EP3948423A1 - Optische anordnung und lithographieanlage - Google Patents

Optische anordnung und lithographieanlage

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Publication number
EP3948423A1
EP3948423A1 EP20714577.2A EP20714577A EP3948423A1 EP 3948423 A1 EP3948423 A1 EP 3948423A1 EP 20714577 A EP20714577 A EP 20714577A EP 3948423 A1 EP3948423 A1 EP 3948423A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mirror
light
optical arrangement
sensor units
microsystem
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20714577.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Horn
Stefan Richter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Publication of EP3948423A1 publication Critical patent/EP3948423A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70075—Homogenization of illumination intensity in the mask plane by using an integrator, e.g. fly's eye lens, facet mirror or glass rod, by using a diffusing optical element or by beam deflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/0816—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
    • G03F7/70116—Off-axis setting using a programmable means, e.g. liquid crystal display [LCD], digital micromirror device [DMD] or pupil facets
    • G—PHYSICS
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    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/7085—Detection arrangement, e.g. detectors of apparatus alignment possibly mounted on wafers, exposure dose, photo-cleaning flux, stray light, thermal load
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated

Definitions

  • the present invention relates to an optical arrangement and a lithography system.
  • Microlithography is used to manufacture microstructured components such as integrated circuits.
  • the microlithography process is carried out with a lithography system which has a lighting system and a projection system.
  • the image of a mask (reticle) illuminated by means of the illumination system is projected by means of the projection system onto a substrate, e.g. a silicon wafer, coated with a highly sensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection system, around the mask structure on the light-sensitive coating of the substrate to be transferred.
  • a substrate e.g. a silicon wafer
  • a highly sensitive layer photoresist
  • mirrors are used as optical components for the imaging process due to the lack of availability of suitable translucent refractive materials.
  • each individual mirror can be tilted around two mutually perpendicular axes by means of actuators.
  • sensors are provided which detect the respective actual tilt angle. To that extent it is known to use capacitive sensors.
  • EUV radiation sources generate the EUV light in groups of pulses (bursts).
  • the pulse groups occur with a frequency of about 50 to 100 Hz.
  • Pulses within a respective pulse group have a frequency of around 100 kHz.
  • the electrical fields that occur in this process cause undesirable interference in the frequency range that is relevant for regulation by means of capacitive sensors.
  • optical arrangement for a lithography system includes:
  • a microsystem with a mirror array wherein a respective mirror of the mirror array is set up to reflect the working height of the lithography system on its front side and a measuring beam on its rear side,
  • one or more radiation sources which are set up to provide the respective measuring beam
  • one or more sensor units which are set up to detect a tilt angle of a respective mirror as a function of the respective reflected measuring beam.
  • the tilt angle is captured optically - and not capacitively - and accordingly in a different (control) domain. This improves the signal-to-noise ratio and reduces the sensitivity to electrical interference.
  • a higher accuracy can be achieved with optical measuring systems than with capacitive ones, which is particularly advantageous with regard to the miniaturized structures of the microsystem.
  • optical systems can also be calibrated more easily.
  • the arrangement is particularly suitable for a lithography system, in particular an EUV or DUV lithography system.
  • the arrangement can, however, also be designed to be suitable for a measuring system for optically measuring a lithography system or for another optical system.
  • microsystem is understood to mean those systems whose individual components have a size (maximum edge length) between 0.001 and 5 mm.
  • Another characteristic of microsystems is that they can be manufactured using semiconductor manufacturing methods. This includes in particular etching and spark erosion as well as the use of thin-film technologies (e.g. sputtering).
  • a mirror array is to be understood as an array of micromirrors.
  • Each micromirror can, for example, have a mirror area smaller than or equal to 5, 1 or 0.5 mm 2 .
  • a mirror array can have 32 x 32 or 64 x 64 mirrors.
  • a respective mirror is preferably set up to reflect work light of the lithography system (or other light within the optical system which has the arrangement) on its front side.
  • work light means that light which generates the structure on the substrate (in particular wafer). This can be EUV or DUV light.
  • the work light is the light that serves the main purpose of the optical system.
  • the optical system is, for example, rule as measuring system for the optical measurement of a lithography tool ⁇ formed, the work light is a light beam corresponding to the optical measurement.
  • a respective mirror is arranged to reflect the provided measurement ⁇ beam on its rear side.
  • the reflection can take place directly or indirectly on the back.
  • the provided measuring beam can be reflected on a section of a bearing arranged on the rear side of the mirror, in particular a bearing firmly connected to a surface of the rear side of the mirror (this as an example of an intermediate reflection).
  • the storage is used to tilt a respective mirror in order to change the tilt angle.
  • the light may un ⁇ indirectly impinge on the surface of the back of the mirror, ie without Re ⁇ flexion at an intermediate rear and reflecting surface ⁇ switched Riverge further component (such as storage).
  • the mirrors of the mirror array can be part of a facet mirror.
  • the facet mirror may be arranged in the illumination system of the lithography system is ⁇ .
  • the measurement beam light having a wavelength of 3000 nm to lOOnm before Trains t ⁇ 380-800 nm (visible light) or have from 800 to 1650 nm (near infrared range).
  • a light emitting diode (hereinafter "LED") or laser, for example the continuously tunable laser from TOPTICA Photonics AG, can be considered as the radiation source. It can be seen in embodiments exactly one radiation source per Microsystems, mirror module or facet mirror pre ⁇ .
  • a (possibly respective) sensor unit can be designed as a photodiode.
  • the tilt angle is the angle that results when the mirror (single ⁇ mirror) rotates about an axis which lies in, or substantially in the plane of the Spie ⁇ gel area. Usually two such axes are provided which perpendicular ⁇ fairly can relate to each other.
  • a first and / or second tilt angle is correspondingly measured by means of a respective sensor unit.
  • a radiation source (possibly a respective one) can be set up to generate the measuring beam with phase or frequency modulation. This may make the measurement unempfind ⁇ Licher against the introduction described noise.
  • the microsystem is a substrate
  • the mirror array is arranged on wel ⁇ chem
  • a respective level of the sub ⁇ strat is mounted tiltably.
  • Solid body joints can be provided for the purpose of storage.
  • the Festkör ⁇ pergelenke may each one hand on the substrate and on the other hand on a per ⁇ schreib mirror attached, in particular be formed integral with these.
  • two or more mirrors are preferably mounted on one and the same substrate ( monolithic substrate) such that they can be tilted.
  • the substrate may be made of a semi ⁇ conductor material.
  • the semiconductor material can comprise silicon and / or indium phosphide. Silicon is particularly suitable as a carrier material for electronic components, whereas indium phosphide is particularly suitable as a carrier material for optical components.
  • at least one conductor track for electrical current insbeson ⁇ particular to form an electrical integrated circuit
  • at least one light guide in particular for forming a photonic integrated scarf ⁇ tung
  • the one or more radiation sources au ⁇ ßerrenz the microsystem provided.
  • the one or more radiation sources are preferably additionally arranged outside a vacuum region of the arrangement or lithography system. LEDs and lasers as radiation sources often require replacement due to a defect. Since the beam source is now arranged outside of the microsystem or even outside of the vacuum area, access and thus replacement is made considerably easier.
  • the vacuum area means in particular that area within an EUV lithography system which has the beam path. This area (also known as the mini environment) must be kept particularly clean. In the vacuum range there is a pressure of 0.1 Pa, for example.
  • the microsystem has integrated optics which are set up to guide the provided measuring beam to a respective mirror.
  • An integrated optics is understood here to mean optics which have at least two photonic functional units (light coupling, light decoupling, radiation source, waveguide, beam splitter, intensity or phase modulators, filters, switches, etc.), which are realized in or on a substrate.
  • the functional units use light in the visible or near-infrared Be rich, as defined above, for or when fulfilling their respective function.
  • the functional units form part of a monolithic construction with the substrate.
  • the substrate can be that on which the mirror array is arranged.
  • the integrated optics are set up to guide the provided measuring beam towards the rear of a respective mirror.
  • the integrated optics are set up to guide the respectively reflected measuring beam or a signal generated as a function of this to the one or more sensor units.
  • the integrated optics preferably have at least one light guide, which the reflected measurement beam or the generated signal to the one or multiple sensor units.
  • the signal can furthermore be generated as a function of the measuring beam provided in each case.
  • the signal can be the time difference between the transmission of the provided measuring beam and the reception of the reflected measuring beam or a signal representing this time difference. This time difference can be determined in particular by measuring a wavelength difference between the measurement beam provided (with time-variable wavelength) and the reflected measurement beam, as explained in more detail below for the FMCW LIDAR method.
  • the signal can in particular be an interference signal between the provided and reflected measuring beam.
  • the microsystem has an integrated circuit which comprises the one or more sensor units.
  • the sensor units can advantageously be manufactured cost-effectively and in a space-saving manner as part of an integrated circuit.
  • the integration of the one or more sensor units in the microsystem avoids data transfer to the outside, which can be advantageous with regard to the data processing speed.
  • a control loop can thus be implemented in the microsystem itself, which tends to be less susceptible to interference than data transmission to an external circuit (based on the microsystem) for implementing the control loop.
  • An integrated circuit is understood to mean an electrical circuit that is applied to a substrate that has a semiconductor material, in particular silicon.
  • the electrical circuit and the substrate form a monolithic component.
  • the substrate can be that on which the mirror array is arranged.
  • the microsystem has a first and a second substrate one above the other.
  • the first substrate contains the integrated optics, the second substrate the integrated circuit.
  • the mirror array can be arranged on the first or second substrate, ie its mirrors are attached to the first or second substrate such that they can be tilted.
  • the mirror array is preferably on the first substrate and the second substrate is below the first Arranged substrate. In this case, a respective reflected measuring beam or the generated signal is transmitted through a respective opening (light entry area) in the first substrate to the second substrate and detected there by a respective sensor unit.
  • the microsystem comprises a substrate which has both the integrated optics and the integrated circuit. That is, the substrate forms a monolithic component with the optical functional units and the electrical circuit ⁇ rule.
  • the one or more Sensorein ⁇ units provided outside of the micro system.
  • the radiation source is adapted to stand by the measuring beam with a wavelength which ated over time vari ⁇ , wherein a respective mirror one or more filters are associated which are adapted to the reflected measuring beams, or it he ⁇ witnessed signals passing ausschheßhch in a predetermined Wellenin mechanicallassbe ⁇ reaching to the one or more sensor units, wherein the wavelength transmittance regions of the filters differ from each other.
  • the tilt angle of the mirror assigned to the sensor units or light entry areas can be determined.
  • the microsystem has a multiplexer, which is set up to multiplex the reflected measurement beams or signals generated therefrom onto a light guide, and a demultiplexer is also provided (in particular outside the microsystem), which is set up for this purpose to demultiplex the measurement beams or signals multiplexed on the light guide.
  • the signaling connection of the microsystem to its environment is accordingly simplified.
  • the light guide is connected to a sensor unit which detects the multiplexed measuring beam or the multiplexed signal.
  • the sensor unit can simply be arranged outside the microsystem, and possibly outside the vacuum area.
  • the one or more sensor units are set up to detect the tilt angle of a respective mirror as a function of a deflection of the reflected measuring beam with respect to the provided measuring beam.
  • the sensor units are arranged at different positions in a plane below a respective mirror. Depending on the tilt angle, the reflected measuring beam or the generated signal - depending on its center of gravity - falls on another sensor unit.
  • the sensor units can be provided in the form of a CCD (charge coupled device - “CCD”) image sensor. Due to the large number of sensor units that are available, the tilt angle can be recorded comparatively precisely.
  • CCD charge coupled device - “CCD”
  • the microsystem has a first substrate with several light entry areas and a second substrate with the several sensor units, wherein the several light entry areas are set up to guide the reflected measuring beam to the several sensor units.
  • the light entry areas can be designed as openings, glass inserts, glass vias and / or grating couplers (grating couplers) in the first substrate.
  • light guides can be provided in the first substrate, which light-conductively connect a respective light entry area to a respective sensor unit in the second substrate.
  • the first and second substrates can be arranged one above the other and adjacent to one another.
  • the light guides can be designed as integrated optics in the first substrate, the sensor units as integrated circuits in the second substrate.
  • the plurality of light entry regions have filters with different wavelength transmission regions.
  • the multiplexing described above can be implemented in a simple manner: Different channels are provided by means of the filters. The aforementioned focus of the light intensity distribution and thus the tilt angle of the corresponding mirror can be determined from the light intensity or signal strength per channel.
  • the one or more sensor units are set up to detect the tilt angle of a respective mirror with the aid of a distance measurement as a function of the provided and reflected measuring beam.
  • the distance measurement - in contrast to the detection of the deflection of the measuring beam - is based on the measurement of signal propagation times.
  • the distance measurement is preferably carried out between at least two (preferably three) points on the rear of the mirror (in particular the surface of the rear of the mirror) and a reference on the substrate.
  • the two points can in particular lie in corners of the rear of the mirror.
  • a measurement can often be carried out better here than in the middle of the rear of the mirror, because this is usually carried out from storage to tiltable bracket of the mirror (in particular in the form of one or more solid joints) occupied and is therefore less accessible for a reflection of the measuring beam.
  • the rear side of the mirror can be roughened in the area of a respective point in order to allow a (partially diffuse) reflection of the measuring beam provided in an assigned light entry area or in an assigned sensor unit.
  • the one or more sensor units are set up to carry out the distance measurement in accordance with an FMCW LIDAR method.
  • FMCW Frequency-Modulated Continuous-Wave (German: Frequency-modulated continuous wave signal) and describes the distance measurement by comparing a frequency-modulated transmission signal with an echo reflected from a target object (here: the back of the mirror).
  • a frequency comparison of the transmission signal and echo at a given point in time can be carried out more easily in terms of signal technology than simply measuring the transit time between sending the transmission signal and receiving the echo.
  • LIDAR Light Imaging Detection and Ranging and means the scanning of target objects with the help of light.
  • the FMCW method is carried out here with the aid of light as a transmission signal.
  • the frequency or wavelength comparison can be accomplished for example by interferometry.
  • the FMCW-LID AR method is known and for example in Vasilyev, Arseny, The optoelectronic swept-frequency laser and its apphcations in ranging, three-dimensional imaging, an raw ⁇ heam combining of chirped-seed amplifiers. Dissertation (Ph.D. Thesis), California Institute of Technology, 2013. described in detail.
  • FIG. 1A shows a schematic view of an exemplary embodiment of an EUV lithography system
  • FIG. 1B shows a schematic view of an exemplary embodiment of a DUV lithography system
  • FIG. 2A shows schematically in a top view an optical arrangement for a lithography system according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 2B shows a section II ⁇ I from FIG. 2A;
  • 3A shows schematically in a top view an optical arrangement according to a second exemplary embodiment;
  • FIG. 3B shows a section III-III from FIG. 3A
  • FIG. 4 shows in a plan view an optical arrangement according to a third exemplary embodiment
  • FIG. 5A shows schematically in a plan view an optical arrangement according to a fourth exemplary embodiment
  • Fig. 5B shows a section V-V from Fig. 5A
  • Fig. 8 shows according to a top view of an optical arrangement fifth embodiment ⁇ approximately, for example
  • FIG. 9A shows schematically in a plan view a microsystem from FIG. 8;
  • FIG. 9B shows a section IC ⁇ C from FIG. 9A
  • FIG. 10A shows schematically in a top view a microsystem according to a further exemplary embodiment
  • Fig. 10B shows a section X-X from Fig. 10A
  • FIG. 11 shows parts of an FMCW-LID AR method
  • FIG. 12 shows the arrangement from FIG. 8 according to a variant using several microsystems according to FIGS. 10A and B and the FMCW-LIDAR method according to FIG. 11.
  • Fig. 1A is a schematic view of an EUV lithography apparatus 100A, which includes a beam shaping ungs- and illumination system 102 and a projection system 104 ⁇ .
  • EUV stands for "extreme ultraviolet” (Engl .: extreme ultraviolet, EUV), and denotes a wavelength of the working light between 0, 1 nm and 30 nm.
  • the beam shaping and illumination system 102 and the Pro ⁇ jetechnischssystem 104 are each in a not shown vacuum housing, each vacuum housing by means of a not shown Eva ⁇ is evacuated ku réellesvortechnik seen ⁇ .
  • the vacuum enclosures are surrounded by a non-illustrated machine room, in which the drive devices for mechanical processes or adjusting optical elemen ⁇ th are provided. Furthermore, electrical controls and derglei ⁇ chen may be provided in the engine room.
  • the EUV lithography system 100A has an EUV radiation source 106A.
  • EUV radiation source 106A for example, a plasma source (or Syn ⁇ chrotron) can be provided, which radiation 108A in the EUV range (extremely ult ⁇ ravioletter area), thus for example in the wavelength range of 5 nm to 20 nm, emits.
  • the EUV radiation 108A is bundled in the beam shaping and lighting system 102 and the desired operating length is filtered out of the EUV radiation 108A.
  • He testified ⁇ EUV radiation 108A has a relatively low transmissivity by air, which is why the beam guide spaces in the beam shaping and lighting ⁇ processing system 102 and projection system 104 are evacuated by the EUV radiation source 106A.
  • the beam shaping and illumination system 102 shown in FIG. 1A has five mirrors 110, 112, 114, 116, 118. After passing through the beam shaping and lighting system 102, the EUV radiation 108A is directed onto a photo mask (EngU reticle) 120.
  • the photo mask 120 is also designed as a reflective optical element and can be used outside the systems 102,
  • the EUV radiation 108A can be directed to the photo mask 120 122 by means of a Spie ⁇ gels.
  • the photomask 120 has a structure which is imaged on a wafer 124 or the like in reduced form by means of the projection system 104.
  • the projection system 104 (also referred to as a projection objective) has six mirrors M1 to M6 for imaging the photomask 120 on the wafer 124.
  • individual mirrors Ml can symmet ⁇ driven to an optical axis 126 of projection system 104 may be arranged to M6 of the projection system 104th
  • the number of mirrors M1 to M6 of the EUV lithography system 100A is not limited to the number shown. More or fewer mirrors M1 to M6 can also be provided. Ren the width ⁇ ⁇ mung the mirrors Ml to M6 curved usually at its front side for Strahlfor.
  • Fig. 1B is a schematic view of a DUV lithography system 100B which includes a beam shaping and illumination system 102 and a projection system 104 ⁇ .
  • DUV stands for "deep ultraviolet” (Engl .: deep ultra violet DUV) and refers to a wavelength of the Ulhchts between 30 nm and 250 nm
  • the beam shaping and illumination system 102 and the system 104 may projek ⁇ tion -.
  • As already described with reference 1A described - be arranged in a vacuum housing and / or surrounded by a machine room with corre ⁇ sponding drive devices.
  • the DUV lithography system 100B has a DUV radiation source 106B.
  • DUV radiation source 106B may be provided, for example, an ArF excimer laser, which radiation 108B advantage in the DUV range, for example at 193 nm emit ⁇ .
  • the beam shaping and illumination system 102 shown in FIG. 1B guides the DUV radiation 108B onto a photo mask 120.
  • the photo mask 120 is designed as a transmissive optical element and can be arranged outside the systems 102, 104.
  • the photomask 120 has a structure which is by means of the projection system 104 onto a wafer 124 or reduced derglei ⁇ chen formed from.
  • the projection system 104 has a plurality of lenses 128 and / or mirrors 130 for imaging the photomask 120 on the wafer 124.
  • individual lenses 128 and / or mirror 130 may be of the projection system 104 disposed symmetrically about ei ⁇ ner optical axis 126 of the projection system 104th
  • the number of lenses 128 and mirrors 130 of the DUV lithography system 100B is not limited to the number shown. More or fewer lenses 128 and / or mirrors 130 can also be provided.
  • the mirrors 130 are generally curved on their front side for beam shaping.
  • An air gap between the last lens 128 and the wafer 124 can be replaced by a liquid medium 132 which has a refractive index> 1.
  • the liquid medium 132 can be ultrapure water, for example.
  • a sol ⁇ cher structure is referred to as immersion lithography and has a higher resolution photolithography on.
  • the medium 132 can also be referred to as an immersion liquid.
  • FIG. 2A schematically shows a top view of an optical assembly 200 ge ⁇ Frankfurtss a first embodiment.
  • FIG. 2B shows a section ILII from FIG. 2A.
  • the arrangement 200 can be used, for example, in one of the lithography systems 100A, 100B.
  • the optical arrangement 200 comprises one or more microsystems 202, only one of which is shown in the exemplary embodiment.
  • the microsystem 202 comprises a mirror array 204 with a multiplicity of mirrors 206.
  • the mirrors 206 2A are shown in FIG. Dash-dotted lines, in order to release the view of structures un ⁇ terrenz a respective mirror 206.
  • the mirrors 206 are arranged in a field-like manner, that is to say in a plane which can be flat or (also multiple) curved.
  • the mirrors 206 can be arranged in rows and columns, in particular in such a way that they occupy a square area.
  • 32 ⁇ 32 or 64 ⁇ 64 mirrors 206 can be provided per microsystem 200.
  • a microsystem 202 designed in this way can also be referred to as a “brick”.
  • the mirror surface 208 (hereinafter also “front side”) of a respective mirror 216 can for example be less than or equal to 5, 1 or 0.5 mm 2 .
  • a respective mirror 206 reflects part of the work light 108A, 108B during an exposure process in the lithography system 100A, 100B.
  • Several hundred of the microsystems 202 can be combined to form a unit, for example a facet mirror 118 (see FIG. 1A) within the lighting system 102.
  • Next 202 includes a flat monolithic substrate, the microsystem 210.
  • “monolithic” means that it is manufactured as an integral component or einkristalhnes ge ⁇ .
  • the substrate 210 is made of semiconductor material, for example silicon.
  • the mirror array 204 is arranged on the substrate 210.
  • a jeweili ⁇ ger mirror 206 212 using a mounting on the substrate 210 can be tilted ge ⁇ superimposed.
  • the mounting 212 can have one or more solid-state gels .
  • the tilting can preferably take place about two mutually perpendicular axes x, y.
  • the x of the axles, y plane spanned is preferred (corresponding to the ne Textilebe ⁇ in Fig. 2A) parallel to the main extension plane of the substrate 210 is oriented.
  • SPIE shown on the left in Fig. 2B ⁇ gel 206 is shown in a tilted by a tilt angle a to the c-axis position.
  • One or more actuators 214 are provided for tilting a respective mirror 206 about the axes x, y.
  • a respective actuator 214 can be composed of two combs 216, 218, one comb 216 on the substrate 210 and the other comb 218 on a rear side 220 of the mirror 206, in particular a surface 219 of the rear side 220 of the mirror 206 being arranged .
  • the combs 216, 218 intermesh. The depth of engagement is determined by the electrical charge of the combs 216, 218.
  • the relationship between the depth of engagement and the geometric arrangement of the actuators 214 on the rear side 220 of the mirror 206 result in the tilt angle a about the c-axis and a tilt angle not shown about the y-axis.
  • the actuators 214 are accordingly designed to be capacitive. However, other types of control are also conceivable, for example with the aid of Lorentz actuators.
  • the substrate 210 has a plurality of radiation sources 222, specifically preferably one radiation source 222 per mirror 206.
  • the radiation sources 222 are embodied, for example, as LEDs.
  • Each radiation source 222 generates a measuring beam 224.
  • the measuring beam 224 can comprise light in the visible spectrum or near-infrared spectrum.
  • the radiation source 222 can be followed by optics 226, for example a lens, which modify the measuring beam 224.
  • the modified measuring beam 224 hits a section 228 of the bearing 212 and is reflected by this.
  • the section 228 is firmly connected to the surface 219 of the rear side 220 of the mirror 206, so it follows its tilting exactly.
  • the reflected measuring beam is designated by 224 '.
  • the reflection of the measuring beam 224 on the section 228 of the mounting 212 results in an indirect reflection of the measuring beam 224 on the rear side 220 of the mirror 206.
  • sensor units 230 are arranged around a respective radiation source 222.
  • the sensor units 230 can be designed as photodiodes.
  • the measuring beam 224 ′ Depending on which sensor unit 230 the measuring beam 224 ′ impinges on, its deflection and thus the tilt angle ⁇ of the mirror 206 can be inferred. If the measuring beam 224 ′ has a finite extent, for example a Gaussian profile, so can the basis of the ratios of incident fractions of the measuring beam 224 'will he averages ⁇ in the sensor units 230, the tilt angle of the mirror 206, as already explained above (focus).
  • the measuring beam 224 ′ has a finite extent, for example a Gaussian profile, so can the basis of the ratios of incident fractions of the measuring beam 224 'will he averages ⁇ in the sensor units 230, the tilt angle of the mirror 206, as already explained above (focus).
  • four sensor units 230 can be provided, which are arranged in quadrants around the radiation source 222. A more precise detection of the deflection of the measuring beam 224 'and thus the tilt angle a can be achieved if an imaging CCD or CMOS chip with a large number of sensor units 230, for example several hundred or several thousand, is used.
  • the determination of the tilting angle a can using a microprocessor 232 he ⁇ follow.
  • Storage means such as ROM, RAM, EEPROM or flash memory, can be assigned to the microprocessor 232.
  • the microprocessor 232 regulates the mirror 206 as a function of setpoint tilt angles and actual tilt angles.
  • the microprocessor receives the nominal tilt angle from a central control unit of the lithography system 100A, 100B.
  • the microprocessor 232 is connected to the sensor units 230 for signaling purposes. From the riding provided by this be ⁇ sensor signals this, calculated in dependence on the heavy ⁇ point of the reflected measurement beam 224 'produce the microprocessor 232, the actual -Kippwinkel.
  • the microprocessor 232 including the storage means can also be arranged on the substrate 210, as shown.
  • microsystem 202 all components of microsystem 202 (with the exception of substrate 210 itself), ie mirrors 206, bearings 212, actuators 214, radiation source 222, sensor units 230 and / or microprocessor 232 including storage means, are manufactured using microsystem technology.
  • methods are semiconductor manufacturing such as etching and spark erosion and the United ⁇ contact of thin film technologies (. Sputtering for example) are used.
  • the ge ⁇ called individual components each have a size (maximum edge length) between 0.001 and 5 mm or smaller.
  • the semiconductor material of the substrate 210 is used in this first embodiment, as a substrate for an integrated circuit 234, which the radiation sources 222, sensor units 230 and, if necessary combs 216 of the actuators 214 and / or the microprocessor 232, including Sp Eicher forward part as an integrated component ⁇ comprises.
  • FIG. 3A shows specific ⁇ schematically in a plan view of an optical assembly 200 according to a second embodiment.
  • FIG. 3B shows a section III-III from FIG. 3A.
  • Figure 3A shows first substrate 300 which is a semiconductor material, e.g. Indium phosphide. This serves as a carrier material for an integrated optic 302.
  • the integrated optic 302 comprises a light guide 304, light exit areas 306 and light entry areas 307.
  • the (integrated) light guide 304 is connected to a radiation source 310 outside the microsystem 202 in a light-conducting manner via a connection 309.
  • an optical fiber cable 312 or the like is provided, which is connected to the connector 309.
  • the radiation source 310 generates light in the visible or near-infrared range.
  • the integrated Op ⁇ tik 302 more of the light guide 304th These each connect a subset of the light exit areas 306 to a respective connection 309.
  • the light exit areas 306 are each connected in a highly conductive manner to the light guide 304, which provides light L to them.
  • Each of the light exit portions 306 can be followed by 314, for example, a lens which is ready the measuring beam ⁇ 224 and articulated to the section 228 of the storage 212th The reflected at the portion 228 of the measuring beam 224 'falls as a function of the tilt angle a of one of the light entry areas 307.
  • the second substrate 210 is provided below the first substrate 300.
  • the integrated circuit 210 here has no radiation source 222.
  • the sensor units 230 are connected to the light entry areas 307 of the first substrate 300 in a light-conducting manner.
  • the microprocessor 232 is connected with the aid of electrical vias 316 (EngL vias) through the first substrate 210 with the actuators 214 or these amplifiers connected upstream (not shown) in terms of signals.
  • the microprocessor 232 determines the tilt angle ⁇ of a respective mirror 206 (Gaussian intensity distribution and focus determination, as explained above). The regulation of the tilt angle a thus takes place in the microsystem 202 as in the exemplary embodiment according to FIGS. 2A and 2B.
  • a single substrate could be provided, which has both the integrated optics 302 and the integrated circuit 234.
  • Fig. 4 shows a plan view of an optical arrangement 200 according to a third embodiment, as seen in a section from one of the lithography systems 100A, 100B.
  • Each mirror module 400 in turn has a multiplicity of microsystems 202 as described in connection with FIGS. 3A and 3B.
  • a respective mirror module 400 can have between 2 and 1000 microsystems 202.
  • Each mirror module 400 or all mirror modules 400 are supplied with light L by a single radiation source 310.
  • the radiation source 310 may be as in Fig. 4 embodiment shown, not only outside of the facet mirror 118, but outside of this comprehensive vacuum region 402 angeord ⁇ net.
  • a housing delimiting the vacuum region 402 from the rest of the lithography system 100A is denoted by 404.
  • the light L generated by the radiation source 310 is guided from outside to inside the vacuum region 402 with the aid of an interface 406 (VFT - Vacuum Feedthrough).
  • the light L is distributed to the microsystems 202 by means of light guides 408.
  • There may be just one channel to be (play, in ⁇ in the form of an optical fiber cable) is provided 410, which the
  • Interface 406 with all microsystems 202 or part of microsystems 202 of the facet mirror 118 or the mirror modules 400 or a respective mirror module 400 connects in a highly conductive manner.
  • the tilt angle regulation can again take place within each microsystem 202 for the mirrors 206 encompassed by it, in particular with the aid of a respective microprocessor 232.
  • FIG. 5A schematically shows a top view of an optical assembly 200 (into ⁇ particular for the lithography tools 100A, 100B) according to a fourth embodiment.
  • FIG. 5B shows a section VV from FIG. 5A.
  • the radiation source 310 generates light L and thus the measuring beam 224 with a time-variable wavelength (also referred to as “chirp”).
  • FIG. 6 shows such a light L by way of example. There with t is the time and with l the wavelength of the light designated. The change in the wavelength l over time corresponds to a sawtooth signal here. However, any other signal shapes are conceivable.
  • a different optical filter 308 is connected upstream of each of the light entry areas 307. Accordingly, there are four filters 308-1 to 308-4, 308-5 to 308-n (where "n” is the total number of filters 308 per microsystem 202) etc. per light exit area 306 or lens 314-1, 314-2, 314-m (where “m” is the total number of light exit areas 306 or lenses 314 per microsystem 202) and mirrors 206-1, 206-k (where “k” is the total number of mirrors 206 per microsystem 202 ) provided, which differ in terms of their wavelength range.
  • the wavelength transmittance regions are shown in Fig. 6 and designated by W308-1 to W308-. 11
  • the actual wavelength Xi St of the light L is known at a particular point in time t.
  • the radiation source 310 can have the structure shown in FIG. 7.
  • Light L generated by a tunable laser 700 is split. A portion thereof is provided to the one or more microsystems 202. Another part of the light L is passed through a Mach-Zehnder interferometer 702 and then strikes a photodiode 704, which in turn is connected to evaluation electronics 706. Another part of the light L strikes an optical filter 708, which only allows light of a predetermined wavelength lo through. The transmitted light strikes a photodiode 710, which in turn is connected to the evaluation electronics 706.
  • the evaluation electronics 706 integrates the change in the length l of the light L measured with the aid of the photodiode 704 over time. With lo at a certain point in time as a reference, the evaluation electronics can output the actual wavelength Ai st at any point in time t.
  • the actual length l I is made available to the microprocessor 232 (see FIG. 5B) of a respective microsystem 202.
  • the microprocessor 232 then receives an (electrical) signal from the sensor units 230 (see FIG. 5B) in the period t1 to t2 (see FIG. 6), it can, on the basis of the knowledge of the actual wavelength e Xi St, easily deduce the sensor unit 230 (not shown because it is hidden) assigned to the filter 308-1 as the one on which the currently reflected measuring beam 224 'has impinged.
  • a signal in the time period ts to U means that the measuring beam 224 'has hit the sensor unit 230-2 assigned to the filter 308-2. If the actual intensity of the reflected measuring beam 224 '(center of gravity) is also detected and evaluated, the actual tilt angle a can be determined in each case. This type of circuit allows rapid control of the tilt angle.
  • the microprocessor 232 requires a ⁇ To record information, which allows a mapping of the emp ⁇ from the sensor units 230 captured signals to a mirror jeweihgen 206th This can be done example ⁇ characterized in that the signals for a jeweihgen mirror 206 ter Kunststofflichen on un ⁇ channels are transmitted to the microprocessor 232 (one for each mirror 206).
  • a micro ⁇ system 202 accumulated wavelength passbands W308-1 to W308 n the entire available bandwidth of light L covers (as viewed in Fig. 6 illustrates).
  • the microprocessor 232 does not require the above be ⁇ required additional information.
  • Fig. 8 shows a top view of an arrangement 200 according to a fifth operation example from ⁇ seen 100B such as in a section of one of the Lithographieanla ⁇ gen 100A.
  • the rays ⁇ shown in Fig. 7 finds source 310 application.
  • This supplies microsystems 202 in a plurality of modules 400 of a facetted game gel 118 with light L via an interface 406, as was described in connection with FIG. 4.
  • the wavelength of the light L changes over time t.
  • the microsystems 202 have the structure described below for such a system in FIGS. 9A and 9B.
  • 9A schematically shows a plan view.
  • FIG. 9B shows a section IC ⁇ C from FIG. 9A.
  • the microsystem 202 has the substrate 300 described in FIGS. 5A and 5B with the integrated optics 302.
  • the microsystem 202 preferably does not have a substrate 210 with an integrated electrical circuit 234.
  • the integrated optical system 302 includes, going beyond those described for FIGS. 5A and 5B components, a light guide 900, which the light L towards passes 'of the re ⁇ inflected measuring beam 224' from the light entrance regions 307 to a port 902 on the substrate 300.
  • a light guide 900 which the light L towards passes 'of the re ⁇ inflected measuring beam 224' from the light entrance regions 307 to a port 902 on the substrate 300.
  • the light L 'to an optical fiber cable (not shown) or the like, and passed as 8 ge ⁇ shows in Fig., Led to an interface 800 to the housing 404.
  • several light guides 900 are provided, each of which guides light L 'from a subset of the light entry regions 307 to a respective connection 902 (not shown).
  • the light inlet portions 307 including filters 308- 1 to 308-n as shown in the embodiment according to FIG.
  • the light L 'from one module 400 is send umfas ⁇ several microsystems (such as in the form of an optical fiber cable) guided exactly 202 via a channel 802 to the interface 800th That the light L 'of microsystems 202 of multiple modules 400, or even the light L' of microsystems 202 all modules 400, so the Fa ⁇ cettenspiegels 118 in total, exactly one channel is sent 802 to the interface 800 may alternatively be provided.
  • the interface 800 is followed by a sensor unit 804 on which the light L 'impinges.
  • An electrical signal generated by the sensor unit 804 is amplified in an amplifier 806 and made available to a control and evaluation unit 810 by means of an analog-digital converter 808.
  • the control and evaluation unit 810 is designed as a microprocessor, in particular programmable logic or ASIC (Application Specific Interated Circuit), and can have suitable storage means such as ROM, RAM, etc.
  • the control and evaluation unit 810 is further connected sig ⁇ naltechnisch with the radiation source 310th From this, the control and evaluation unit obtains 810 the actual wavelength of the Xi St at any given time t the emitted light L.
  • control and evaluation unit 810 can be set up to control the actuators 214 in order to set the target tilt angle a S0 n of a respective mirror 206.
  • N can be the target -Kippwinkel a S0 just ⁇ if a respective actuator 214 (not shown) by means of optical waveguides provided - are provided.
  • the components 804, 806, 808 and 810 are all arranged outside the vacuum ⁇ range 402nd
  • the horse provided by the components 804, 806, 808 and 810 be ⁇ functions can also be realized by another circuit; the one shown here is purely exemplary.
  • parts of the evaluation unit 810 can be implemented in analog rather than digital.
  • FIG. 10A schematically shows a top view of a microsystem 202 (insbesonde re ⁇ for the lithography tools 100A, 100B) according to the fifth embodiment ⁇ approximately example.
  • FIG. 10B shows a section XX from FIG. 10A.
  • the structure corresponds to that from FIGS. 5A and 5B, the substrate 1000 corresponding to the substrate 300 from FIGS. 5A and 5B, but with the difference that light exit and light entry areas 1002 (for example in the form of a grating coupler or grating coupler) are provided. These are sorted ⁇ wells provided underneath edge portions 1004, the mirror 206 in the substrate 1000 and part of the integrated optics 302. A respective light from ⁇ baums- and light entry region 1002 is from the feed by means of the light guide 304, light L a measuring beam 224. which at the edge area 1004 is reflected back in the light exit and light entry areas 1002. The reflected measuring beam 224 ′ is shown in FIG. 10B almost congruently with the measuring beam 224.
  • light exit and light entry areas 1002 for example in the form of a grating coupler or grating coupler
  • the edge areas 1004 form a part of the surface 219 of the back side 220 of the mirror 206.
  • a direct reflection is performed of the measurement beam 224 at the back 220 of the mirror 206th
  • the edge areas 1004 or the surface 219 can be roughened det to scatter the measuring beam 224 somewhat. As a result, the reflected measuring beam 224 ′ at the light exit and light entry areas 1002 can be better detected.
  • the reflected measuring beam 224 ' is coupled back into the light guide 304 or another light guide 900 (the light returned in the light guide is labeled L') via the light exit and light entry area 1002 and into the sensor unit 1200 (see FIG. 12) the light L is optically superimposed.
  • the output light L is provided at the sensor unit 1200 by means of a connection 1202 (see FIG. 12) from the radiation source 310.
  • the distance Ai, A2 between a respective light exit and light entry area 1002 and a respective edge area 1004 can be determined from the interference signal using the FMCW LIDAR method.
  • a circulator (not shown) is provided which couples the light L' out of the light guide 304 towards the sensor unit 1200.
  • the light L of the measuring beam 224 has a wavelength l or a corresponding frequency which changes over the time t.
  • the reflected measuring beam 224 '(i.e. the echo) has - due to the signal transit time to the respective edge area 1004 and back - at the light exit and light entry area 1002 a different wavelength or frequency than that at the same point in time ti at the light exit and light entry area 1002 exiting measuring beam 224.
  • the wavelength difference A1 or frequency difference is determined with the aid of the aforementioned interference signal.
  • the signal transit time and thus the distance Ai, A2 is calculated from the wavelength difference A1 or frequency difference.
  • a phase difference between the emitted and reflected measuring beam 224, 224 ′ is additionally or alternatively measured and used when determining the distance Ai, A2. If three or more of the light output ⁇ and light entrance region 1002 per mirror 206 (in this example four) provided the tilt angle can be exactly a ⁇ be true. Apart from the different detection of the
  • Tilt angle ⁇ of a respective mirror 206 the embodiments described above for the embodiment according to FIGS. 10A and 10B apply accordingly.
  • FIGS. 10A and 10B can particularly advantageously be combined with those exemplary embodiments which provide a radiation source 310 that can be tuned through, because these already provide the light L required for the FMCW LIDAR process with a time-dependent wavelength or frequency.
  • FIG. This shows the modifi ed ⁇ representation of Fig. 8.
  • a sensor unit 1200 is provided which detects the multiplexed signal from the light exit ⁇ and light entry regions 1002nd

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Abstract

Optische Anordnung (200) für eine Lithographieanlage (100A, 100B), aufweisend ein Mikrosystem (202) mit einem Spiegelarray (204), wobei ein jeweiliger Spiegel (206) des Spiegelarrays (204) dazu eingerichtet ist, Arbeitslicht (108A, 108B) der Lithographieanlage (100A, 100B) an seiner Vorderseite (208) sowie einen Mess¬ strahl (L, 224) an seiner Rückseite (220) zu reflektieren, eine oder mehrere Strahlenquellen (226, 310), welche außerhalb des Mikrosystems (202) vorgesehen und dazu eingerichtet sind, den je weihgen Messstrahl (L, 224) bereitzustellen, und eine oder mehrere Sensoreinheiten (230, 804, 1200), welche dazu eingerich¬ tet sind, einen Kippwinkel (a) eines jeweiligen Spiegels (206) in Abhängigkeit des jeweils reflektierten Messstrahls (L', 224') zu erfassen.

Description

OPTISCHE ANORDNUNG UND LITHOGRAPHIEANLAGE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Anordnung und eine Lithogra phieanlage.
Der Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 2019 204 165.5 wird durch Bezug nahme vollumfänglich mit einbezogen.
Die Mikrolithographie wird zur HersteUung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithogra- phieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Be leuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird mittels des Projektions systems auf ein mit einer hchtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispiels weise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtemp findliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
In für den EUV-Bereich ausgelegten Lithographieanlagen, d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässi- ger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbil dungsprozess verwendet.
Es ist bekannt, in dem Beleuchtungssystem F acettenspiegel einzusetzen, um das EUV-Licht geeignet zu formen und zur Maske zu leiten. Ein solcher Facetten spiegel umfasst eine Vielzahl von Einzelspiegeln.
Um zunehmend kleinere Strukturen auf dem Substrat (beispielsweise Silizium wafer) fertigen können, ist es wünschenswert, die Anzahl der Einzelspiegel zu erhöhen und gleichzeitig deren Größe zu reduzieren. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Einzelspiegel als Mikrosysteme (EngL MEMS oder Micro- Electro-Mechanical Systems) gefertigt werden. Jeder Einzelspiegel ist um zwei zueinander senkrecht stehende Achsen mittels Aktuatoren verkippbar. Um entsprechende Kippwinkel geeignet regeln zu kön nen, sind Sensoren vorgesehen, welche den jeweiligen Ist-Kippwinkel erfassen. Insoweit ist es bekannt, kapazitive Sensoren zu verwenden.
Insbesondere in EUV-Systemen stellt jedoch die Erzielung eines für die Regelung der Kippwinkel geeigneten Signal-Rausch-Verhältnisses eine Schwierigkeit dar. Denn EUV-Strahlenquellen erzeugen das EUV-Licht in Pulsgruppen (Engl.: bursts). Die Pulsgruppen treten mit einer Frequenz von etwa 50 bis 100 Hz auf. Pulse innerhalb einer jeweiligen Pulsgruppe haben eine Frequenz von um die 100 kHz. Die dabei auftretenden elektrischen Felder sorgen für unerwünschte Störungen in dem Frequenzbereich, welcher für die Regelung mittels kapazitiver Sensoren relevant ist.
Hinzu kommt, dass auch eine Vielzahl anderer Komponenten im Nahbereich der Sensoren kapazitiv arbeitet. Die Fertigung der Facettenspiegel als Mikrosystem und die damit verbundene weitere Annährung der Komponenten verstärkt die kapazitive Wechselwirkung nachteilig weiter.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte optische Anordnung und eine verbesserte Lithographieanlage bereitzustellen.
Demgemäß wird eine optische Anordnung für eine Lithographieanlage vorge schlagen. Diese umfasst:
ein Mikrosystem mit einem Spiegelarray, wobei ein jeweiliger Spiegel des Spiegelarrays dazu eingerichtet ist, Arbeitshcht der Lithographieanlage an sei ner Vorderseite sowie einen Messstrahl an seiner Rückseite zu reflektieren,
eine oder mehrere Strahlenquellen, welche dazu eingerichtet sind, den je weiligen Messstrahl bereitzustellen, und
eine oder mehrere Sensoreinheiten, welche dazu eingerichtet sind, einen Kippwinkel eines jeweiligen Spiegels in Abhängigkeit des jeweils reflektierten Messstrahls zu erfassen. Indem der Kippwinkel mithilfe eines Messstrahls erfasst wird, wird der Kipp winkel auf optischem - und nicht kapazitivem - Wege und entsprechend in einer anderen (Regelungs-)Domäne erfasst. Das Signal-Rausch-Verhältnis wird dadurch verbessert und die Empfindlichkeit gegenüber elektrischen Störungen vermindert. Ferner ist mit optischen Messsystemen eine höhere Genauigkeit er zielbar als mit kapazitiven, was insbesondere im Hinblick auf die miniaturisier ten Strukturen des Mikrosystems vorteilhaft ist. Schließlich lassen sich optische Systeme auch einfacher kalibrieren.
Die Anordnung ist insbesondere für eine Lithographieanlage, insb. EUV- oder DUV-Lithographieanlage, geeignet. Die Anordnung kann aber auch für ein Mess system zum optischen Vermessen einer Lithographieanlage oder für ein sonstiges optisches System geeignet ausgebildet sein.
Unter einem Mikrosystem werden vorliegend solche Systeme verstanden, deren Einzelkomponenten eine Größe (maximale Kantenlänge) zwischen 0,001 und 5 mm besitzen. Kennzeichnend für Mikrosysteme ist weiter, dass sie nach Metho den der Halbleiterfertigung hergestellt werden können. Hierzu gehören insbe sondere das Ätzen und Funkenerodieren sowie das Verwenden von Dünnschicht technologien (bspw. Sputtern).
Unter einem Spiegelarray ist ein Feld von Mikrospiegeln zu verstehen. Jeder Mikrospiegel kann bspw. eine Spiegelfläche kleiner oder gleich 5, 1 oder 0,5 mm2 aufweisen. Beispielsweise kann ein Spiegelarray 32 x 32 oder 64 x 64 Spiegel aufweisen.
Ein jeweiliger Spiegel ist bevorzugt dazu eingerichtet, Arbeitslicht der Lithogra phieanlage (oder sonstiges Licht innerhalb des optischen Systems, welches die Anordnung aufweist) an seiner Vorderseite zu reflektieren. Mit Arbeitslicht ist im Zusammenhang mit einer Lithographieanlage dasjenige Licht gemeint, wel ches die Struktur auf dem Substrat (insbesondere Wafer) erzeugt. Es kann sich hierbei um EUV- oder DUV- Licht handeln. Im Fall eines anderen optischen Sys- tems ist das Arbeitslicht dasjenige Licht, welches dem Hauptzweck des optischen Systems dient. Ist das optische System beispielsweise als Messsystem zur opti¬ schen Vermessung einer Lithographieanlage ausgebildet, so ist das Arbeitslicht ein entsprechender Lichtstrahl zur optischen Vermessung.
Ferner ist ein jeweiliger Spiegel dazu eingerichtet, den bereitgestellten Mess¬ strahl an seiner Rückseite zu reflektieren. Die Reflexion kann mittelbar oder unmittelbar an der Rückseite geschehen. Insbesondere kann der bereitgestellte Messstrahl an einem Abschnitt einer an der Rückseite des Spiegels angeordneten Lagerung, insbesondere einer mit einer Oberfläche der Rückseite des Spiegels fest verbundenen Lagerung, reflektiert werden (dies als Beispiel einer mittelba¬ ren Reflexion). Die Lagerung dient der Verkippung eines jeweihgen Spiegels zwecks Änderns des Kippwinkels. Alternativ oder zusätzlich kann das Licht un¬ mittelbar auf der Oberfläche der Rückseite des Spiegels auftreffen, also ohne Re¬ flexion an einer zwischen Rückseite und reflektierenden Oberfläche zwischenge¬ schalteten weiteren Komponente (wie etwa der Lagerung).
Die Spiegel des Spiegelarrays können Bestandteil eines Facettenspiegels sein. Der Facettenspiegel kann im Beleuchtungssystem der Lithographieanlage ange¬ ordnet sein.
Der Messstrahl kann Licht mit einer Wellenlänge von lOOnm bis 3000nm, bevor¬ zugt zwischen 380 und 800 nm (sichtbares Licht) oder zwischen 800 und 1650 nm (infrarotnaher Bereich) aufweisen.
Als Strahlenquelle kommt beispielsweise eine Leuchtdiode (Engl.: light emitting diode - im Weiteren "LED") oder Laser, z.B. der Continuously Tunable Laser der Fa. TOPTICA Photonics AG, in Betracht. Es kann in Ausführungsformen genau eine Strahlenquelle pro Mikrosystem, Spiegelmodul oder Facettenspiegel vorge¬ sehen sein.
Eine (ggf. jeweilige) Sensoreinheit kann als Photodiode ausgebildet sein. Der Kippwinkel ist der Winkel, der sich ergibt, wenn sich der Spiegel (Einzel¬ spiegel) um eine Achse dreht, die in oder im Wesentlichen in der Ebene der Spie¬ gelfläche liegt. In der Regel sind zwei solcher Achsen vorgesehen, welche senk¬ recht zueinander stehen können. Entsprechend wird mittels einer jeweiligen Sensoreinheit ein erster und/oder zweiter Kippwinkel gemessen.
Eine (ggf. jeweihge) Strahlenquelle kann dazu eingerichtet sein, den Messstrahl phasen- oder frequenzmoduliert zu erzeugen. Dies kann die Messung unempfind¬ licher gegen das einleitend beschriebene Rauschen machen.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Mikrosystem ein Substrat auf, auf wel¬ chem das Spiegelarray angeordnet ist, wobei ein jeweiliger Spiegel an dem Sub¬ strat verkippbar gelagert ist.
Zwecks der Lagerung können Festkörper gelenke vorgesehen sein. Die Festkör¬ pergelenke können jeweils einerseits am Substrat und andererseits an einem je¬ weiligen Spiegel befestigt, insbesondere einstückig mit diesen gebildet sein. Wei¬ ter sind bevorzugt zwei oder mehr Spiegel an ein und demselben Substrat (mono¬ lithisches Substrat) verkippbar gelagert. Das Substrat kann aus einem Halb¬ leitermaterial gefertigt sein. Das Halbleitermaterial kann Silizium und/oder In- diumphosphid aufweisen. Silizium eignet sich besonders als Trägermaterial für elektronische Komponenten, wohingegen Indiumphosphid als Trägermaterial für optische Komponenten besonders geeignet ist. Z.B. kann in dem Substrat aus Halbleitermaterial zumindest eine Leiterbahn für elektrischen Strom (insbeson¬ dere zur Bildung einer elektrischen integrierten Schaltung) und/oder zumindest ein Lichtleiter (insbesondere zur Bildung einer photonischen integrierten Schal¬ tung) ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform sind die ein oder mehreren Strahlenquellen au¬ ßerhalb des Mikrosystems vorgesehen. Bevorzugt sind die ein oder mehreren Strahlenquellen zusätzlich außerhalb eines Vakuumbereichs der Anordnung bzw. Lithographieanlage angeordnet. LEDs und Laser als Strahlenquelle verlangen oftmals einen Austausch aufgrund eines Defekts. Indem die Strahlquelle nun außerhalb des Mikrosystems oder so gar außerhalb des Vakuumbereichs angeordnet wird, ist ein Zugang und damit ein Austausch erheblich erleichtert. Mit Vakuumbereich ist insbesondere derje nige Bereich innerhalb einer EUV- Lithographieanlage gemeint, welcher den Strahlengang aufweist. Dieser Bereich (auch als Mini -Environment bezeichnet) muss besonders rein gehalten werden. Im Vakuumbereich herrscht ein Druck von beispielsweise 0,1 Pa.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Mikrosystem eine integrierte Optik auf, welche dazu eingerichtet ist, den bereitgestellten Messstrahl hin zu einem jeweiligen Spiegel zu leiten.
Die Fertigung des Mikrosystems mit einer integrierten Optik erlaubt es, diesen Schritt als Massenfertigung zu niedrigen Kosten auszugestalten. Gleichzeitig bauen integrierte Optiken sehr klein. Unter einer integrierten Optik (EngL pho- tonic integrated circuit) wird vorliegend eine Optik verstanden, welche zumin dest zwei photonische Funktionseinheiten (Lichteinkopplung, Lichtauskopplung, Strahlenquelle, Wellenleiter, Strahlteiler, Intensitäts- oder Phasen-Modulatoren, Filter, Schalter usw.) aufweist, die in oder auf einem Substrat verwirkhcht sind. Die Funktionseinheiten verwenden Licht im sichtbaren oder infrarotnahen Be reich, wie vorstehend definiert, zur oder bei der Erfüllung ihrer jeweihgen Funk tion. Die Funktionseinheiten bilden mit dem Substrat ein monolithisches Bau teil. Das Substrat kann dasjenige sein, auf welchem das Spiegelarray angeordnet ist. Insbesondere ist die integrierte Optik dazu eingerichtet, den bereitgestellten Messstrahl hin zur Rückseite eines jeweiligen Spiegels zu leiten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die integrierte Optik dazu eingerich tet, den jeweils reflektierten Messstrahl oder ein in Abhängigkeit von diesem er zeugtes Signal zu den ein oder mehreren Sensoreinheiten zu leiten.
Hierzu weist die integrierte Optik bevorzugt zumindest einen Lichtleiter auf, welcher den reflektierten Messstrahl oder das erzeugte Signal zu den ein oder mehreren Sensoreinheiten leitet. Insbesondere kann das Signal weiter in Abhän gigkeit des jeweils bereitgestellten Messstrahls erzeugt werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Signal um die Zeitdifferenz zwischen dem Aussenden des bereitgestellten Messstrahls und dem Empfang des reflektierten Messstrahls o- der eine diese Zeitdifferenz repräsentierendes Signal handeln. Diese Zeitdifferenz kann insbesondere durch Messen einer Wellenlängendifferenz zwischen dem be reitgestellten Messstrahl (mit zeitvariabler Wellenlänge) und dem reflektierten Messstrahl ermittelt werden, wie nachfolgend noch näher für das FMCW-LIDAR- Verfahren erläutert. Bei dem Signal kann es sich insbesondere um ein Interfe renzsignal zwischen dem bereitgestellten und reflektierten Messstrahl handeln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Mikrosystem eine integrierte Schaltung auf, welche die ein oder mehreren Sensoreinheiten umfasst.
Die Sensoreinheiten können vorteilhaft kostengünstig und bauraumsparend als Teil einer integrierten Schaltung gefertigt werden. Außerdem vermeidet die In tegration der ein oder mehreren Sensoreinheiten in das Mikrosystem einen Da tentransfer nach außen, was im Hinblick auf die Datenverarbeitungsgeschwin digkeit vorteilhaft sein kann. Außerdem kann somit ein Regelkreis im Mikrosys tem selbst verwirklicht werden, welcher tendenziell weniger störanfälhg ist als eine Datenübertragung zu einer (bezogen auf das Mikrosystem) externen Schal tung zur Verwirklichung des Regelkreises. Unter einer integrierten Schaltung wird vorhegend eine elektrische Schaltung verstanden, welche auf ein Substrat aufgebracht ist, das ein Halbleitermaterial, insbesondere Silizium, aufweist. Die elektrische Schaltung und das Substrat bilden ein monolithisches Bauteil. Das Substrat kann dasjenige sein, auf welchem das Spiegelarray angeordnet ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Mikrosystem ein erstes und ein zweites Substrat übereinander aufweist. Das erste Substrat enthält die integrier te Optik, das zweite Substrat die integrierte Schaltung. Das Spiegelarray kann auf dem ersten oder zweiten Substrat angeordnet sein, d.h. dessen Spiegel sind verkippbar an dem ersten oder zweiten Substrat angebracht. Bevorzugt ist das Spiegelarray auf dem ersten Substrat und das zweite Substrat unter dem ersten Substrat angeordnet. In diesem Fall wird ein jeweils reflektierter Messstrahl o- der das erzeugte Signal durch eine jeweilige Öffnung (Lichteintrittsbereich) in dem ersten Substrat zu dem zweiten Substrat durchgelassen und dort von einer jeweiligen Sensoreinheit erfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Mikrosystem ein Substrat, das sowohl die integrierte Optik wie auch die integrierte Schaltung aufweist. D.h., das Substrat bildet mit den optischen Funktionseinheiten und der elektri¬ schen Schaltung ein monolithisches Bauteil.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die ein oder mehreren Sensorein¬ heiten außerhalb des Mikrosystems vorgesehen.
Dadurch kann die Komplexität im Mikrosystem verringert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Strahlenquelle dazu eingerichtet, den Messstrahl mit einer Wellenlänge bereitzustehen, welche über die Zeit vari¬ iert, wobei einem jeweiligen Spiegel ein oder mehrere Filter zugeordnet sind, welche dazu eingerichtet sind, die reflektierten Messstrahlen oder daraus er¬ zeugte Signale ausschheßhch in einem vorbestimmten Wellenlängendurchlassbe¬ reich zu den ein oder mehreren Sensoreinheiten durchzulassen, wobei sich die Wellenlängendurchlassbereiche der Filter voneinander unterscheiden.
Anhand der Wellenlänge des durchgelassenen reflektierten Messstrahls, der Zu¬ ordnung der Filter zu unterschiedlichen Kippwinkeln eines Spiegels und ggf. zu unterschiedlichen Spiegeln sowie der Ist-Intensität des durchgelassenen reflek¬ tierten Messstrahls kann auf den Kippwinkel und ggf. den jeweihgen Spiegel ge¬ schlossen werden, der diesen Kippwinkel aufweist. Bevorzugt ist dabei folgende Implementierung vorgesehen: Über die Sensoreinheiten oder Lichteintrittsberei¬ che weist der reflektierte Messstrahl eine, beispielsweise Gauß'sche, Intensitäts¬ verteilung auf. Diese Intensitätsverteilung überspannt zumindest zwei, drei, be¬ vorzugt vier Sensoreinheiten oder Lichteintrittsbereiche. Durch eine Messung der Ist-Intensitäten in jeder Sensoreinheit und eine nachgelagerte Schwerpunkt- bestimmung der (Gauß'schen) Intensitätsverteilung kann der Kippwinkel des den Sensoreinheiten bzw. Lichteintrittsbereichen zugeordneten Spiegels ermit telt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Mikrosystem einen Mulitple- xer auf, welcher dazu eingerichtet ist, die reflektieren Messstrahlen oder daraus erzeugte Signale auf einen Lichtleiter zu muliplexen, und wobei ferner (insbe sondere außerhalb des Mikrosystems) ein Demulitplexer vorgesehen ist, welcher dazu eingerichtet ist, die auf den Lichtleiter gemultiplexten Messstrahlen oder Signale zu demultiplexen.
Damit ist es möglich, die Anzahl der benötigten Lichtleiter zu reduzieren. Ent sprechend vereinfacht sich der signaltechnische Anschluss des Mikrosystems an seine Umgebung. Der Lichtleiter ist mit einer Sensoreinheit verbunden, die den jeweils gemultiplexten Messstrahl oder das gemultiplexte Signal erfasst. Die Sensoreinheit kann in diesem F ah einfach außerhalb des Mikrosystems, und ggf. außerhalb des Vakuumbereichs angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die ein oder mehreren Sensorein heiten dazu eingerichtet, den Kippwinkel eines jeweiligen Spiegels in Abhängig keit einer Auslenkung des reflektierten Messstrahls bezüglich des bereitgestell ten Messstrahls zu erfassen.
Beispielsweise sind die Sensoreinheiten an unterschiedlichen Positionen in einer Ebene unterhalb eines jeweiligen Spiegels angeordnet. Je nach Kippwinkel fällt der reflektierte Messstrahl oder das erzeugte Signal - seinem Schwerpunkt nach - auf eine andere Sensoreinheit. Die Sensoreinheiten können in Form eines CCD (Engl.: charge coupled device - "CCD") Bildsensors bereitgestellt werden. Auf grund der damit vorhandenen Vielzahl von Sensoreinheiten kann der Kippwinkel vergleichsweise genau erfasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Mikrosystem ein erstes Sub strat mit mehreren Lichteintrittsbereichen und ein zweites Substrat mit den mehreren Sensoreinheiten auf, wobei die mehreren Lichteintrittsbereiche dazu eingerichtet sind, den reflektierten Messstrahl zu den mehreren Sensoreinheiten zu leiten.
Die Lichteintrittsbereiche können als Durchbrüche, Glaseinsätze, Glasvias und/oder Gitterkoppler (Gräting- Coupler) in dem ersten Substrat ausgebildet sein. Alternativ können in dem ersten Substrat Lichtleiter vorgesehen sein, wel che einen jeweiligen Lichteintrittsbereich mit einer jeweiligen Sensoreinheit in dem zweiten Substrat lichtleitend verbinden. Das erste und zweite Substrat kön nen übereinander und angrenzend aneinander angeordnet sein. Die Lichtleiter können als integrierte Optik im ersten Substrat, die Sensoreinheiten als inte grierte Schaltungen im zweiten Substrat ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die mehreren Lichteintrittsbe- reiche Filter mit unterschiedlichen Wellenlängendurchlassbereichen auf.
Dadurch kann einfach das vorstehend beschriebene Multiplexing bewerkstelligt werden: Mittels der Filter werden unterschiedliche Kanäle bereitgestellt. Aus der Lichtintensität bzw. Signalstärke pro Kanal lässt sich der vorgenannte Schwer punkt der Lichtintensitätsverteilung und damit der Kippwinkel des entspre chenden Spiegels ermitteln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die ein oder mehreren Sensorein heiten dazu eingerichtet, den Kippwinkel eines jeweihgen Spiegels mithilfe einer Abstandsmessung in Abhängigkeit von dem bereitgestellten und reflektierten Messstrahl zu erfassen.
Die Abstandsmessung - im Unterschied zur Erfassung der Ablenkung des Mess strahls - beruht auf der Messung von Signallaufzeiten. Die Abstandsmessung erfolgt bevorzugt zwischen jeweils zumindest zwei (bevorzugt drei) Punkten an der Spiegelrückseite (insbesondere der Oberfläche der Spiegelrückseite) und ei ner Referenz am Substrat. Die zwei Punkte können insbesondere in Ecken der Spiegelrückseite liegen. Hier kann eine Messung oftmals besser erfolgen als in der Mitte der Spiegelrückseite, weil diese in der Regel von der Lagerung zur ver- kippbaren Halterung des Spiegels (insbesondere in Form ein oder mehrerer Festkörper gelenke) belegt und daher für eine Reflexion des Messstrahls weniger gut zugänglich ist. Die Spiegelrückseite kann im Bereich eines jeweihgen Punk tes aufgeraut werden, um eine (teilweise diffuse) Reflexion des bereitgestehten Messstrahls in einen zugeordneten Lichteintrittsbereich oder in eine zugeordnete Sensoreinheit zu erlauben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die ein oder mehreren Sensorein heiten dazu eingerichtet, die Abstandsmessung gemäß einem FMCW-LIDAR- Verfahren durchzuführen.
FMCW steht für Frequency-Modulated Continuous-Wave (Deutsch: Frequenz- moduhertes Dauerstrichsignal) und beschreibt die Abstandsmessung durch Ver gleich eines frequenzmoduherten Sendesignals mit einem von einem Zielobjekt (hier: Spiegelrückseite) reflektierten Echo. Ein Frequenzvergleich von Sendesig nal und Echo zu einem gegebenen Zeitpunkt lässt sich signaltechnisch einfacher durchführen als eine bloße Laufzeitmessung zwischen Absenden des Sendesig nals und Empfang des Echos.
LIDAR steht für Light Imaging Detection and Ranging und meint die Abtastung von Zielobjekten mithilfe von Licht. Das FMCW-Verfahren wird hier also mithilfe von Licht als Sendesignal durchgeführt. Der Frequenz- bzw. Wellenlängenver gleich kann beispielsweise durch Interferometrie bewerkstelligt werden.
Das FMCW-LID AR- Verfahren ist also solches bekannt und beispielsweise in Va- silyev, Arseny, The optoelectronic swept-frequency laser and its apphcations in ranging, three-dimensional imaging, an roheren† heam combining of chirped- seed amplifiers. Dissertation (Ph.D. Thesis), California Institute of Technology, 2013. detailliert beschrieben.
Weiterhin wird eine Lithographieanlage mit der vorstehend beschriebenen opti schen Anordnung bereitgestellt. "Ein" ist vorhegend 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 die optische Anordnung beschriebenen Ausführungsformen und Merkma le gelten für die vorgeschlagene Lithographieanlage entsprechend und umge kehrt.
Weitere möghche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht expli zit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausfüh rungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweihgen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegen stand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungs beispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzug ten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Fig. 1A zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer EUV- Lithographieanlagei
Fig. 1B zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer DUV- Lithographieanlagei
Fig. 2A zeigt schematisch in einer Draufsicht eine optische Anordnung für eine Lithographieanlage gemäß einem ersten AusführungsbeispieL
Fig. 2B zeigt einen Schnitt IIΊI aus Fig. 2A; Fig. 3A zeigt schematisch in einer Draufsicht eine optische Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3B zeigt einen Schnitt III-III aus Fig. 3A;
Fig. 4 zeigt in einer Draufsicht eine optische Anordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5A zeigt schematisch in einer Draufsicht eine optische Anordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5B zeigt einen Schnitt V-V aus Fig. 5A;
Fig. 6 zeigt ein beispielhaftes Diagramm von Wellenlänge vs. Zeit;
Fig. 7 zeigt schematisch eine Strahlenquelle gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 8 zeigt in einer Draufsicht eine optische Anordnung gemäß fünften Ausfüh¬ rungsbeispiel;
Fig. 9A zeigt schematisch in einer Draufsicht ein Mikrosystem aus Fig. 8;
Fig. 9B zeigt einen Schnitt ICΊC aus Fig. 9A;
Fig. 10A zeigt schematisch in einer Draufsicht ein Mikrosystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Fig. 10B zeigt einen Schnitt X-X aus Fig. 10A;
Fig. 11 zeigt Teile eines FMCW-LID AR- Verfahrens; und Fig. 12 zeigt die Anordnung aus Fig. 8 gemäß einer Variante unter Verwendung mehrerer Mikrosysteme gemäß Fig. 10A und B sowie des FMCW-LIDAR- Verfahrens gemäß Fig. 11.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Be¬ zugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendi¬ gerweise maßstabsgerecht sind.
Fig. 1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100A, welche ein Strahlform ungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektions¬ system 104 umfasst. Dabei steht EUV für„extremes Ultraviolett“ (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0, 1 nm und 30 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Pro¬ jektionssystem 104 sind jeweils in einem nicht gezeigten Vakuum-Gehäuse vor¬ gesehen, wobei jedes Vakuum-Gehäuse mit Hilfe einer nicht dargestellten Eva¬ kuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum -Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem Antriebs Vorrichtungen zum mechanischen Verfahren beziehungsweise Einstellen von optischen Elemen¬ ten vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und derglei¬ chen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.
Die EUV-Lithographieanlage 100A weist eine EUV-Strahlenquelle 106A auf. Als EUV-Strahlenquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle (oder ein Syn¬ chrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV-Bereich (extrem ult¬ ravioletter Bereich), also beispielsweise im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm, aussendet. Im Strahlformungs- und Beleuchtungs System 102 wird die EUV- Strahlung 108A gebündelt und die gewünschte Betriebs weilenlänge aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV-Strahlenquelle 106A er¬ zeugte EUV Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungs- und Beleuch¬ tungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind. Das in Fig. 1A dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahl· formungs- und Beleuchtungs System 102 wird die EUV Strahlung 108A auf eine Photomaske (EngU reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 120 ist ebenfalls als re- flektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102,
104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spie¬ gels 122 auf die Photomaske 120 gelenkt werden. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 (auch als Projektionsobjektiv bezeichnet) weist sechs Spiegel Ml bis M6 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Spiegel Ml bis M6 des Projektionssystems 104 symmet¬ risch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel Ml bis M6 der EUV- Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel Ml bis M6 vorgesehen sein. Des Weite¬ ren sind die Spiegel Ml bis M6 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlfor¬ mung gekrümmt.
Fig. 1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektions¬ system 104 umfasst. Dabei steht DUV für„tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultra- violet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitshchts zwischen 30 nm und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projek¬ tionssystem 104 können - wie bereits mit Bezug zu Fig. 1A beschrieben - in einem Vakuumgehäuse angeordnet und/oder von einem Maschinenraum mit entspre¬ chenden Antriebs Vorrichtungen umgeben sein.
Die DUV-Lithographieanlage 100B weist eine DUV-Strahlenquelle 106B auf. Als DUV-Strahlenquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emit¬ tiert. Das in Fig. 1B dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder derglei¬ chen ab gebildet wird.
Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128 und/oder Spiegel 130 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu ei¬ ner optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen 128 und Spiegel 130 der DUV- Lithographieanlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 128 und/oder Spiegel 130 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel 130 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 128 und dem Wafer 124 kann durch ein flüssiges Medium 132 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium 132 kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein sol¬ cher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Das Medium 132 kann auch als Immersionsflüssigkeit bezeichnet werden.
Fig. 2A zeigt schematisch in einer Draufsicht eine optische Anordnung 200 ge¬ mäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Fig. 2B zeigt einen Schnitt ILII aus Fig. 2A. Die Anordnung 200 ist beispielsweise bei einer der Lithographieanlagen 100A, 100B einsetzbar.
Die optische Anordnung 200 umfasst eines oder mehrere Mikrosysteme 202, von denen im Ausführungsbeispiel nur eines dargestellt ist. Das Mikrosystem 202 umfasst ein Spiegelarray 204 mit einer Vielzahl von Spiegeln 206. Die Spiegel 206 sind in Fig. 2A strichpunktiert dargestellt, um den Blick auf Strukturen un¬ terhalb eines jeweiligen Spiegels 206 freizugeben.
Die Spiegel 206 sind feldartig angeordnet, also in einer Ebene, die eben oder (auch mehrfach) gekrümmt sein kann. Die Spiegel 206 können in Reihen und Spalten angeordnet sein, insbesondere derart, dass sie eine quadratische Fläche belegen. Beispielsweise können 32 x 32 oder 64 x 64 Spiegel 206 pro Mikrosystem 200 vorgesehen sein. Ein so ausgebildetes Mikrosystem 202 kann auch als "brick" bezeichnet werden. Die Spiegelfläche 208 (im Weiteren auch "Vorderseite") eines jeweihgen Spiegels 216 kann beispielsweise kleiner oder gleich 5, 1 oder 0,5 mm2 betragen. An der Vorderseite 208 oder Oberfläche der Vorderseite 208 reflektiert ein jeweiliger Spiegel 206 einen Teil des Arbeitslichts 108A, 108B während eines Belichtungsvorgangs in der Lithographieanlage 100A, 100B. Mehrere Hundert der Mikrosysteme 202 können zu einer Einheit zusammengefasst beispielsweise einen Facettenspiegel 118 (siehe Fig. 1A) innerhalb des Beleuchtungssystems 102 ausbilden.
Weiter umfasst das Mikrosystem 202 ein flächiges monolithisches Substrat 210. "Monolithisch" heißt, dass es als ein einstückiges oder einkristalhnes Bauteil ge¬ fertigt ist. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Substrat 210 aus Halbleitermaterial, bspw. Silizium, gefertigt.
Das Spiegelarray 204 ist auf dem Substrat 210 angeordnet. Dabei ist ein jeweili¬ ger Spiegel 206 mithilfe einer Lagerung 212 an dem Substrat 210 verkippbar ge¬ lagert. Beispielsweise kann die Lagerung 212 ein oder mehrere Festkörpergelen¬ ke aufweisen. Das Verkippen kann vorzugsweise um zwei zueinander senkrecht stehende Achsen x, y erfolgen. Die von den Achsen x, y aufgespannte Ebene ist bevorzugt parallel zu der Haupterstreckungsebene (entsprechend der Papierebe¬ ne in Fig. 2A) des Substrats 210 orientiert. Der in Fig. 2B links dargestellte Spie¬ gel 206 ist in einer um einen Kippwinkel a um die c-Achse verkippten Stellung gezeigt. Durch Ändern des Kippwinkels a wird das einfallende Arbeitshcht 108A, 108B gelenkt und somit die Belichtung geeignet beeinflusst. Zum Verkippen eines jeweiligen Spiegels 206 um die Achsen x, y sind ein oder mehrere Aktoren 214 vorgesehen. Ein jeweiliger Aktor 214 kann sich aus zwei Kämmen 216, 218 zusammensetzen, wobei der eine Kamm 216 an dem Substrat 210 und der andere Kamm 218 an einer Rückseite 220 des Spiegels 206, insbe sondere einer Oberfläche 219 der Rückseite 220 des Spiegels 206, angeordnet ist. Die Kämme 216, 218 greifen ineinander. Die Eingriffstiefe wird durch die elekt rische Ladung der Kämme 216, 218 bestimmt. Die Relation von jeweiliger Ein griffstiefe und geometrischer Anordnung der Aktoren 214 an der Rückseite 220 des Spiegels 206 ergeben den Kippwinkel a um die c-Achse und einen nicht ge zeigten Kippwinkel um die y-Achse. Die Aktoren 214 sind demnach kapazitiv ausgebildet. Es sind jedoch auch andere Arten der Ansteuerung denkbar, bspw. mithilfe von Lorentzaktoren.
Das Substrat 210 weist mehrere Strahlenquellen 222 auf, und zwar bevorzugt eine Strahlenquelle 222 pro Spiegel 206. Die Strahlenquellen 222 sind beispiels weise als LEDs ausgebildet. Jede Strahlenquelle 222 erzeugt einen Messstrahl 224. Der Messstrahl 224 kann Licht im sichtbaren Spektrum oder infrarotnahen Spektrum umfassen.
Der Strahlenquelle 222 kann eine Optik 226, beispielsweise eine Linse, nachge schaltet sein, welche den Messstrahl 224 modifiziert. Der modifizierte Messstrahl 224 trifft vorliegend auf einen Abschnitt 228 der Lagerung 212 und wird von die sem reflektiert. Der Abschnitt 228 ist mit der Oberfläche 219 der Rückseite 220 des Spiegels 206 fest verbunden, folgt also dessen Verkippung exakt. Der reflek tierte Messstrahl ist mit 224' bezeichnet. Durch die Reflexion des Messstrahls 224 an dem Abschnitt 228 der Lagerung 212 erfolgt eine mittelbare Reflexion des Messstrahls 224 an der Rückseite 220 des Spiegels 206.
Um eine jeweihge Strahlenquelle 222 herum sind mehrere Sensoreinheiten 230 angeordnet. Die Sensoreinheiten 230 können als Photodioden ausgebildet sein.
Je nach dem, auf welcher Sensoreinheit 230 der Messstrahl 224' auftrifft, lässt sich auf dessen Ablenkung und damit auf den Kippwinkel a des Spiegels 206 schließen. Hat der Messstrahl 224' eine endliche Ausdehnung, beispielsweise ein Gaußprofil, so können anhand der Verhältnisse der einfallenden Anteile des Messstrahls 224‘ in die Sensoreinheiten 230 die Kippwinkel des Spiegels 206 er¬ mittelt werden, wie bereits vorstehend erläutert (Schwerpunkt).
Beispielsweise können vier Sensoreinheiten 230 vorgesehen sein, welche in Quadranten um die Strahlenquelle 222 herum angeordnet sind. Eine genauere Erfassung der Ablenkung des Messstrahls 224‘ und damit des Kippwinkels a lässt sich erzielen, wenn ein bildgebender CCD- oder CMOS-Chip mit einer Viel¬ zahl von Sensoreinheiten 230, beispielsweise mehreren Hundert oder mehreren Tausend, eingesetzt wird.
Die Ermittlung des Kippwinkels a kann mithilfe eines Mikroprozessors 232 er¬ folgen. Dem Mikroprozessor 232 können nicht gezeigt Speichermittel, wie ROM, RAM, EEPROM oder Flash-Speicher zugeordnet sein. Der Mikroprozessor 232 regelt die Spiegel 206 in Abhängigkeit von Soll-Kippwinkeln und Ist- Kippwinkeln. Die Soll-Kippwinkel erhält der Mikroprozessor von einer zentralen Steuereinheit der Lithographieanlage 100A, 100B. Der Mikroprozessor 232 ist mit den Sensoreinheiten 230 signaltechnisch verbunden. Aus dem von diesen be¬ reitgestellten Sensorsignalen, welche diese in Abhängigkeit von dem Schwer¬ punkt des reflektierten Messstrahls 224' erzeugen, errechnet der Mikroprozessor 232 die Ist -Kippwinkel.
Auch der Mikroprozessor 232 samt Sp eichermittel kann, wie gezeigt, auf dem Substrat 210 angeordnet sein.
Bevorzugt sind sämtliche Bauteile des Mikrosystems 202 (ausgenommen das Substrat 210 selbst), also die Spiegel 206, die Lagerungen 212, die Aktoren 214, die Strahlenquelle 222, die Sensoreinheiten 230 und/oder der Mikroprozessor 232 samt Sp eichermittel in Mikrosystemtechnik gefertigt. Dabei kommen Methoden der Halbleiterfertigung wie etwa das Ätzen und Funkenerodieren sowie das Ver¬ wenden von Dünnschichttechnologien (bspw. Sputtern) zum Einsatz. Die ge¬ nannten Einzelkomponenten weisen jeweils eine Größe (maximale Kantenlänge) zwischen 0,001 und 5 mm oder kleiner auf. Weiter dient bei diesem ersten Ausführungsbeispiel das Halbleitermaterial des Substrats 210 als Trägermaterial für eine integrierte Schaltung 234, welche die Strahlenquellen 222, Sensoreinheiten 230 und ggf. Kämme 216 der Aktoren 214 und/oder den Mikroprozessor 232 samt Sp eichermitteln als integrierten Bestand¬ teil umfasst.
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele nehmen jeweils auf die jeweils voran¬ gehenden Bezug, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Fig. 3A zeigt sche¬ matisch in einer Draufsicht eine optische Anordnung 200 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Fig. 3B zeigt einen Schnitt III-III aus Fig. 3A.
Fig. 3A zeigt erstes Substrat 300, welches ein Halbleitermaterial, z.B. Indiump- hosphid, aufweist. Dieses dient als Trägermaterial für eine integrierte Optik 302. Die integrierte Optik 302 umfasst einen Lichtleiter 304, Lichtaustrittsbereiche 306 sowie Lichteintrittsbereiche 307. Der (integrierte) Lichtleiter 304 ist über einen Anschluss 309 mit einer Strahlenquelle 310 außerhalb des Mikrosystems 202 lichtleitend verbunden. Hierzu ist ein Lichtleiterkabel 312 oder dergleichen vorgesehen, das mit dem Anschluss 309 verbunden ist. Die Strahlenquelle 310 erzeugt Licht im sichtbaren oder infrarotnahen Bereich.
In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform weist die integrierte Op¬ tik 302 mehrere der Lichtleiter 304 auf. Diese verbinden jeweils eine Teilmenge der Lichtaustrittsbereiche 306 mit einem jeweiligen Anschluss 309.
Die Lichtaustrittsbereiche 306 sind jeweils mit dem Lichtleiter 304 hchtleitend verbunden, der Licht L an diesen bereitstellt. Jedem der Lichtaustrittsbereiche 306 kann beispielsweise eine Linse 314 nachgeschaltet sein, welche den Mess¬ strahl 224 bereitsteht und auf den Abschnitt 228 der Lagerung 212 lenkt. Der an dem Abschnitt 228 reflektierte Messstrahl 224' fällt in Abhängigkeit von dem Kippwinkel a auf einen der Lichteintrittsbereiche 307. Gemäß dem Ausfüh¬ rungsbeispiel sind vier Lichteintrittsbereiche 307 vorgesehen, welche in Quad¬ ranten um den Lichtaustrittsbereich 306 bzw. dessen Linse 314 angeordnet sind. Eine genauere Erfassung der Ablenkung des Messstrahls 224 und damit des Kippwinkels a lässt sich erzielen, wenn eine größere Anzahl Lichteintrittsberei che 307, beispielsweise mehrere Hundert oder mehrere Tausend, eingesetzt wird.
Unterhalb des ersten Substrats 300 ist - das hier zweite - Substrat 210 vorgese hen. Die integrierte Schaltung 210 weist hier - im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel - keine Strahlenquelle 222 auf. Die Sensoreinheiten 230 sind mit den Lichteintrittsbereichen 307 des ersten Substrats 300 lichtleitend verbunden. Außerdem ist der Mikroprozessor 232 mithilfe von elektrischen Durchkontaktierungen 316 (EngL vias) durch das erste Substrat 210 hindurch mit den Aktoren 214 bzw. diesen vorgeschalteten Verstärkern (nicht gezeigt) sig naltechnisch verbunden. In Abhängigkeit der Lichtmengen, die bei den Sen soreinheiten 230 ankommen, bestimmt der Mikroprozessor 232 den Kippwinkel a eines jeweiligen Spiegels 206 (Gauß'sche Intensitätsverteilung und Schwer punktbestimmung, wie vorstehend erläutert). Die Regelung des Kippwinkels a findet also wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 2A und 2B im Mik rosystem 202 statt.
In einer nicht gezeigten Ausführungsform könnte ein einziges Substrat vorgese hen sein, welches sowohl die integrierte Optik 302 wie auch die integrierte Schal tung 234 aufweist.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel genügt es, wenn nur eine Strahlenquelle 310 pro Mikrosystem 202 vorhanden ist. Oder es kann auch eine Strahlenquelle 310 vorgesehen sein, welche mehrere Mikrosysteme 202 mit Licht versorgt. Die ser Fall ist in Fig. 4 illustriert.
Fig. 4 zeigt in einer Draufsicht eine optische Anordnung 200 gemäß einem drit ten Ausführungsbeispiel, wie etwa in einem Ausschnitt aus einer der Lithogra phieanlagen 100A, 100B gesehen.
Diese umfasst beispielsweise einen Facettenspiegel 118 (siehe auch Fig. 1A), wel cher mehrere Spiegelmodule 400 (der Übersichtlichkeit halber ist nur eines dar- gestellt), beispielsweise mehrere Hundert, aufweist. Jedes Spiegelmodul 400 hat wiederum eine Vielzahl von Mikrosystemen 202 wie in Zusammenhang mit den Fig. 3A und 3B beschrieben. Beispielsweise kann ein jeweiliges Spiegelmodul 400 zwischen 2 und 1000 Mikrosystemen 202 aufweisen.
Jedes Spiegelmodul 400 oder alle Spiegelmodule 400 werden von einer einzigen Strahlenquelle 310 mit Licht L versorgt. Die Strahlenquelle 310 kann, wie im in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel, nicht nur außerhalb des Facettenspiegels 118, sondern außerhalb des diesen umfassenden Vakuumbereichs 402 angeord¬ net sein. Eine den Vakuumbereich 402 von der restlichen Lithographieanlage 100A abgrenzendes Gehäuse ist mit 404 bezeichnet.
Das von der Strahlenquelle 310 erzeugte Licht L wird mithilfe einer Schnittstelle 406 (VFT - Vacuum Feedthrough bzw. Vakuum durchtritt) von außerhalb nach innerhalb des Vakuumbereichs 402 geführt. Mittels Lichtleiter 408 wird das Licht L auf die Mikrosysteme 202 verteilt. Es kann genau ein Kanal 410 (bei¬ spielsweise in Form eines Lichtleiterkabels) vorgesehen sein, welcher die
Schnittstelle 406 mit allen Mikrosystemen 202 oder einem Teil der Mikrosysteme 202 des Facettenspiegels 118 oder der Spiegelmodule 400 oder eines jeweiligen Spiegelmoduls 400 hchtleitend verbindet.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 kann die Kippwinkelregelung wiederum innerhalb eines jeden Mikrosystems 202 für die von diesem jeweils umfassten Spiegel 206 erfolgen, und zwar insbesondere mithilfe eines jeweiligen Mikroprozessors 232.
Fig. 5A zeigt schematisch in einer Draufsicht eine optische Anordnung 200 (ins¬ besondere für eine der Lithographieanlagen 100A, 100B) gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Fig. 5B zeigt einen Schnitt V-V aus Fig. 5A.
Die Strahlenquelle 310 erzeugt Licht L und damit den Messstrahl 224 mit einer zeitvariablen Wellenlänge (auch als "Chirp" bezeichnet). Ein solches Licht L zeigt Fig. 6 beispielhaft. Dort ist mit t die Zeit und mit l die Wellenlänge des Lichts bezeichnet. Der Änderung der Wellenlänge l über die Zeit entspricht hier einem Sägezahnsignal. Es sind aber beliebige andere Signalformen denkbar.
Jedem der Lichteintrittsbereiche 307 ist ein anderer optischer Filter 308 vorge schaltet. Entsprechend sind hier vier Filter 308- 1 bis 308-4, 308-5 bis 308-n (wo bei "n" die Gesamtzahl der Filter 308 pro Mikrosystem 202 ist) usw. pro Licht- austrittsbereich 306 bzw. Linse 314- 1, 314-2, 314-m (wobei "m" die Gesamtzahl der Lichtaustrittsbereiche 306 bzw. Linsen 314 pro Mikrosystem 202 ist) bzw. Spiegel 206- 1, 206-k (wobei "k" die Gesamtzahl der Spiegel 206 pro Mikrosystem 202 ist) vorgesehen, welche sich jeweils hinsichtlich ihres Wellenlängendurch lassbereiches unterscheiden. Die Wellenlängendurchlassbereiche sind in Fig. 6 dargestellt und mit W308-1 bis W308-11 bezeichnet.
Die Ist- Wellenlänge XiSt des Lichts L ist zu einem jeweiligen Zeitpunkt t bekannt. Hierzu kann die Strahlenquelle 310 den in Fig. 7 gezeigten Aufbau aufweisen. Von einem durchstimmbaren Laser 700 erzeugtes Licht L wird aufgespalten. Ein Teil davon wird den ein oder mehreren Mikrosystemen 202 bereitgestellt. Ein anderer Teil des Lichts L wird durch ein Mach-Zehnder-Interferometer 702 ge führt und trifft anschließend auf einer Photodiode 704 auf, welche wiederum mit einer Auswerteelektronik 706 verbunden ist. Ein weiterer Teil des Lichts L trifft auf einen optischen Filter 708, welcher ausschließlich Licht einer vorbestimmten Wellenlänge lo durchlässt. Das durchgelassene Licht trifft auf eine Photodiode 710, die wiederum mit der Auswerteelektronik 706 verbunden ist.
Die Auswerteelektrik 706 integriert die mithilfe der Photodiode 704 gemessene Änderung der WeUenlänge l des Lichts L über die Zeit. Mit lo zu einem be stimmten Zeitpunkt als Referenz kann die Auswertelektronik die Ist- Wellenlänge Aist zu jedem Zeitpunkt t ausgeben. Die Ist- WeUenlänge lI wird dem Mikroprozessor 232 (siehe Fig. 5B) eines jeweihgen Mikrosystems 202 be reitgestellt.
Empfängt der Mikroprozessor 232 sodann in dem Zeitraum tl bis t2 (siehe Fig. 6) ein (elektrisches) Signal von den Sensoreinheiten 230 (siehe Fig. 5B) kann er, aufgrund der Kenntnis der Ist -Wellenlän e XiSt ohne Weiteres auf die dem Filter 308- 1 zugeordnete Sensoreinheit 230 (nicht gezeigt, weil verdeckt) als diejenige schließen, auf welche der aktuell reflektierte Messstrahl 224' aufgetroffen ist. Genauso bedeutet ein Signal im Zeitraum ts bis U (Fig. 6), dass der Messstrahl 224' auf die dem Filter 308-2 zugeordnete Sensoreinheit 230-2 aufgetroffen ist. Wird weiter die Ist-Intensität des reflektierten Messstrahls 224' (Schwerpunkt) erfasst und ausgewertet, kann jeweils der Ist-Kippwinkel a ermittelt werden. Diese Art der Schaltung erlaubt eine schnelle Kippwinkelregelung.
Je nach zur Verfügung stehender Bandbreite des Lichts L und Wellenlängen¬ durchlassbereichen W308-1 bis W308 n der Filter 308- 1 bis 308-n kann vorgesehen sein, dass die aufsummierten Wellenlängendurchlassbereiche W308- 1 bis W308-4, W308-5 bis W308-8 usw. eines jeweiligen Spiegels 206- 1, 206-k die gesamte zur Ver¬ fügung stehende Bandbreite des Lichts L abdecken. Dies kann beispielweise der Fall sein, wenn pro Spiegel 206 eine große Zahl Sensoreinheiten 307 samt zuge¬ ordneter Filter zur Verfügung stehen oder die Wellenlängendurchlassbereiche sehr breit gefasst sind. In diesem Fall benötigt der Mikroprozessor 232 eine Zu¬ satzinformation, welche eine Zuordnung der von den Sensoreinheiten 230 emp¬ fangenen Signale zu einem jeweihgen Spiegel 206 erlaubt. Dies kann beispiels¬ weise dadurch erfolgen, dass die Signale für einen jeweihgen Spiegel 206 auf un¬ terschiedlichen Kanälen (für jeden Spiegel 206 einen) an den Mikroprozessor 232 übermittelt werden.
Gemäß einer weiteren Variante kann vorgesehen sein, dass die über ein Mikro¬ system 202 aufsummierten Wellenlängendurchlassbereiche W308-1 bis W308 n die gesamte zur Verfügung stehende Bandbreite des Lichts L abdeckt (wie in Fig. 6 illustriert). In diesem Fall benötigt der Mikroprozessor 232 die vorstehend be¬ schriebene Zusatzinformation nicht.
Schließlich ist es denkbar, dass erst die über ein Modul 400 oder den Facetten¬ spiegel 118 (siehe Fig. 4 oder Fig. 8) aufsummierten Wellenlängendurchlassbe¬ reiche W308- 1 bis W308 m (wobei M die Gesamtzahl unterschiedlicher Wellenlän- gendurchlassbereiche in einem jeweiligen Modul 400 oder im Facettenspiegel 118 ist) die gesamte zur Verfügung stehende Bandbreite des Lichts L abdecken.
Fig. 8 zeigt in einer Draufsicht eine Anordnung 200 gemäß einem fünften Aus¬ führungsbeispiel wie etwa in einem Ausschnitt aus einer der Lithographieanla¬ gen 100A, 100B gesehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 findet die in Fig. 7 gezeigte Strahlen¬ quelle 310 Anwendung. Diese versorgt über eine Schnittstelle 406 Mikrosysteme 202 in mehreren Modulen 400 eines Facettenspielgels 118 mit Licht L, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wurde. Allerdings ändert sich - im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 - die Wellenlänge des Lichts L über die Zeit t.
Die Mikrosysteme 202 weisen den in Fig. 9A und 9B nachfolgend für ein solches System beschriebenen Aufbau auf. Fig. 9A zeigt schematisch eine Draufsicht.
Fig. 9B zeigt einen Schnitt ICΊC aus Fig. 9A.
Das Mikrosystem 202 weist das in den Fig. 5A und 5B beschriebene Substrat 300 mit der integrierten Optik 302 auf. Ein Substrat 210 mit einer integrierten elektrischen Schaltung 234 besitzt das Mikrosystem 202 bevorzugt nicht.
Die integrierte Optik 302 umfasst, über die zu Fig. 5A und 5B beschriebenen Komponenten hinausgehend, einen Lichtleiter 900, welcher das Licht L' des re¬ flektierten Messstrahls 224' von den Lichteintrittsbereichen 307 hin zu einem Anschluss 902 am Substrat 300 leitet. Am Anschluss 902 wird das Licht L' an ein Lichtleiterkabel (nicht gezeigt) oder dergleichen übergeben und, wie in Fig. 8 ge¬ zeigt, zu einer Schnittstelle 800 an dem Gehäuse 404 geführt. Es könnte auch vorgesehen sein, dass mehrere Lichtleiter 900 vorgesehen sind, die jeweils Licht L' von einer Teilmenge der Lichteintrittsbereiche 307 zu einem jeweiligen An¬ schluss 902 leiten (nicht gezeigt). Die Lichteinlassbereiche 307 samt Filtern 308- 1 bis 308-n sind wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5A und 5B ausge¬ führt. Wie anhand von Fig. 8 gezeigt, wird das Licht L' von einem Modul 400 umfas¬ send mehrere Mikrosysteme 202 über genau einen Kanal 802 (beispielsweise in Form eines Lichtleiterkabels) zu der Schnittstelle 800 geleitet. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Licht L' der Mikrosysteme 202 von mehreren Modulen 400 oder sogar das Licht L' der Mikrosysteme 202 aller Module 400, also des Fa¬ cettenspiegels 118 insgesamt, über genau einen Kanal 802 zu der Schnittstelle 800 geleitet wird.
Der Schnittstelle 800 nachgeschaltet ist eine Sensoreinheit 804, auf welche das Licht L' auftrifft. Ein von der Sensoreinheit 804 erzeugtes elektrisches Signal wird in einem Verstärker 806 verstärkt und mittels eines Analog-Digital - Wandlers 808 einer Steuer- und Auswerteeinheit 810 bereitgestellt. Die Steuer- und Auswerteeinheit 810 ist als Mikroprozessor, insbesondere programmierbare Logik oder ASIC (Application Specific Interated Circuit), ausgebildet und kann geeignete Speichermittel wie ROM, RAM etc. aufweisen.
Die Steuer- und Auswerteeinheit 810 ist weiter mit der Strahlenquelle 310 sig¬ naltechnisch verbunden. Von dieser erhält die Steuer- und Auswerteeinheit 810 die Ist- Wellenlänge XiSt des zu einem jeweiligen Zeitpunkt t ausgesandten Lichts L. Somit kann die Steuer- und Auswerteeinheit 810 aus der Detektion von Sig¬ nalstärken an der Sensoreinheit 804 über eine Zeitspanne hinweg, welche bei¬ spielsweise vier der Wellenlängendurchlassbereiche W308 i bis W308-11 umfasst, mithilfe einer entsprechenden Schwerpunktberechnung (siehe oben) auf den Ist- Kippwinkel aist eines jeweiligen Spiegels 206 schließen. Vorteilhaft wird also (insbesondere aufgrund der zeitabhängigen Wellenlänge des Lichts L und der Filter 308- 1 bis 308-n) die Information über den Ist-Kippwinkel a^t eines jeweili¬ gen Spiegels 206 auf dem Kanal 802 in einem Multiplexing-Verfahren auf die Steuer- und Auswerteeinheit 810 übertragen. Mithilfe der Information über die Ist- Wellenlänge XiSt von der Strahlenquelle 310 wird die Information über den Ist-Kippwinkel a^t mittels der Steuer- und Auswerteeinheit 810 wieder einem jeweiligen Spiegel 206 zugeordnet und damit gedemultiplext. Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Steuer- und Auswerteeinheit 810 die durchstimmbare Strahlenquelle 310 zur Erzeugung des Lichts L mit einer Soll- Wellenlänge Äsoii steuert. Schließlich kann die Steuer- und Auswerteeinheit 810 dazu eingerichtet sein, die Aktoren 214 zur Einstellung des Soll-Kippwinkels aS0n eines jeweiligen Spiegels 206 anzusteuern. Der Soll -Kippwinkel aS0n kann eben¬ falls mittels Lichtwellenleiter (nicht gezeigt) einem jeweiligen Aktor 214 bereit - gestellt werden.
Die Komponenten 804, 806, 808 und 810 sind sämtlich außerhalb des Vakuum¬ bereichs 402 angeordnet. Die von den Komponenten 804, 806, 808 und 810 be¬ reitgestellten Funktionen können auch durch eine andere Schaltung verwirklicht werden; die hier gezeigte ist rein beispielhaft. Beispielsweise können Teile der Auswerteeinheit 810 nicht digital, sondern analog umgesetzt sein.
Fig. 10A zeigt schematisch in einer Draufsicht ein Mikrosystem 202 (insbesonde¬ re für eine der Lithographieanlagen 100A, 100B) gemäß dem fünften Ausfüh¬ rungsbeispiel. Fig. 10B zeigt einen Schnitt X-X aus Fig. 10A.
Der Aufbau entspricht dem aus den Fig. 5A und 5B, wobei das Substrat 1000 dem Substrat 300 aus den Fig. 5A und 5B entspricht, jedoch mit dem Unter¬ schied, dass Lichtaustritts- und Lichteintrittsbereiche 1002 (beispielsweise in Form eines Gitterkopplers bzw. grating coupler) vorgesehen sind. Diese sind je¬ weils unterhalb von Randbereichen 1004 der Spiegel 206 in dem Substrat 1000 vorgesehen und Bestandteil der integrierten Optik 302. Ein jeweiliger Lichtaus¬ tritts- und Lichteintrittsbereich 1002 stellt aus dem mittels des Lichtleiters 304 zugeführten Licht L einen Messstrahl 224 bereit, welcher an dem Randbereich 1004 in den Lichtaustritts- und Lichteintrittsbereiche 1002 zurückreflektiert wird. Der reflektierte Messstrahl 224' ist in Fig. 10B nahezu deckungsgleich mit dem Messstrahl 224 dargestellt. Die Randbereiche 1004 bilden einen Teil der Oberfläche 219 der Rückseite 220 der Spiegel 206. Durch die Reflexion des Mess¬ strahls 224 an den Randbereichen 1004, also an der Oberfläche 219, erfolgt eine unmittelbare Reflexion des Messstrahls 224 an der Rückseite 220 des Spiegels 206. Die Randbereiche 1004 oder die Oberfläche 219 können aufgeraut ausgebil- det sein, um den Messstrahl 224 etwas zu streuen. Dadurch kann der reflektierte Messstrahl 224' an den Licht austritts- und Lichteintrittsbereichen 1002 besser erfasst werden.
Der reflektierte Messstrahl 224' wird über den Lichtaustritts· und Lichteintritts· bereich 1002 zurück in den Lichtleiter 304 oder einen weiteren Lichtleiter 900 (das im Lichtleiter zurückgeführte Licht ist mit L' bezeichnet) eingekoppelt und in der Sensoreinheit 1200 (siehe Fig. 12) mit dem Licht L optisch überlagert. Das Ausgangslicht L wird an der Sensoreinheit 1200 mittels einer Verbindung 1202 (siehe Fig. 12) von der Strahlenquelle 310 bereitgestellt. Aus dem Interferenzsig nal kann in Anwendung des FMCW-LIDAR-Verfahrens der Abstand Ai, A2 zwi schen einem jeweiligen Lichtaustritts- und Lichteintrittsbereich 1002 und einem jeweiligen Randbereich 1004 bestimmt werden. In dem vorgenannten Fall, dass das reflektierte Licht L' in demselben Lichtleiter 304 zurückwandert, ist ein Zir kulator (nicht gezeigt) vorgesehen, welcher das Licht L' zu der Sensoreinheit 1200 hin aus dem Lichtleiter 304 auskoppelt.
Dieses FMCW-LIDAR-Verfahren ist in Fig. 11 illustriert. Das Licht L des Mess strahls 224 weist eine Wellenlänge l bzw. eine entsprechende Frequenz auf, wel che sich über die Zeit t verändert. Der reflektierte Messstrahl 224' (also das Echo) weist - aufgrund der Signallaufzeit zu dem jeweihgen Randbereich 1004 und zurück - am Licht austritts- und Lichteintrittsbereich 1002 eine andere Wel lenlänge bzw. Frequenz auf als der zum gleichen Zeitpunkt ti am Lichtaustritts· und Lichteintrittsbereich 1002 austretende Messstrahl 224. Die Wellenlängendif ferenz Al bzw. Frequenz differenz wird mithilfe des vorstehend genannten Inter ferenzsignals ermittelt. Aus der Wellenlängendifferenz Al bzw. Frequenz diffe renz wird die Signallaufzeit und damit der Abstand Ai, A2 errechnet. In einer Variante des FMCW-LIDAR-Verfahrens wird zusätzlich oder alternativ eine Phasen differenz zwischen dem ausgesandten und reflektierten Messstrahl 224, 224' gemessen und bei der Ermittlung des Abstands Ai, A2 verwendet. Werden drei oder mehr der Lichtaustritts· und Lichteintrittsbereich 1002 pro Spiegel 206 (hier im Beispiel vier) vorgesehen, kann der Kippwinkel a exakt be¬ stimmt werden. Abgesehen von der vorstehend beschriebenen andersartigen Erfassung des
Kippwinkels a eines jeweiligen Spiegels 206 gelten die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele für das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 10A und 10B entsprechend.
Besonders vorteilhaft lässt sich das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 10A und 10B mit denjenigen Ausführungsbeispielen kombinieren, welche eine durch¬ stimmbare Strahlenquelle 310 vorsehen, weil diese das für das FMCW-LIDAR verfahren erforderliche Licht L mit zeitabhängiger Wellenlänge bzw. Frequenz bereits vorsehen. Dies ist beispielhaft in Fig. 12 illustriert. Diese zeigt die modifi¬ zierte Darstellung der Fig. 8. Hier ist eine Sensoreinheit 1200 vorgesehen, welche das gemultiplexte Signal von den Lichtaustritts· und Lichteintrittsbereichen 1002 erfasst.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrie¬ ben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
BEZUGSZEICHENLISTE
100A EUV Lithographieanlage
100B DUV-Lithographieanlage
102 Strahlform ungs- und Beleuchtungssystem
104 Projektionssystem
106A EUV Strahlenquelle
106B DUV Strahlenquelle
108A EUV Strahlung
108B DUV Strahlung
110 Spiegel
112 Spiegel
114 Spiegel
116 Spiegel
118 Spiegel / Facettenspiegel
120 Photomaske
122 Spiegel
124 Wafer
126 optische Achse
128 Linse
130 Spiegel
132 Medium
200 Anordnung
202 Mikrosystem
204 Spiegelarray
206 Spiegel
208 Vorderseite
210 Substrat
212 Lagerung
214 Aktor
216 Kamm
218 Kamm
219 Oberfläche 220 Rückseite
222 Strahlenquelle
224 Messstrahl
224 reflektierter Messstrahl
226 Optik
228 Abschnitt
230 Sensoreinheit
232 Mikroprozessor
234 Schaltung
300 Substrat
302 Optik
304 Lichtleiter
306 Lichtaustrittsbereich
307 Lichteintrittsb er eich
308 Filter
309 Anschluss
310 Strahlenquelle
312 Lichtleiterkabel
314 Linse
316 Durchkont aktier un g 400 Spiegelmodul
402 V akuumbereich
404 Gehäuse
406 Schnittstelle
408 Lichtleiter
410 Kanal
700 Laser
704 Photodiode
706 Auswerteelektronik 708 optischer Filter
710 Photodiode
800 Schnittstelle
802 Kanal 804 Sensoreinheit
806 Verstärker
808 Analog-Digital· Wandler
810 Steuer- und Auswerteeinheit
900 Lichtleiter
902 Anschluss
1000 Substrat
1002 Lichtaustritts- und Lichteintrittsbereich
1004 Randbereich
1200 Sensoreinheit
1202 Verbindung
A Abstand
L Licht
L’ Licht
Ml Spiegel
M2 Spiegel
M3 Spiegel
M4 Spiegel
M5 Spiegel
M6 Spiegel
W Wellenlängendurchlassbereich t Zeit
x Achse
y Achse a Kippwinkel
l Wellenlänge

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Optische Anordnung (200) für eine Lithographieanlage (100A, 100B), auf¬ weisend
ein Mikrosystem (202) mit einem Spiegelarray (204), wobei ein jeweiliger Spiegel (206) des Spiegelarrays (204) dazu eingerichtet ist, Arbeitshcht (108A, 108B) der Lithographieanlage (100A, 100B) an seiner Vorderseite (208) sowie einen Messstrahl (L, 224) an seiner Rückseite (220) zu reflektieren,
eine oder mehrere Strahlenquellen (222, 310), welche außerhalb des Mikro¬ systems (202) vorgesehen und dazu eingerichtet sind, den jeweiligen Messstrahl (L, 224) bereitzustellen, und
eine oder mehrere Sensoreinheiten (230, 804, 1200), welche dazu eingerich¬ tet sind, einen Kippwinkel (a) eines jeweihgen Spiegels (206) in Abhängigkeit des jeweils reflektierten Messstrahls (L', 224') zu erfassen.
2. Optische Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Mikrosystem (202) ein Substrat (210, 300, 1000) aufweist, auf welchem das Spiegelarray (204) angeord¬ net ist, wobei ein jeweiliger Spiegel (206) an dem Substrat (210, 300, 1000) ver¬ kippbar gelagert ist.
3. Optische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Mikrosystem (202) eine integrierte Optik (302) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, den bereitge¬ stellten Messstrahl (L, 224) hin zu einem jeweiligen Spiegel (206) zu leiten.
4. Optische Anordnung nach Anspruch 3, wobei die integrierte Optik (302) da¬ zu eingerichtet ist, den jeweils reflektierten Messstrahl (L', 224') oder ein in Ab¬ hängigkeit von diesem erzeugtes Signal zu den ein oder mehreren Sensoreinhei¬ ten (230, 804, 1200) zu leiten.
5. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Mikro¬ system (202) eine integrierte Schaltung (234) aufweist, welche die ein oder meh¬ reren Sensoreinheiten (230) umfasst.
6. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die ein oder mehreren Sensoreinheiten (804, 1200) außerhalb des Mikrosystems (202) vorge¬ sehen sind.
7. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Strahlen¬ quelle (310) dazu eingerichtet ist, den Messstrahl (L, 224) mit einer Wellenlänge (l) bereitzustellen, welche über die Zeit (t) variiert, wobei einem jeweiligen Spie¬ gel (206) ein oder mehrere Filter (308- 1 bis 308-n) zugeordnet sind, welche dazu eingerichtet sind, die reflektierten Messstrahlen (L', 224') oder daraus erzeugte Signale ausschließlich in einem vorbestimmten Wellenlängendurchlassbereich (W308- 1 bis W308-11) zu den ein oder mehreren Sensoreinheiten (230, 804, 1200) durchzulassen, wobei sich die Wellenlängendurchlassbereiche (W308-1 bis W308 n) der Filter (308- 1 bis 308-n) voneinander unterscheiden.
8. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Mikro¬ system (202) einen Mulitplexer (308- 1 bis 308-n, 310) aufweist, welcher dazu ein¬ gerichtet ist, die reflektieren Messstrahlen (L', 224') oder daraus erzeugte Signale auf einen Lichtleiter (802) zu muhplexen, und ferner ein Demulitplexer (804, 810) vorgesehen ist, welcher dazu eingerichtet ist, die auf den Lichtleiter (802) gemultiplexten Messstrahlen (L', 224') oder Signale zu demultiplexen.
9. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die ein oder mehreren Sensoreinheiten (230, 804) dazu eingerichtet sind, den Kippwinkel (a) eines jeweiligen Spiegels (206) in Abhängigkeit einer Auslenkung des reflektier¬ ten Messstrahls (L', 224') bezüglich des bereitgestellten Messstrahls (L, 224) zu erfassen.
10. Optische Anordnung nach Anspruch 9, wobei das Mikrosystem (202) ein erstes Substrat (300) mit mehreren Lichteintrittsbereichen (307) und ein zweites Substrat (210) mit den mehreren Sensoreinheiten (230) aufweist, wobei die meh¬ reren Lichteintrittsbereiche (307) dazu eingerichtet sind, den reflektierten Mess¬ strahl (L', 224') zu den mehreren Sensoreinheiten (230) zu leiten.
11. Optische Anordnung nach Anspruch 10, wobei die mehreren Lichteintritts - bereiche (307) Filter (308- 1 bis 308-n) mit unterschiedlichen Wellenlängendurch¬ lassbereichen (W308- 1 bis W308-11) aufweisen.
12. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die ein oder mehreren Sensoreinheiten (1200) dazu eingerichtet sind, den Kippwinkel (a) ei¬ nes jeweiligen Spiegels (206) mithilfe einer Abstandsmessung in Abhängigkeit von dem bereitgestellten und reflektierten Messstrahl (L, 224; L', 224') zu erfas¬ sen.
13. Optische Anordnung nach Anspruch 12, wobei die ein oder mehreren Sen¬ soreinheiten (1200) dazu eingerichtet sind, die Abstandsmessung gemäß einem FMCW LID AR- Verfahren durchzuführen.
14. Lithographieanlage (lOOA, 100B) mit einer optischen Anordnung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
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