl- und Berechnungs-Einheit, welche dazu eingerichtet ist für i = 1 bis n, wobei n > 2:
- eine i-te Teilmenge der Lichtintensitäten in Abhängigkeit eines i-ten Lichtintensitäts-Schwellwerts auszuwählen; und
- einen i-ten Schwerpunkt der Lichtintensitäten für die i-te Teilmenge zu berechnen; und
eine Berechnungs-Einheit zum Berechnen des Gesamtschwerpunkts durch Bilden eines Mittelwerts der 1 bis n Schwerpunkte.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt. Das Computerprogramm umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das vorstehend beschriebene Verfahren auszuführen.
Allgemein kann das vorstehend beschriebene Verfahren beziehungsweise das vorstehend beschriebene optische System einen oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Vorteile aufweisen:

Beispielsweise läuft das Verfahren im Vergleich zu einem Fit (auch „best fit“)-Verfahren schneller ab, da weniger Rechenoperationen als bei einem typischerweise nichtlinearen zweidimensionalen Fit-Algorithmus erforderlich sind.

Ferner ist das Verfahren vergleichsweise robust und funktioniert grundsätzlich für jede Spotform (Gauß, Airy, Tophead und so weiter). Auch der Schwerpunkt von asymmetrisch verzerrten Spots kann so bestimmt werden. Dies ist ein weiterer Vorteil gegenüber Fit-Verfahren, die entweder eine bestimmte Spotform zugrunde legen oder für beliebig geformte Spots eine große Anzahl von FIT-Parametern benötigen, was sich wiederum nachteilig auf die Genauigkeit der Positionsbestimmung auswirken kann.
Das optische System ist bevorzugt eine Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage. Das optische System kann jedoch auch ein Beleuchtungssystem sein. Die Projektionsbelichtungsanlage kann eine EUV-Lithographieanlage sein. EUV steht für „Extreme Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Die Projektionsbelichtungsanlage kann auch eine DUV-Lithographieanlage sein. DUV steht für „Deep Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.
„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Die für das Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene optische System entsprechend, und umgekehrt.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt einen schematischen Meridionalschnitt einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie;
2A zeigt eine Lichtintensitätsverteilung auf einem Kamerasensor;
2B zeigt ein Signal beziehungsweise eine Lichtintensität als Funktion der Position in der x-Richtung für die Lichtintensitätsverteilung gemäß 2A;
3A zeigt die Ansicht aus 2A, wobei jedoch das Hintergrundniveau auf null gesetzt ist;
3B zeigt ein Signal beziehungsweise eine Lichtintensität als Funktion der Position in x-Richtung für die Lichtintensitätsverteilung gemäß 3A;
4 zeigt in einer Draufsicht einen Kamerasensor gemäß einer Ausführungsform;
5 zeigt einen Ausschnitt aus einem optischen System gemäß einer Ausführungsform;
6 zeigt ein Signal beziehungsweise eine Lichtintensität als Funktion der Position in x-Richtung;
7 zeigt ein Schema zur Bestimmung des Gesamtschwerpunkts gemäß einer Ausführungsform; und
8 zeigt ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
1 zeigt eine Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 1 (Lithographieanlage), insbesondere einer EUV-Lithographieanlage. Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- beziehungsweise Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem 2 separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem 2 die Lichtquelle 3 nicht.
Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9, insbesondere in einer Scanrichtung, verlagerbar.
In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches Koordinatensystem mit einer x-Richtung x, einer y-Richtung y und einer z-Richtung z eingezeichnet. Die x-Richtung x verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung y verläuft horizontal und die z-Richtung z verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung y. Die z-Richtung z verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung y verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Lichtquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Lichtquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 16 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Engl.: Laser Produced Plasma, mit Hilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Engl.: Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Engl.: Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Lichtquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Engl.: Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Engl.: Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Lichtquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche auch als Feldfacetten bezeichnet werden können. Von diesen ersten Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung y.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Engl.: Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der zweite Facettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Grazing Incidence Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hochreflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung y zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung y kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung x, y auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab 6 bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung x, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung y, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung x, y, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung x, y im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung x, y sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der zweiten Facetten 23 ist genau einer der ersten Facetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der ersten Facetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die ersten Facetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten zweiten Facetten 23.
Die ersten Facetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten zweiten Facette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der zweiten Facetten 23 kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der zweiten Facetten 23, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des zweiten Facettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der zweite Facettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
2A zeigt einen rauschbehafteten Spot 200 (sogenannter „Airy Spot“) auf einem nicht gezeigten Kamerasensor. Der Spot 200 zeichnet sich dadurch aus, dass sich dessen Intensitätswerte deutlich von dem Hintergrundniveau 202 abheben, das den Spot 200 umgibt. Weiterhin zeigt 2A eine Achse x, welche in etwa mittig durch den Spot 200 verläuft.
2B zeigt das Signal beziehungsweise die Lichtintensität mit beliebiger Einheit „a.u.“ (Engl.: Aribtrary Unit), welche an einem jeweiligen nicht näher bezeichneten Pixel des Kamerasensors entlang der x-Achse gemessen wird. Entsprechend zeigt der Graph in 2B das Signal als Funktion der x-Position.
Eine einfache Möglichkeit, den Intensitätsschwerpunkt zu bestimmen, besteht zunächst darin, einen Schwellwert SW festzulegen, der zwischen dem Spot 200 und dem Hintergrundniveau 202 unterscheidet. Es ist vorteilhaft, den Schwellwert SW nur knapp über das Hintergrundniveau 202 zu legen, um möglichst viel Information tragende Pixel für die Schwerpunktbestimmung miteinzubeziehen.
Anschließend werden alle Pixel mit Intensitätswerten (entsprechend dem aufgetragenen Signal) unterhalb dieses Schwellwerts SW auf den Wert Null gesetzt. Das Ergebnis dieses Verfahrens ist in den 3A und 3B gezeigt. Das Hintergrundniveau mit dem Wert Null ist mit dem Bezugszeichen 202' versehen. Von den übriggebliebenen Pixeln (sogenannte Signalpixel) werden dann unter Gewichtung mit den Intensitätswerten Spotschwerpunkte CoG_x (in 3B dargestellt) und CoG_y (in 3B nicht gezeigt) bestimmt, wobei CoG_x und CoG_y die Intensitätsschwerpunkte (Center of Gravity) in der x- und y-Richtung sind.
Aufgrund des Intensitätsrauschens jedes Kamerapixels kann der Fall eintreten, dass einzelne, zufällig besonders helle Pixel - in 3A mit 300 bezeichnet - aus dem Hintergrundniveau 202' über den Schwellwert SW kommen und damit bei der Schwerpunktbestimmung (ungewollt) mitberücksichtigt werden. Dies ist bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren der Fall und kann dazu führen, dass zum Beispiel bei einem (ohne Kamerarauschen) perfekt symmetrischen Spot 200 ein rauschbehaftetes Pixel 300 auf einer Seite über den Schwellwert SW gelangt und den Intensitätsschwerpunkt CoG_x somit fälschlicherweise auf diese Seite zieht.
4 zeigt schematisch in einer Draufsicht einen Kamerasensor 400 mit Pixeln 402, welche in der Richtung x sowie in der dazu orthogonalen Richtung y (nachfolgend auch x- und y-Richtung) in Reihen angeordnet sind. Jeder der Pixel 402 ist dazu eingerichtet, eine Lichtintensität S_i zu erfassen. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass der jeweilige Pixel 402 eine Spannung und/oder einen Strom erzeugt, welche beziehungsweise welcher in Abhängigkeit zu der empfangenen Lichtintensität S_i steht. Mithilfe der Koordinaten x, y lässt sich eine Position eines jeweiligen Pixels 402 beziehungsweise einer jeweiligen erfassten Lichtintensität S_i angeben. Aufgrund der zweidimensional angeordneten Pixel 402 kann der Kamerasensor 400 eine zumindest zweidimensionale Verteilung, insbesondere einen Spot 200 (siehe 2A), erfassen.
5 zeigt einen Ausschnitt aus einem optischen System 500. Dabei handelt es sich beispielsweise um ein Photogrammetriesystem (nicht dargestellt). In dem Photogrammetriesystem werden beispielsweise Spiegel oder andere optische Elemente der Lithographieanlage 1 (siehe 1) nach oder während ihrer Herstellung vermessen. Beispielsweise kann in einem solchen Photogrammetriesystem eine Aufgabe darin bestehen, einen hinsichtlich seiner Lage im Raum, insbesondere seiner Position, hochgenau zu erfassen. Dafür wird beispielsweise der in den 4 und 5 gezeigte Kamerasensor 400 verwendet. Auf diesen trifft Licht 502 von einer Punktlichtquelle 504 (beispielsweise eine LED - „Light Emitting Diode“) auf. Das Licht kann auf seinem Weg von der Punktlichtquelle 504 zu dem Kamerasensor 400 an einem optischen Element M1 bis M6 reflektiert worden sein (nicht dargestellt).
Das optische System 500 umfasst weiterhin eine Rechnereinrichtung 505, welche beispielsweise als Mikroprozessor mit zugeordneten Speichermitteln, wie etwa RAM, ausgebildet sein kann. Die Rechnereinrichtung 505 weist eine Erfassungs-Einheit 506, eine Auswähl- und Berechnungs-Einheit 508 und eine Berechnungs-Einheit 510 auf. Die Einheiten 506, 508, 510 können beispielsweise hardware- und/oder softwaretechnisch implementiert sein. Insbesondere können die Einheiten 506, 508, 510 als Programmcode ausgebildet sein, welcher auf der Rechnereinrichtung 505 ausgeführt wird.
In anderen Ausführungsformen handelt es sich bei dem optischen System 500 um einen Bestandteil der Lithographieanlage 1 selbst, wobei dieses beispielsweise dazu genutzt werden kann, um eine Lage oder Orientierung eines der optischen Elemente, beispielsweise eines der Spiegel M1 bis M6, zu vermessen.
Insbesondere wird das in 5 beschriebene optische System 500 dazu genutzt, das nachfolgend in Zusammenhang mit dem in 6 bis 8 beschriebene Verfahren auszuführen.
8 zeigt ein Flussdiagramm. In einem in 8 gezeigten Schritt S1 wird mit Hilfe der Erfassungs-Einheit 506 die Verteilung der Lichtintensitäten S_i auf dem Kamerasensor 400 in der x- und y-Richtung (siehe 4) erfasst.
6 zeigt eine - nur zu Erklärungszwecken - eindimensionale Lichtintensitätsverteilung, die im Schritt S1 erfasst wurde. Im Detail werden dort von Pixeln 402 erfasste Intensitäten S (in 6 als Signal mit beliebiger Einheit „a.u.“ bezeichnet) als Funktion der jeweiligen Position (x-Koordinate) dargestellt. Die zugehörigen Pixel 402 bilden eine Reihe in der x-Richtung. Die Darstellung der 6 entspricht - soweit bislang erläutert - derjenigen aus 2B. Insbesondere ist in 6 der Spot 200 sowie das Hintergrundniveau 202 zu erkennen.
Nun wieder auf 8 Bezug nehmend, werden dort im Schritt S2 die Teilschritte S2-1 und S2-2 durchgeführt und wiederholt. Dies geschieht mit Hilfe der Auswähl- und Berechnungs-Einheit 508, und zwar für einen Zähler i, welcher von 1 bis n hochgezählt wird, wobei n ≥ 2 beträgt. Vorzugsweise hat n einen Wert zwischen (jeweils einschließlich) 5 bis 10. Der Zähler i ist immer eine ganze Zahl. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt hat n den Wert 5.
In dem Schritt S2-1 wird eine i-te Teilmenge der Lichtintensitäten S_i in Abhängigkeit eines i-ten Lichtintensitäts-Schwellwerts SW_i ausgewählt. Die für diese Auswahl benötigten Lichtintensitäts-Schwellwerte sind wie folgt festgelegt oder werden wie nachfolgend beschrieben ermittelt.
Für das Verfahren stehen grundsätzlich n Lichtintensitäts-Schwellwerte (vorliegend auch nur „Schwellwerte“) zur Verfügung. Einer dieser Schwellwerte ist beispielsweise der Zentralschwellwert SW₃. Daneben gibt es weitere Schwellwerte, im Ausführungsbeispiel gemäß 6 die Schwellwerte SW₁, SW₂, SW₄ und SW₅.
Die Schwellwerte SW₁ bis SW₅ können beispielsweise bereits vor Beginn des Verfahrens mit dem Verfahrensschritt S1 auf einem nicht gezeigten Speicher der Rechnereinrichtung 505 hinterlegt sein. Insbesondere können die Schwellwerte SW₁ bis SW₅ aufgrund von Erfahrungswerten und/oder aufgrund von Feldversuchen festgelegt sein.
Alternativ können die Schwellwerte vor dem Schritt S2 zumindest teilweise (im nachfolgenden Beispiel die Schwellwerte SW₁, SW₂, SW₄ und SW₅, nicht jedoch der Schwellwert SW5, der schon vorher feststeht) berechnet werden. Ein entsprechender Schritt ist mit S1.5 bezeichnet.
In dem Schritt S1.5 wird ein Rauschniveau beispielsweise für die Teilmenge T₃ der erfassten Lichtintensitäten S ermittelt, welche oberhalb des Schwellwerts SW₃ liegt. Als Nächstes werden in dem Schritt S1.5 zwei weitere Lichtintensitäts-Schwellwerte SW₁ und SW₅ festgelegt. Diese werden derart gewählt, dass eine Differenz zwischen diesen größer ist als das Rauschniveau. Beispielsweise beträgt die Differenz vorliegend 900 (SW₁) - 400 (SW₅) = 500 Einheiten. Dieses Rauschniveau ist so gewählt, dass es 3σ (also drei Mal die Standardabweichung) eines normal verteilten Rauschens der Lichtintensitäten S in der Teilmenge T₃ beträgt. Gleichzeitig werden die Schwellwerte SW₁ und SW₅ vorzugsweise so gewählt, dass sie jeweils einen gleichen Abstand - im Beispiel 200 - zu dem Zentralschwellwert SW₃ aufweisen.
Die Schwellwerte SW₂ und SW₄ werden nachfolgend derart festgelegt, dass sie mittig zwischen dem Schwellwert SW₃ und SW₁ sowie zwischen dem Schwellwert SW₃ und SW₅ liegen.
Der Verfahrensschritt S1.5 beziehungsweise seine vorbeschriebenen Teilschritte können auf einer nicht gezeigten Schwellwertberechnungs-Einheit der Rechnereinrichtung 505 in 5 implementiert sein. Diese kann ebenfalls hardware- oder softwaretechnisch implementiert sein.
Wird, wie vorstehend, ein Verfahren angewendet, bei dem die Schwellwerte SW₁, SW₂, SW₄ und SW₅ berechnet werden, so wird in der Regel der Schwellwert SW₃ erfahrungsbasiert vorgegeben und zu Beginn des Verfahrens mit dem Verfahrensschritt S1 auf einem nicht gezeigten Speicher der Rechnereinrichtung 505 abgelegt sein. Natürlich kann auch jeder andere der genannten Schwellwerte SW₁ bis SW₅ initial, das heißt vor dem Verfahrensschritt S1 oder S2, festgelegt sein, und es werden die jeweils anderen Schwellwerte ausgehend von diesem initialen Schwellwert berechnet. Letztlich kann auch der Schwellwert SW5 in dem obigen Verfahren berechnet, insbesondere aus bestimmten Prozessparametern abgeleitet werden.
Im Schritt S2-1 werden nur solche Lichtintensitäten S ausgewählt, welche oberhalb der jeweiligen Schwellwerte SW₁ bis SW₅ liegen. Die ausgewählten Lichtintensitäten sind in den Figuren nicht gesondert gekennzeichnet, im Text nachfolgend aber mit Si bezeichnet. Entsprechend ergeben sich Teilmengen T₁ bis T₅ von der Gesamtanzahl der erfassten Lichtintensitäten S. Dieses Eruieren der Teilmengen T₁ bis T₅ ist in 7 mit „thresholding“ bezeichnet und wird für jeden der Schwellwerte SW₁ bis SW₅ beziehungsweise SW_n durchgeführt.
In dem Verfahrensschritt S2-2 erfolgt eine Berechnung des Schwerpunkts in der x- und y-Richtung, wobei die Schwerpunkte mit CoG_xi bis CoG_xn und CoG_y bis CoG_yn in 7 bezeichnet sind, und zwar für jede der Teilmengen T₁ bis T₅.
Die Schwerpunktbestimmung erfolgt gemäß der nachfolgend angegebenen Formeln, wobei der Zähler i von 1 bis 5 hochgezählt wird und sich jeweils auf die zur i-ten Teilmenge (Teilmengen T₁ bis T₅) gehörigen Lichtintensitäten S_i (Lichtintensitätswerte, beispielsweise in sog. „digital counts“) und deren jeweilige x_i und y_i Koordinaten bezieht: ${CoG}_{xi} = \frac{\sum_{i} x_{i} \cdot S_{i}}{\sum_{i} S_{i}}, {CoG}_{yi} = \frac{\sum_{i} y_{i} \cdot S_{i}}{\sum_{i} S_{i}}$
Diese Schwerpunktbestimmung für jede der Teilmengen ist auch in 7 illustriert, dort nicht limitiert auf den Wert fünf, sondern bis zur Teilmenge T_n. Auch der Teilschritt S2-2 wird von der Auswähl- und Berechnungs-Einheit 508 gemäß 5 durchgeführt.
In einem in 8 mit S3 bezeichneten Verfahrensschritt berechnet die Berechnungs-Einheit 510 aus 5 den Gesamtschwerpunkt CoG_x, CoG_y aus den für die Teilmengen T₁ bis T₅ bestimmten Schwerpunkten als Mittelwert. Dabei werden die Schwerpunkte in x-Richtung und y-Richtung separat ermittelt. Die Mittelwertbildung ist in 7 durch die Funktion „mean“ angedeutet.
Obgleich vorliegend anhand eines Ausführungsbeispiels in Zusammenhang mit der EUV-Lithographieanlage 100 erläutert beziehungsweise eines dafür vorgesehenen Photogrammetriesystems, kann die Erfindung genauso auf eine DUV-Lithographieanlage und ein dafür vorgesehenes Messsystem oder auf ein sonstiges optisches Messsystem angewendet werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
BEZUGSZEICHENLISTE

1: Projektionsbelichtungsanlage
2: Beleuchtungssystem
3: Lichtquelle
4: Beleuchtungsoptik
5: Objektfeld
6: Objektebene
7: Retikel
8: Retikelhalter
9: Retikelverlagerungsantrieb
10: Projektionsoptik
11: Bildfeld
12: Bildebene
13: Wafer
14: Waferhalter
15: Waferverlagerungsantrieb
16: Beleuchtungsstrahlung
17: Kollektor
18: Zwischenfokusebene
19: Umlenkspiegel
20: erster Facettenspiegel
21: erste Facette
22: zweiter Facettenspiegel
23: zweite Facette
200: Spot
202: Hintergrundniveau
202': auf null gesetztes Hintergrundniveau
300: rauschbehaftete Pixel
400: Kamerasensor
402: Pixel
500: optisches System
502: Lichtstrahl
504: Lichtquelle
505: Rechnereinrichtung
506: Erfassungs-Einheit
508: Auswähl- und Berechnungs-Einheit
510: Berechnungs-Einheit
CoGx: Schwerpunkt in x-Richtung
CoGy: Schwerpunkt in y-Richtung
M1: Spiegel
M2: Spiegel
M3: Spiegel
M4: Spiegel
M5: Spiegel
M6: Spiegel
S: Lichtintensität
S1 - S3: Verfahrensschritte
SW: Schwellwert
SW1- SW5: Schwellwerte
T1 - T5: Teilmengen
x: x-Richtung beziehungsweise x-Achse
y: y-Richtung beziehungsweise y-Achse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008009600 A1 [0045, 0049]
US 2006/0132747 A1 [0047]
EP 1614008 B1 [0047]
US 6573978 [0047]
DE 102017220586 A1 [0052]
US 2018/0074303 A1 [0066]

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Gesamtschwerpunkts (CoG_x, CoG_y) einer Verteilung von Lichtintensitäten (S) auf einem Kamerasensor (400) in einem optischen System (500), aufweisend die Schritte: a) Erfassen (S1) der Verteilung von Lichtintensitäten (S) auf dem Kamerasensor (400); b) Durchführen und Wiederholen (S2) nachfolgender Schritte aa) und bb) für i = 1 bis n, wobei n ≥ 2: aa) Auswählen (S2-1) einer i-ten Teilmenge (T₁ - T₅) der Lichtintensitäten (S) in Abhängigkeit eines i-ten Lichtintensitäts-Schwellwerts (SW₁ - SW₅); und bb) Berechnen eines i-ten Schwerpunkts (CoG_X1 - CoG_xn, CoG_yi-CoG_yn) der Lichtintensitäten (S) für die i-te Teilmenge (T₁ - T₅); und c) Berechnen des Gesamtschwerpunkts (CoG_x, CoG_y) durch Bilden eines Mittelwerts der 1 bis n Schwerpunkte (CoG_X1 - CoG_xn, CoG_yi - CoG_yn).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt a) die i-te Teilmenge (T₁ - T₅) nur Lichtintensitäten (S) umfasst, welche oberhalb des i-ten Lichtintensitäts-Schwellwerts (SW₁ - SW₅) liegen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei i) ein Rauschniveau für eine der 1 bis n Teilmengen (T₁ - T₅) der Lichtintensitäten (S) ermittelt wird, und ii) zwei der 1 bis n Lichtintensitäts-Schwellwerte (SW₁ - SW₅) derart gewählt werden, dass eine Differenz zwischen diesen größer ist als das Rauschniveau.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der einen Teilmenge (T₃) gemäß Schritt i) ein i-ter Lichtintensitäts-Schwerpunkt (SW₃) zugeordnet ist, wobei dieser mittig zwischen den zwei Lichtintensitäts-Schwellwerten (SW₁, SW₅) gemäß Schritt ii) liegt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei ein Rauschen der Lichtintensitäten (S) in der einen Teilmenge (SW₃) gemäß Schritt i) normal verteilt ist und das Rauschniveau in Schritt i) als das Dreifache der Standardabweichung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei n ≤ 10 beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verteilung eine zumindest zweidimensionale Verteilung (x, y), insbesondere ein Spot (200), ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Berechnen des i-ten Schwerpunkts (SW₁ - SW₅) gemäß Schritt bb) das Berechnen von dessen Koordinaten CoG_xi und CoG_yi in zueinander orthogonalen Richtungen x, y gemäß nachfolgender Gleichungen umfasst, wobei x_i und y_i den Lichtintensitäten S_i der i-ten Teilmenge (T₁ - T₅) zugeordnete x- und y-Koordinaten sind: ${CoG}_{xi} = \frac{\sum_{i} x_{i} \cdot S_{i}}{\sum_{i} S_{i}}, {CoG}_{yi} = \frac{\sum_{i} y_{i} \cdot S_{i}}{\sum_{i} S_{i}}$
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lichtintensitäten (S) jeweils einem Pixel (402) des Kamerasensors zugeordnet sind.
Optisches System (500), insbesondere Photogrammetriesystem oder Lithographieanlage (1), aufweisend: eine Erfassungs-Einheit (506) zum Erfassen der Verteilung von Lichtintensitäten (S) auf dem Kamerasensor (400); eine Auswähl- und Berechnungs-Einheit (508), welche dazu eingerichtet ist für i = 1 bis n, wobei n ≥ 2: eine i-te Teilmenge (T₁ - T₅) der Lichtintensitäten (S) in Abhängigkeit eines i-ten Lichtintensitäts-Schwellwerts (SW₁ - SW₅) auszuwählen; und einen i-ten Schwerpunkt (CoG_x1 - CoG_xn, CoG_yi - CoG_yn) der Lichtintensitäten (S) für die i-te Teilmenge (T₁ - T₅) zu berechnen; und eine Berechnungs-Einheit (510) zum Berechnen eines Gesamtschwerpunkts (CoG_x, CoG_y) durch Bilden eines Mittelwerts der 1 bis n Schwerpunkte (CoG_X1 - CoG_xn, CoG_y1 - CoG_yn).
Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer (505) diesen veranlassen, das Verfahren gemäß den Ansprüchen 1-9 auszuführen.