EP4348353A1 - Optical device, method for adjusting a setpoint deformation and lithography system - Google Patents

Optical device, method for adjusting a setpoint deformation and lithography system

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EP4348353A1
EP4348353A1 EP22732017.3A EP22732017A EP4348353A1 EP 4348353 A1 EP4348353 A1 EP 4348353A1 EP 22732017 A EP22732017 A EP 22732017A EP 4348353 A1 EP4348353 A1 EP 4348353A1
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EP
European Patent Office
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optical
fiber
actuator
optical device
optical surface
Prior art date
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Pending
Application number
EP22732017.3A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Raab
Stefan Troeger
Sascha Bleidistel
Thilo Pollak
Alexander Vogler
Klaus Gwosch
Andreas Koeniger
Matthias Manger
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Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
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Filing date
Publication date
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    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
    • G03F7/70891Temperature

Definitions

  • the invention relates to an optical device for a lithography system, having at least one optical element having an optical surface and having one or more actuators for deforming the optical surface.
  • the invention also relates to a method for setting a target deformation of an optical surface of an optical element for a lithography system by means of one or more actuators.
  • the invention also relates to a lithography system, in particular a projection exposure system for semiconductor lithography, having an illumination system with a radiation source and an optical system which has at least one optical element.
  • Optical elements for guiding and shaping radiation in projection exposure systems are known from the prior art.
  • a surface of the optical element often guides and shapes the light waves incident on the optical element. Precise control of the shape of the surface is therefore of particular advantage in order to form an exact wavefront with the desired properties.
  • Lithography systems are known from the prior art which use ultraviolet radiation, in particular DUV (deep ultraviolet) and/or EUV (extreme ultraviolet) light, in order to produce microlithographic structures with the greatest precision.
  • ultraviolet radiation in particular DUV (deep ultraviolet) and/or EUV (extreme ultraviolet) light
  • the light from a radiation source is directed via a number of mirrors to a wafer to be exposed.
  • An arrangement, a position and a shape of the mirror make a decisive contribution to the quality of the exposure.
  • a disadvantage of optical devices according to the prior art is that, in order to meet the ever-increasing demands for increasing precision, it is crucial to adhere to the target deformation as precisely as possible, while the known measures for precisely setting the target deformation are insufficient.
  • the present invention is based on the object of creating an optical device which avoids the disadvantages of the prior art, in particular enabling precise shaping or precise setting of a target deformation of an optical surface.
  • this object is achieved by an optical device having the features specified in claim 1 .
  • the present invention is also based on the object of creating a method for setting a target deformation of an optical surface which avoids the disadvantages of the prior art, in particular precise and reliable shaping or precise setting of a target deformation of the optical surface allows.
  • the present invention is also based on the object of creating a lithography system which avoids the disadvantages of the prior art, in particular enabling the formation of precisely shaped wavefronts of a radiation.
  • this object is achieved by a lithography system having the features specified in claim 27.
  • the optical device according to the invention for a lithography system comprises at least one optical element having an optical surface and a or multiple actuators for deformation of the optical surface.
  • a strain gauge is provided for determining the deformation of the optical surface, wherein the strain gauge has at least one optical fiber and the optical fiber is polarization-preserving.
  • elongation can also be understood to mean contraction and/or compression.
  • the mechanical deformation of the optical surface serves to shape the optical surface and/or to set a target deformation.
  • the optical device according to the invention has the advantage that independent monitoring of an actual deformation of the optical surface is made possible by the strain measuring device provided.
  • the optical device according to the invention thus enables a more precise and reliable deformation of the optical surface than systems according to the prior art, which do not allow the actual deformation of the optical surface to be checked. This is particularly advantageous when using the actuators for the deformation or for effecting the deformation, since their effect on the precise shaping of the optical surface is often based purely on modeling.
  • the modeling can be supplemented and/or replaced by empirical measurement of the actual deformation.
  • An embodiment as an electrostrictive actuator has the advantage that electrostrictive actuators have a very low tendency to drift and a low tendency to hysteresis.
  • each individual actuator By controlling each individual actuator, it is possible to adjust profiles of the optical surface and/or the optical element, in particular a mirror, in a targeted manner and thus to correct the optical device or the lithography system in which the optical device is integrated in the best possible way.
  • M describes an electrostrictive coefficient, which leads to a strain S when an electric field E is applied.
  • the electrostrictive coefficient M depends on the temperature ⁇ of the actuator.
  • the elongation S of the actuator depends on its stiffness s and an applied mechanical stress T.
  • a thermal component of the elongation results from multiplying the thermal expansion coefficient CTE with the difference between the temperature ⁇ and an initial temperature ⁇ o.
  • S(E, ⁇ ) M ß ) E 2 + s T + CTE ( ⁇ - ⁇ 0 )
  • the at least one actuator uses more than 80% of its working distance for self-correction of thermal expansions or thermal effects.
  • the optical element has a continuous and/or one-piece optical surface and in particular is not a field facet mirror.
  • the optical surface can form at least approximately a free-form surface.
  • the optics device is optimized for use in other application areas instead of for use in the lithography system.
  • the optics device can be intended for use as part of a space mirror.
  • strain gauges are present as part of the optics device. If several strain gauges are present, it can be provided that the several strain gauges share other components of the optical device.
  • optical fibers can be used to guide light into different positions of the optical device for measurement purposes. From these positions, the light can be reflected and/or passed on through the optical fiber, for example in order to measure properties of the light.
  • Optical fibers are very reliable and precise light guides, which are also available with very small diameters.
  • the use of optical fibers, which can also be of very filigree design is of particular advantage. Strain gauge arrangements known from the prior art, which are based on impedance measurements, often require a large number of electrical conductors, which can limit the function of an optical component.
  • a separation of temperature-induced influences is of particular advantage, since one of the largest disturbance variables for the deformation of the optical element can be temperature fluctuations on the optical surface, in particular when used in EUV lithography systems.
  • the temperature of the optical surface or of the optical element can be changed between 20° C. and 40° C. during operation.
  • the at least one optical fiber has one or more fiber Bragg gratings with respective fiber interference spectra.
  • the optical fiber has a fiber Bragg grating
  • a fiber interference spectrum that is characteristic of the fiber Bragg grating results.
  • the fiber interference spectrum is to be understood as a wavelength-dependent change in radiation propagating through the fiber.
  • the fiber Bragg grating has a characteristic filter bandwidth. Radiation whose wavelength lies within a spectral range determined by the filter bandwidth is reflected by the fiber Bragg grating in the optical fiber. Radiation reflected in this way propagates backwards in the optical fiber opposite to the direction of origin and can be measured, for example.
  • the fiber interference spectrum can also be determined in a transmission configuration, resulting in a transmitted radiation spectrum in which the reflected area and the filter bandwidth can be seen as a notch.
  • the fiber interference spectrum and in particular the filter bandwidth are dependent on the geometric properties of the fiber Bragg grating.
  • a crucial geometric property of the fiber Bragg grating is a grating period of the fiber Bragg grating.
  • the use of a fiber Bragg grating is particularly advantageous for use in a strain gauge, since the geometric properties of the optical fiber and thus of the fiber Bragg grating can also be changed by stretching it. With the change in the geometric properties, in particular a compression or stretching of the grating period, there is also a change in the fiber interference spectrum and thus in particular in a center wavelength of the filter bandwidth.
  • the center wavelength of the filter bandwidth is in this case directly proportional to the grating period multiplied by twice an effective refractive index within the fiber Bragg grating.
  • a spectral width of the filter bandwidth depends on a length of the fiber Bragg grating and a magnitude of a refractive index change between adjacent refractive index ranges. These parameters can also be changed, for example, by stretching or compressing the fiber Bragg grating and are therefore suitable for determining mechanical expansion of the optical fiber and/or the fiber Bragg grating.
  • optical sensors can also be provided as part of the strain gauge.
  • an alternative or additional optical interference filter can be a line grating and/or a resonator and/or a simple slit diaphragm.
  • the alternative and/or additional waveguide can be, for example, a fixed light channel that is not designed as an optical fiber.
  • the optical waveguide or the light channel can be configured to maintain polarization.
  • a puristic waveguide in the form of a free beam can also be provided.
  • optical fiber can be particularly advantageous since this results in a particularly clear structure of the fiber interference spectrum.
  • the fiber Bragg grating is designed as a periodic microstructure which selectively reflects wavelengths.
  • the optical element has a substrate element on which the optical surface is arranged.
  • the optical surface is arranged or formed on a substrate element, with the at least one actuator deforming the substrate element through the action of its force and thereby also causing a deformation of the optical surface.
  • Such an indirect effect on the optical surface has the advantage that in the case of complex structured optical surfaces, these are protected from a direct force effect of the actuator, since this is mediated by the substrate element.
  • the strain measuring device can furthermore be made for the strain measuring device to have an optical detection device, for example a camera, which detects a strain in the substrate element and/or the optical surface on the basis of a change, for example an outer contour and/or optical properties, in particular on a rear side of the substrate element. detected.
  • an optical detection device for example a camera
  • the strain gauge and the substrate element are mechanically decoupled, but a transfer of information about the state of strain of the substrate element is achieved in a different way.
  • the fiber Bragg grating is also designed in such a way that changes in strain and/or temperature changes lead to changes in the reflected and/or the transmitted fiber interference spectrum.
  • the fiber Bragg grating is also set up to detect the temperature changes and/or a temperature of at least one measurement area.
  • the strain gauge and/or the fiber Bragg grating can advantageously be used for detecting the temperature.
  • the at least one actuator is connected to the substrate element by a connecting layer, preferably having an adhesive.
  • the optical surface is formed on the substrate element, for example by a coating and/or structuring.
  • the connecting layer which connects the at least one actuator to the substrate element, is preferably formed from an adhesive or has an adhesive. In this case, the use of an adhesive enables great flexibility in the assembly of the optical device.
  • the at least one actuator can preferably be arranged on a rear side facing away from the optical surface.
  • the strain measuring device is arranged at least partially in the substrate element, preferably in a groove of the substrate element.
  • strain gauge is arranged completely in the substrate element, preferably completely in the groove of the substrate element, is particularly advantageous here.
  • strain gauge has the fiber Bragg grating, it is of particular advantage if the fiber Bragg grating is arranged in the substrate element.
  • An arrangement of the strain gauge in a groove of the substrate element has the advantage that a suitable installation space for the strain gauge is created by creating the groove, for example by a cutting and/or milling process. This applies in particular if the strain gauge has the optical fiber and/or the fiber Bragg grating.
  • optical fibers are particularly suitable for laying in a groove.
  • the strain gauge and in particular an optical fiber and/or a fiber Bragg grating in the groove enables particularly strong mechanical coupling to strains and/or distortions of the body on which the groove is formed. If, in the case described above, the substrate element is distorted and/or stretched, this stretching can be transferred particularly well to the strain gauge if the strain gauge is sunk in the substrate element or arranged in a groove. As a result, an elongation of the substrate element can be precisely imaged by the elongation measuring device in a particularly advantageous manner in terms of measurement technology.
  • An arrangement of the strain gauge on the substrate element also has the advantage that strains of the substrate element can be detected by the strain gauge. Strains of the substrate element in turn enable a particularly high predictive power over deformations optical surface, since the optical surface is arranged on the substrate element and, in particular, is mechanically directly coupled to it.
  • the optical surface is formed by a coating and/or structuring, which is arranged on the substrate element.
  • This can involve applied coatings, which are formed from a material that is different from the substrate element and/or structuring or coatings, which are formed by the material of the substrate element itself.
  • the strain gauge is at least partially arranged in the at least one actuator, preferably in a groove of the at least one actuator.
  • strain gauge is arranged completely in the at least one actuator, preferably completely in the groove of the at least one actuator, is particularly advantageous here.
  • An arrangement of the strain gauge in the at least one actuator has the advantage that in this way strains and distortions of the at least one actuator can be detected by the strain gauge.
  • strain gauge on the at least one actuator is that such an arrangement can be made when the at least one actuator is being manufactured.
  • the strain gauge can thus be formed without having to manipulate the substrate element, which could, for example, impair mechanical and/or optical properties of the optical surface.
  • the strain gauge is at least partially arranged, preferably inserted, in the connecting layer.
  • An embodiment of the optical device in which the strain gauge is arranged completely in the connecting layer, preferably completely inserted, is particularly advantageous here.
  • An at least partial arrangement of the strain gauge on the connecting layer has the advantage that on the one hand the strains and distortions of both the at least one actuator and the substrate element can be detected by means of the strain gauge and on the other hand no modification to the at least one actuator for the arrangement of the strain gauge and / or the substrate element must be made.
  • strain gauge in the connecting layer is particularly advantageous if the strain gauge can be inserted into this, preferably completely.
  • the strain gauge comprises an optical fiber with a fiber Bragg grating
  • the connecting layer is made of an adhesive.
  • the optical fiber with the fiber Bragg grating can be placed in the connection layer and preferably cast around with the adhesive, so that the formation of the connection layer is not impaired by the adhesive through the optical fiber of the strain gauge.
  • the strain gauge is arranged in the connecting layer in such a way that mechanical coupling of the strain gauge to the at least one actuator and/or the substrate element is made possible.
  • this can be made possible by the fact that when the connecting layer is formed by an adhesive, the adhesive also bonds the optical fiber of the strain gauge, resulting in a mechanical coupling between the strain gauge, the connecting layer, the substrate element and the at least one actuator.
  • the strain gauge is arranged in parts both in the substrate element and in the at least one actuator as well as in the at least one connecting layer.
  • the at least one fiber Bragg grating is at least partially arranged in at least one effective area of the at least one actuator.
  • the effective range of the at least one actuator is understood to mean that range of the optical device in which a strain caused by the at least one actuator can be detected by the strain gauge with sufficient accuracy. Provision can preferably be made for each actuator to have an individual, preferably path-related, effective range, in which case effective ranges, in particular of adjacent actuators, can also overlap.
  • An at least partial arrangement of the at least one fiber Bragg grating in at least one effective area of the at least one actuator has the advantage that expansions, which are triggered by the at least one actuator, can trigger changes in the grating period in the fiber Bragg grating and thus can cause a change in the fiber interference spectrum, which can provide information about the type and extent of the elongation.
  • an arrangement in the effective area of the at least one actuator makes it possible for a strain determined by the fiber Bragg grating to be traced back to an actual effect of the at least one actuator. It is of particular advantage here if the effective areas can be separated from one another in the case of several actuators. As a result, a strain determined by the fiber Bragg grating can be used to directly infer an effect of that actuator in whose effective range the at least one fiber Bragg grating is arranged.
  • the fiber Bragg grating extends over the effective ranges of a plurality of actuators.
  • the measured strain is made up of the effects of the multiple actuators.
  • actuators can be grouped in this way, which can lead to a reduction in costs, for example, since only one fiber Bragg grating is used for a number of actuators.
  • the effective area of the at least one actuator can, for example, also include a section of a back plate of the optical device. Accordingly, it can be provided that the at least one fiber Bragg grating is arranged in the back plate of the optics device. Due to the reaction principle, an expansion of the back plate can be directed in the opposite direction to an expansion of the substrate element arranged on an opposite side of the actuator. Taking into account this opposite direction, however, a stretching of the substrate element and/or the optical surface can be inferred from a stretching of the back plate.
  • the at least one optical fiber has a plurality of fiber Bragg gratings, with the fiber interference spectra of the individual fiber Bragg gratings being designed to be distinguishable. If the at least one optical fiber has a plurality of fiber Bragg gratings, a plurality of effective ranges can be detected by the strain gauge by suitably laying the optical fiber with only one optical fiber. In particular, a plurality of effective ranges of a plurality of actuators can be detected with only one optical fiber. In this case, it is of particular advantage if the fiber interference spectra of the individual fiber Bragg gratings are designed to be distinguishable within the at least one optical fiber.
  • a back-reflected spectral range and/or a spectral range of the incision in the radiation spectrum of an individual fiber Bragg grating and thus an expansion of an individual effective range can thus be distinguished from the expansions of the other effective ranges of the other fiber Bragg gratings of the one optical fiber.
  • a number of effective areas can be monitored synchronously with the evaluation of only one reflection and/or transmission spectrum.
  • At least one spectrometer device is provided for determining and/or characterizing the fiber interference spectra.
  • the one or more fiber interference spectrums can be examined in whole or in part by means of a spectrometer device.
  • the spectrometer device is set up to determine and/or analyze reflected radiation within the fiber bandwidth of the fiber Bragg grating and/or transmitted fiber spectra with notches within the fiber bandwidth of the fiber Bragg grating. Accordingly, the spectrometer device does not have to be set up to resolve the complete fiber interference spectrum in the full spectral width, but the spectrometer device can be limited to determining and/or characterizing particularly characteristic areas of the fiber interference spectra.
  • the at least one spectrometer device is set up to detect a direct frequency shift and/or has a Mach-Zehnder interferometer.
  • Direct detection of the frequency shift or wavelength shift of the reflected radiation and/or the notch in the transmitted radiation spectrum has the advantage that a particularly fast and reliable analysis of the fiber interference spectra is made possible by limiting it to such a relevant part of the spectrum.
  • the fiber interference spectrum can be recorded and analyzed in a full spectral width. In this way, many characteristics of the fiber interference spectra can advantageously be taken into account.
  • the optical fiber has a plurality of fiber Bragg gratings, runs in a loop and passes through the effective ranges of a plurality of actuators.
  • the optical fiber By running the optical fiber in a loop, several effective areas of several actuators can be covered by one optical fiber, provided that the optical fiber is dimensioned and set up in such a way that a fiber Bragg grating is located in a majority, preferably in each, effective area. Due to a loop-shaped course, the effective areas to be measured can each be addressed individually without the optical fiber crossing over itself.
  • fiber Bragg gratings are arranged in one and the same effective range of an actuator.
  • the fiber Bragg gratings can be oriented differently, for example, and/or can be arranged in different areas of the effective range.
  • an expansion of the effective range in three-dimensional space can be precisely detected in a particularly advantageous manner.
  • the optical fiber has only one fiber Bragg grating, runs in a loop and passes through the effective ranges of a number of actuators.
  • the at least one optical fiber is routed in a meandering manner through rows and/or rows of several effective areas, and/or at least one fiber Bragg grating is arranged in a plurality of the effective areas.
  • this allows for an advantageous systematic exertion of force by the plurality of actuators, and on the other hand, production-related simplifications and thus cost savings can be achieved as a result.
  • the at least one optical fiber is routed in a meandering manner through the lines and rows of the multiple effective areas.
  • the above-described loop-shaped guidance of the optical fiber is made possible in a particularly efficient manner by the meandering course.
  • the fiber Bragg gratings are arranged in the individual effective areas, which are stretched or strained by the respectively assigned actuators.
  • the optical fiber runs between the effective areas without a fiber Bragg grating being arranged in these areas.
  • This has the advantage that when the effective areas are stretched, the optical fiber running between the effective areas can be cut to length or dimensioned in such a way that a distortion of the effective area can be compensated for by a contour length of the fiber and an advantageous preservation of the beam guidance qualities of the optical fiber can be used.
  • the individual areas of action to be expanded and the fiber Bragg gratings arranged in or on them are therefore not rigid but connected to one another with play through the optical fiber.
  • each actuator has only one effective range.
  • a back plate is provided and the at least one actuator is arranged between a back plate and the substrate element.
  • the described embodiment of the optical device with a back plate has the advantage that the actuators can be operated axially and, in particular, there is an abutment for expansion of the optical surface and/or the substrate element in the form of the back plate. In this way, an advantageously precise and predictable control or deformation of the optical surface can be achieved, since a contour of the entirety of the actuators defines the deformations of the optical surface almost directly.
  • the presence of a back plate enables a particularly simple installation of the optics device in a superordinate optical system, in particular a lithography system, such as a projection exposure system.
  • the at least one actuator is connected directly to the optical surface and/or the substrate element without using a back plate.
  • transversely acting actuators can be used in order to bring about a distortion or stretching of the substrate element and/or the optical surface.
  • the optical surface is light-reflecting, preferably EUV-reflecting and/or DUV-reflecting.
  • the surface is designed to be light-reflecting, in particular EUV light-reflecting, this enables the optical device to be used as a deformable mirror.
  • the optical element is preferably a mirror, in particular a mirror of a projection exposure system.
  • the optical surface is transparent and designed as part of a deformable lens.
  • the optical element can be a lens, in particular a lens of a DUV projection exposure system.
  • the invention also relates to a method for setting a target deformation of an optical surface according to claim 16.
  • the method for setting a target deformation of an optical surface of an optical element for a lithography system using one or more actuators provides that an actual deformation of the optical surface is determined by determining at least one actual strain of at least one measurement area.
  • the measurement area is understood to mean that area of the optical device in which the actual strain, in particular a change in the actual strain compared to an original strain, can be measured with sufficient accuracy.
  • each actuator preferably has an effective range, with the effective range of an actuator preferably being assigned a measuring range.
  • the at least one measuring range falls within at least one effective range of the at least one actuator.
  • the method according to the invention has the advantage that the actual deformation of the optical surface is determined by a measurement method, specifically by determining the actual expansion of the measurement area. This makes it possible to avoid prior modeling of the actual deformation of the optical surface from the effect of the at least one actuator, which is particularly susceptible to model errors.
  • the target deformation is set by a closed control circuit, with the actual elongation serving as a feedback signal for the activation and/or regulation of the at least one actuator.
  • a control loop can be matched particularly precisely to the force effect of the at least one actuator.
  • An embodiment of the method in which a temperature of the measurement area is determined can be advantageous.
  • the at least one measurement area is selected in such a way that the actual deformation of the optical surface can be inferred from the actual strain.
  • the at least one measurement area is selected in such a way that the actual strain determined in the measurement area provides information about the actual actual deformation of the optical surface.
  • optical surface and the measuring area are mechanically coupled to one another in accordance with the laws of solid state physics and/or strength of materials in such a way that an at least approximately bijective mapping of the actual deformation of the optical surface onto the actual expansion of the measuring area results.
  • the actual expansion of the at least one measurement area only provides information about the actual deformation of a partial area of the optical surface. If knowledge of the actual deformation of the entire optical surface is to be obtained in such a case, several measurement areas and the determination of several actual strains can be provided, for example, in order to determine the desired actual deformation of the entire optical surface.
  • a thermal coupling can also be provided, for example, whereby a temperature-related expansion of the measuring area can be used to infer a temperature-related deformation of the optical surface, provided that a heat transfer between the optical surface and the measuring area is used for such an exchange of information can be.
  • a strain measuring device having at least one optical fiber with at least one fiber Bragg grating, is arranged in such a way that in at least one of the fiber Bragg gratings of the at least one optical fiber at least one Fiber interference spectrum is influenced by the actual strain of at least one measurement area.
  • the strain gauge has an optical fiber with at least one fiber Bragg grating
  • the optical fiber and/or the fiber Bragg grating are arranged in or on the at least one measuring area in such a way that a strain of the at least one measurement area, in particular by the actual strain of the at least one measurement area, a fiber interference spectrum of the fiber Bragg grating is influenced.
  • the fiber interference spectrum of a fiber Bragg grating is decisively influenced by the spatial physical properties of the fiber Bragg grating and thus by its geometry.
  • the fiber interference spectrum can be influenced by stretching and/or compressing the section of the optical fiber that forms the fiber Bragg grating. This is particularly successful when a mechanical coupling is achieved between the at least one measurement area and the section of the optical fiber that forms the fiber Bragg grating.
  • At least one fiber Bragg grating is arranged in the measurement area in such a way that the measurement area is mechanically decoupled from the fiber Bragg grating or mechanical expansion of the measurement area from the fiber Bragg grating is not experienced.
  • a detected change in the fiber interference spectrum is only influenced by a temperature-induced natural expansion of the fiber Bragg grating. This allows conclusions to be drawn about a temperature in the measuring range.
  • a measurement radiation is coupled into the optical fiber.
  • the coupled-in measurement radiation can be broadband or narrowband
  • broadband measuring radiation has the advantage that reflected fiber bandwidths and/or cuts can be detected in a wide spectral range. This enables a large number of fiber interference spectra to be recorded and/or large spectral shifts in the fiber interference spectra to be recorded and/or characteristic ranges of the fiber interference spectra to be recorded.
  • the measurement radiation is formed by a radiation source with a large bandwidth and is introduced into a waveguide, in particular the optical fiber. If a fiber Bragg grating is also provided, only measurement radiation with a very limited spectral width around the center wavelength or Bragg wavelength is reflected on the fiber Bragg grating. Remaining portions of the measurement radiation continue their path through the waveguide or the optical fiber at least approximately without attenuation to a next fiber Bragg grating.
  • the fiber interference spectrum to be detected by means of a raster method, in that preferably narrow-band measurement radiation, which only has a narrow wavelength range, in particular laser radiation, is radiated onto the fiber Bragg grating and a spectral position of the narrow wavelength range over time, for example by a tunable laser, whereby a wide wavelength band is preferably scanned or scanned, and synchronously with the variation of the wavelength range an intensity of the transmitted and/or reflected measurement radiation is recorded in a time-resolved manner, for example by means of a photodiode, and by a comparison the detected intensity of the measurement radiation with the wavelength of the measurement radiation at different points in time, the fiber interference spectrum is determined in the preferably broad wavelength band.
  • narrow-band measurement radiation which only has a narrow wavelength range, in particular laser radiation
  • Such a raster method for determining the fiber interference spectrum is particularly reliable and precise.
  • the fiber Bragg grating is designed symmetrically and reflects the measurement radiation in the range of the medium wavelength or Bragg wavelength, regardless of the side from which the measurement radiation hits the fiber Bragg grating.
  • the center wavelength of the fiber bandwidth or the Bragg wavelength AB is essentially defined by a period of the microstructure of the fiber Bragg grating, in particular the grating period L, and a refractive index n ef of a waveguide core, in particular the fiber core.
  • Formula (2) links a position of the Bragg wavelength AB with the grating period L and the refractive index n ef . l B 2n e fA
  • An elongation dependency of the Bragg wavelength AB can be determined by differentiating the Bragg wavelength AB according to formula (3).
  • k describes a sensitivity of the strain gauge and De describes a strain of the actuator.
  • errors can be detected during use of the optical device.
  • the coupling of the measurement radiation into the optical fiber can be achieved, for example, by means of a fiber coupler and/or a lens.
  • the fiber interference spectrum of the at least one fiber Bragg grating of the strain gauge is determined.
  • Reading out the fiber interference spectrum enables the change in the geometry of the at least one fiber Bragg grating to be recorded with high-precision measurement technology.
  • spectra can be determined particularly reliably using interference methods and therefore allow a particularly precise and accurate determination of the geometry of the at least one fiber Bragg grating and thus in particular a very precise determination of the actual strain of the at least one measurement area.
  • Direct methods for determining a frequency shift and/or interferometric methods can be used to determine and/or analyze the fiber interference spectrum.
  • the measuring radiation used within the scope of the invention has a wavelength of 100 nm to 10000 nm, preferably 300 nm to 3000 nm, particularly preferably 1500 nm to 1600 nm.
  • the at least one fiber interference spectrum has wavelengths of 100 nm to 10000 nm, preferably 300 nm to 3000 nm, particularly preferably 1500 nm to 1600 nm.
  • the actual deformation of the optical surface is determined in the lithography system and/or during a reflection of a radiation through the optical surface.
  • the method is particularly advantageous when it is used to monitor the actual deformation of the optical surface in a lithography system, since optical surfaces, particularly in the case of deformable mirrors, in lithography systems must meet special requirements for a precise formation of the surface shape.
  • the actual deformation of the optical surface is determined by the method during operation of such a mirror formed by the optical surface, in particular in the lithography system.
  • the optical surface is exposed to an increased energy deposition and thus to an increased risk of foreseen and uncontrolled expansions.
  • the actual strain is determined in one or more measurement areas in at least one substrate element on which the optical surface of the substrate element underlying the optical surface is arranged, preferably in a groove of the substrate element.
  • Determining the actual strain in the substrate element on which the optical surface is arranged has the advantage that a particularly strong mechanical coupling is formed between the substrate element and the optical surface. This applies in particular when the optical surface is formed in the form of a coating and/or structuring of the underlying substrate element.
  • the actual strain is determined in one or more measurement areas, which are preferably arranged in a groove within the substrate element. This results in a particularly strong mechanical coupling between the substrate element and the measuring area and thus, for example, the fiber Bragg grating. Thus, a strong mechanical coupling is achieved between the fiber Bragg grating, the substrate element and ultimately with the optical surface.
  • the actual strain is determined in one or more measurement areas in the at least one actuator, preferably in a groove of the actuator. Determining the actual elongation in the at least one actuator has the advantage that an elongation or strain of the material of the actuator can be detected directly. Since force is generated on the actuator itself, which force is intended to lead to a deformation of the optical surface, such an arrangement enables the effect of the force to be monitored particularly closely and directly by the at least one actuator.
  • a measurement carried out in the actuator preferably in a groove made in the actuator, in particular a countersunk groove, enables a particularly good indication of expansions and strains in the starting material of the actuator.
  • the actual strain is determined in one or more measurement areas in at least one connection layer connecting the at least one actuator to the substrate element.
  • the determination or determination of the actual strain in the connecting layer has the advantage that the at least one measuring area can be arranged particularly easily in the connecting layer, in particular if the connecting layer is made of an adhesive material. As a result, a relative position of the at least one actuator and the substrate element can remain almost unchanged, since the measurement area can be easily formed in the newly introduced connection layer.
  • the connecting layer is in the form of an adhesive
  • the adhesive can bring about an advantageously high mechanical coupling between the at least one actuator, the measuring area and the substrate element.
  • the actual elongation is determined synchronously in a number of measurement areas.
  • the actual deformation of the optical surface can advantageously be carried out completely by synchronously determining a number of actual strains in a number of measurement areas.
  • a narrow grid of measurement areas results in dense sampling of the actual deformation of the optical surface.
  • the measurement ranges can be read out using a multiplex method.
  • the fiber interference spectra of the fiber Bragg gratings arranged in the plurality of measurement areas can be distinguished from one another. This facilitates a synchronous determination of the fiber interference spectra and thus of the actual strains.
  • a single optical fiber with multiple fiber Bragg gratings can be used to monitor and control multiple measurement areas.
  • a shift in the multiple fiber interference spectra is examined here. If there is sufficient mechanical coupling between the fiber Bragg grating and the measurement area, a change in the actual strain of the measurement area leads to a shift in the fiber interference spectrum, as a result of which the actual strain can be inferred from the shift in the fiber interference spectrum.
  • a change in the actual strain can lead to a change in a grating period of the fiber Bragg grating, as a result of which the center wavelength of the fiber bandwidth of the fiber Bragg grating shifts in a proportion proportional to the actual strain in the spectrum.
  • This shifts for example, the fiber bandwidth of the reflected light and/or the fiber bandwidth of the notch in the transmitted measurement radiation spectrum.
  • the frequency shift can be 1 ⁇ m to 1 nm, preferably 5 ⁇ m to 500 ⁇ m, particularly preferably 20 ⁇ m to 100 ⁇ m when the at least one actuator is used as intended.
  • a strain resolution capacity in the measurement range can be 1 ⁇ m to 1 nm, preferably 5 ⁇ m to 1 ⁇ m, particularly preferably 0.5 fm to 50 fm.
  • the at least one optical fiber is guided in a loop, preferably meandering, through rows and/or rows of a plurality of measurement areas, and/or at least one fiber Bragg grating is arranged in a plurality of the measurement areas .
  • the at least one optical fiber is routed in a meandering manner through lines and rows of a plurality of measurement areas, a large number of measurement areas and thus effective areas can be checked or monitored using just one optical fiber. Furthermore, arranging the multiple measurement areas in rows and rows allows the optical surface to be checked, for example in the form of grid squares, which can lead to a particularly advantageous systematic control of the formation of the optical surface.
  • At least one fiber Bragg grating is arranged in a plurality, ie not just in one, of the measurement areas, a plurality of measurement areas can be controlled or monitored at the same time.
  • a guidance of the optical fiber can already be determined during production of the optical fiber by the formation of fiber Bragg gratings in different areas of the optical fiber, in which of the measuring areas an actual strain is to be determined.
  • guiding the optical fiber through the different measurement areas makes it possible for offsets between the individual measurement areas to be avoided by loosely guiding the optical fiber and tightening of the fiber due to the offset of the measurement areas.
  • the at least one measuring range corresponds to at least one effective range of the at least one actuator.
  • the effective area of the actuator as the area where exertion of force by the actuator at least indirectly leads to a change in the actual deformation of the optical surface, is of particular interest for checking the effect of the exertion of force by the at least one actuator.
  • the actual deformation is to be determined in a specific area of the optical surface, it is particularly advantageous if the actual strain is recorded in that area in which an effect of the actuator deforming the area of the optical surface to be examined can be recorded.
  • the invention also relates to a lithography system having the features specified in claim 27 .
  • the lithography system according to the invention in particular a projection exposure system for semiconductor lithography, has an illumination system with a radiation source and an optical system, which has at least one optical element.
  • at least one optical device according to the invention is provided, with at least one of the optical elements being an optical element of the optical device according to the invention and/or at least one of the optical elements having an optical surface which can be deformed using a method according to the invention.
  • deformability is to be understood as the adjustability of the actual deformation of the optical surface.
  • the lithography system according to the invention has the advantage that the optical elements or optical surfaces used in it have a particularly precisely controlled optical surface or shape exhibit. As a result, particularly reliable imaging can be achieved with the lithography system according to the invention, which leads to particularly good production results.
  • FIG. 1 shows an EUV projection exposure system in meridional section
  • FIG. 2 shows a DUV projection exposure system
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an optical device in an idle state
  • Figure 4 is a schematic representation of an optical device according to Figure 3 in a deflected
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the optical device in an idle state
  • Figure 6 is a schematic representation of an embodiment of Figure 5 in a deflected
  • FIG. 7 shows a schematic representation of possible expansion curves of an electrostrictive effect at different temperatures
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a possible course of a thermal expansion of an electrostrictive actuator
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a possible drift curve of an electrostrictive actuator
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the optical device according to the invention.
  • FIG. 11 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the optical device according to the invention.
  • FIG. 12 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the optical device according to the invention.
  • FIG. 13 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the optical device according to the invention.
  • Figure 14 is a schematic representation of a fiber interference spectrum.
  • an illumination system 101 of the EUV projection exposure system 100 has illumination optics 103 for illuminating an object field 104 in an object plane 105 .
  • a reticle 106 arranged in the object field 104 is exposed.
  • the reticle 106 is held by a reticle holder 107 .
  • the reticle holder 107 can be displaced via a reticle displacement drive 108, in particular in a scanning direction.
  • FIG. 1 A Cartesian xyz coordinate system is shown in FIG. 1 for explanation.
  • the x-direction runs perpendicularly into the plane of the drawing.
  • the y-direction is horizontal and the z-direction is vertical.
  • the scanning direction runs along the y-direction.
  • the z-direction runs perpendicular to the object plane 105.
  • the EUV projection exposure system 100 includes projection optics 109.
  • the projection optics 109 are used to image the object field 104 in an image field 110 in an image plane 111.
  • the image plane 111 runs parallel to the object plane 105. Alternatively, there is also an angle other than 0° between the object plane 105 and the image plane 111 is possible.
  • a structure on the reticle 106 is imaged onto a light-sensitive layer of a wafer 112 arranged in the region of the image field 110 in the image plane 111.
  • the wafer 112 is held by a wafer holder 113.
  • the wafer holder 113 can be displaced via a wafer displacement drive 114, in particular along the y-direction.
  • the displacement of the reticle 106 via the reticle displacement drive 108 on the one hand and the wafer 112 on the other hand via the wafer displacement drive 114 can be synchronized with one another.
  • the radiation source 102 is an EUV radiation source.
  • the radiation source 102 emits in particular EUV radiation 115, which is also referred to below as useful radiation or illumination radiation.
  • the useful radiation 115 has, in particular, a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm a DPP ("Gas Discharged Produced Plasma") source. It can also be a synchrotron-based radiation source.
  • the radiation source 102 can be a free-electron laser (FEL).
  • the illumination radiation 115 emanating from the radiation source 102 is bundled by a collector 116 .
  • the collector 116 can be a collector with one or more ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces.
  • the at least one reflection surface of the collector 116 can in grazing incidence ("Grazing Incidence", Gl), i.e. with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence ("Normal Incidence", NI), i.e. with angles of incidence smaller than 45°, with of the illumination radiation 115 are applied.
  • Gl grazing Incidence
  • NI normal incidence
  • the collector 116 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation 115 and on the other hand to suppress stray light.
  • the intermediate focal plane 117 can represent a separation between a radiation source module, comprising the radiation source 102 and the collector 116, and the illumination optics 103.
  • the illumination optics 103 includes a deflection mirror 118 and a first facet mirror 119 downstream of this in the beam path.
  • the deflection mirror 118 can be a planar deflection mirror or alternatively a mirror with an effect that influences the bundle beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 118 can be designed as a spectral filter, which separates a useful light wavelength of the illumination radiation 115 from stray light of a different wavelength.
  • the first facet mirror 119 is arranged in a plane of the illumination optics 103 which is optically conjugate to the object plane 105 as a field plane, it is also referred to as a field facet mirror.
  • the first facet mirror 119 includes a multiplicity of individual first facets 120, which are also referred to below as field facets. A few of these facets 120 are shown in FIG. 1 only by way of example.
  • the first facets 120 can be embodied as macroscopic facets, in particular as rectangular facets or as facets with an arcuate or part-circular edge contour.
  • the first facets 120 can be embodied as planar facets or alternatively as convexly or concavely curved facets.
  • the first facets 120 themselves can each also be composed of a multiplicity of individual mirrors, in particular a multiplicity of micromirrors.
  • the first facet mirror 119 can be embodied in particular as a microelectromechanical system (MEMS system). Reference is made to DE 10 2008 009 600 A1 for details.
  • MEMS system microelectromechanical system
  • the illumination radiation 115 runs horizontally between the collector 116 and the deflection mirror 118, ie along the y-direction.
  • a second facet mirror 121 is arranged downstream of the first facet mirror 119 in the beam path of the illumination optics 103. If the second facet mirror 121 is arranged in a pupil plane of the illumination optics 103, it is also referred to as a pupil facet mirror. The second facet mirror 121 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the illumination optics 103 . In this case, the combination of the first facet mirror 119 and the second facet mirror 121 is also referred to as a specular reflector. Specular reflectors are known from US 2006/0132747 A1, EP 1 614 008 B1 and US Pat. No. 6,573,978.
  • the second facet mirror 121 includes a plurality of second facets 122.
  • the second facets 122 are also referred to as pupil facets.
  • the second facets 122 can also be macroscopic facets, which can have round, rectangular or hexagonal borders, for example, or alternatively facets composed of micromirrors. In this regard, reference is also made to DE 10 2008 009 600 A1.
  • the second facets 122 can have plane or alternatively convexly or concavely curved reflection surfaces.
  • the illumination optics 103 thus forms a double-faceted system. This basic principle is also called "Fly's Eye Integrator”.
  • the individual first facets 120 are imaged in the object field 104 with the aid of the second facet mirror 121 .
  • the second facet mirror 121 is the last beam-forming mirror or actually the last mirror for the illumination radiation 115 in the beam path in front of the object field 104.
  • transmission optics can be arranged in the beam path between the second facet mirror 121 and the object field 104 , which particularly contribute to the imaging of the first facets 120 in the object field 104 .
  • the transmission optics can have exactly one mirror, but alternatively also have two or more mirrors, which are arranged one behind the other in the beam path of the illumination optics 103 .
  • the transmission optics can in particular comprise one or two mirrors for normal incidence (NI mirror, "normal incidence” mirror) and/or one or two mirrors for grazing incidence (GI mirror, "gracing incidence” mirror).
  • the illumination optics 103 has exactly three mirrors after the collector 116, namely the deflection mirror 118, the field facet mirror 119 and the pupil facet mirror 121.
  • the deflection mirror 118 can also be omitted, so that the illumination optics 103 can then have exactly two mirrors downstream of the collector 116, namely the first facet mirror 119 and the second facet mirror 121.
  • the imaging of the first facets 120 by means of the second facets 122 or with the second facets 122 and transmission optics in the object plane 105 is generally only an approximate imaging.
  • the projection optics 109 includes a plurality of mirrors Mi, which are numbered consecutively according to their arrangement in the beam path of the EUV projection exposure system 100 .
  • the projection optics 109 include six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible.
  • the penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illumination radiation 115.
  • the projection optics 109 are doubly obscured optics.
  • the projection optics 109 has an image-side numerical aperture which is greater than 0.5 and which can also be greater than 0.6 and which can be 0.7 or 0.75, for example.
  • Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without an axis of rotational symmetry.
  • the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one axis of rotational symmetry of the reflection surface shape.
  • the mirrors Mi can have highly reflective coatings for the illumination radiation 115. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.
  • the projection optics 109 has a large object-image offset in the y-direction between a y-coordinate of a center of the object field 104 and a y-coordinate of the center of the image field 110.
  • This object-image offset in the y-direction can approximately as large as a z-distance between the object plane 105 and the image plane 111.
  • the projection optics 109 can in particular be anamorphic. In particular, it has different image scales ⁇ x, ⁇ y in the x and y directions.
  • a positive image scale ß means an image without image reversal.
  • a negative sign for the imaging scale ß means imaging with image reversal.
  • the projection optics 109 thus leads to a reduction in the ratio 4:1 in the x-direction, ie in the direction perpendicular to the scanning direction.
  • the projection optics 109 lead to a reduction of 8:1 in the y-direction, ie in the scanning direction.
  • Imaging scales are also possible.
  • the number of intermediate image planes in the x-direction and in the y-direction in the beam path between the object field 104 and the image field 110 can be the same or, depending on the design of the projection optics 109, be different. Examples of projection optics with different numbers of such intermediate images in the x and y directions are known from US 2018/0074303 A1.
  • one of the pupil facets 122 is assigned to precisely one of the field facets 120 in order to form a respective illumination channel for illuminating the object field 104 .
  • lighting can result according to Köhler's principle.
  • the far field is broken down into a large number of object fields 104 with the aid of the field facets 120 .
  • the field facets 120 generate a plurality of images of the intermediate focus on the pupil facets 122 respectively assigned to them.
  • the field facets 120 are each imaged onto the reticle 106 by an associated pupil facet 122 in a superimposed manner in order to illuminate the object field 104 .
  • the illumination of the object field 104 is as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%. Field uniformity can be achieved by superimposing different illumination channels.
  • the illumination of the entrance pupil of the projection optics 109 can be geometrically defined by an arrangement of the pupil facets.
  • the intensity distribution in the entrance pupil of the projection optics 109 can be set by selecting the illumination channels, in particular the subset of the pupil facets that guide light. This intensity distribution is also referred to as an illumination setting.
  • a likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 103 can be achieved by redistributing the illumination channels.
  • the projection optics 109 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. It can also be inaccessible.
  • the entrance pupil of the projection optics 109 cannot regularly be illuminated exactly with the pupil facet mirror 121 .
  • the aperture rays often do not intersect at a single point.
  • a surface can be found in which the distance between the aperture rays, which is determined in pairs, is minimal. This surface represents the entrance pupil or a surface conjugate to it in position space. In particular, this surface exhibits a finite curvature.
  • the projection optics 109 may have different positions of the entrance pupil for the tangential and for the sagittal beam path.
  • an imaging element in particular an optical component of the transmission optics, between the second facet mirror 121 and the Reticles 106 are provided. With the help of this optical component, the different positions of the tangential entrance pupil and the sagittal entrance pupil can be taken into account.
  • the pupil facet mirror 121 is arranged in a surface conjugate to the entrance pupil of the projection optics 109 .
  • the first field facet mirror 119 is arranged tilted to the object plane 105 .
  • the first facet mirror 119 is tilted relative to an arrangement plane that is defined by the deflection mirror 118 .
  • the first facet mirror 119 is tilted relative to an arrangement plane that is defined by the second facet mirror 121 .
  • the DUV projection exposure system 200 has an illumination system 201, a device called a reticle stage 202 for receiving and precisely positioning a reticle 203, through which the later structures on a wafer 204 are determined, a wafer holder 205 for holding, moving and precisely positioning the wafer 204 and an imaging device, namely projection optics 206, with a plurality of optical elements, in particular lenses 207, which are held in an objective housing 209 of the projection optics 206 via mounts 208.
  • an illumination system 201 a device called a reticle stage 202 for receiving and precisely positioning a reticle 203, through which the later structures on a wafer 204 are determined
  • a wafer holder 205 for holding, moving and precisely positioning the wafer 204
  • an imaging device namely projection optics 206, with a plurality of optical elements, in particular lenses 207, which are held in an objective housing 209 of the projection optics 206 via mounts 208.
  • various refractive, diffractive and/or reflective optical elements including mirrors, prisms, end plates and the like, can be provided.
  • the basic functional principle of the DUV projection exposure system 200 provides that the structures introduced into the reticle 203 are imaged onto the wafer 204 .
  • the illumination system 201 provides a projection beam 210 in the form of electromagnetic radiation that is required for imaging the reticle 203 onto the wafer 204 .
  • a laser, a plasma source or the like can be used as the source for this radiation.
  • the radiation is shaped in the illumination system 201 via optical elements in such a way that the projection beam 210 has the desired properties in terms of diameter, polarization, shape of the wave front and the like when it strikes the reticle 203 .
  • An image of the reticle 203 is generated by means of the projection beam 210 and transmitted to the wafer 204 in a correspondingly reduced size by the projection optics 206 .
  • the reticle 203 and the wafer 204 can be moved synchronously, so that areas of the reticle 203 are imaged onto corresponding areas of the wafer 204 practically continuously during a so-called scanning process.
  • an air gap between the last lens 207 and the wafer 204 can be replaced by a liquid medium which has a refractive index greater than 1.0.
  • the liquid medium can, for example be pure water.
  • Such a structure is also referred to as immersion lithography and has an increased photolithographic resolution.
  • the use of the invention is not limited to use in projection exposure systems 100, 200, in particular not with the structure described.
  • the invention is suitable for any lithography system, but in particular for projection exposure systems with the structure described.
  • the invention is also suitable for EUV projection exposure systems which have a lower numerical aperture on the image side than that described in connection with FIG. 1 and no obscured mirror M5 and/or M6.
  • the invention is also suitable for EUV projection exposure systems which have an image-side numerical aperture of 0.25 to 0.5, preferably 0.3 to 0.4, particularly preferably 0.33.
  • the invention and the following exemplary embodiments are not to be understood as being restricted to a specific design.
  • the following figures represent the invention only by way of example and in a highly schematic manner.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an optical device 1 .
  • the optics device 1 shown in the exemplary embodiment for a lithography system, in particular for a projection exposure system 100, 200, comprises at least one optical element 2, which has an optical surface 3, and a plurality of actuators 4 for a deformation of the optical surface 3. Furthermore, a strain gauge 5 for Determination of the deformation of the optical surface 3 provided or available.
  • the strain gauge 5 has at least one optical fiber 6 .
  • the optical fiber 6 is polarization-maintaining.
  • the at least one optical fiber 6 of the optical device 1 has a plurality of fiber Bragg gratings 7 with respective fiber interference spectra 8 (see FIG. 14).
  • the optical element 2 has a substrate element 9 on which the optical surface 3 is arranged or formed. Furthermore, the actuators 4 are connected to the substrate element 9 by a connecting layer 10 .
  • the connecting layer 10 has an adhesive. In other embodiments, the connecting layer 10 can also be formed from other materials.
  • the strain gauge 5 is also arranged at least partially in the connecting layer 10 .
  • strain gauge 5 is inserted into the connecting layer 10 in the exemplary embodiment illustrated in FIG.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the optical device 1 in which the at least one fiber Bragg grating 7 is at least partially arranged in at least one effective region 11 of the actuators 4 .
  • a fiber Bragg grating 7 is preferably assigned to a majority, preferably a majority, particularly preferably all effective areas 11 .
  • Each actuator 4 preferably forms its own effective area 11 for deforming or shaping the optical surface 3 of the optical element 2 .
  • a back plate 12 is preferably present.
  • the actuators 4 are preferably arranged between the back plate 12 and the substrate element 9 .
  • the back plate 12 enables the actuators 4 working normal (orthogonal) to the optical surface 3 in the exemplary embodiment shown in Figure 3 to be supported.
  • the optical fiber 6 has a plurality of fiber Bragg gratings 7 whose fiber interference spectra 8 (see FIG. 14) are preferably designed to be distinguishable.
  • the fiber Bragg gratings 7 have different grating periods.
  • FIG. 3 also shows an embodiment of the optics device 1, in which at least one spectrometer device 14 for determining and characterizing one or more fiber interference spectra 8 is present.
  • a control device 14a is present and set up to set the target deformation by means of a closed control loop.
  • the actual strain serves as a feedback signal for the activation and/or regulation of the at least one actuator 4 .
  • Working connections are shown in Figure 3 by dashed lines.
  • the spectrometer device 14 is preferably set up to detect a direct frequency shift in the fiber interference spectra 8 . Alternatively or additionally, it can be provided that the spectrometer device 14 has a Mach-Zehnder interferometer.
  • the optical surface 3 is light-reflecting, in particular EUV light-reflecting.
  • the optical surface 3 is designed to reflect DUV light.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the optical device 1 .
  • the optical surface 3 is deformed by the action of the actuators 4 .
  • the actuators 4 are supported against the back plate 12 and work in a direction which runs approximately parallel to a surface normal of the optical surface 3 .
  • the effect of the actuators 4 results in expansions in the substrate element 9, which can be detected, for example, by means of the expansion measuring device 5 (not shown in FIG. 4).
  • FIG. 5 shows a simplified schematic representation of the optical device 1, with a back plate 12 being dispensed with and the actuators 4 having a working direction which runs at least approximately parallel to the optical surface 3.
  • FIG. 6 shows the optical device 1 of FIG. 5 in a deflected state.
  • FIGS. Figures 3 and 4 show an actuation normal (orthogonal) to the optical surface 3 and Figures 5 and 6 an actuation parallel to the optical surface 3.
  • a plurality of actuators 4 can exert a compressive force on the optical element 2 and thus deform or deform it precisely.
  • a bending moment is introduced into the optical element 2 and/or the optical surface 3 by expansion and/or contraction of the actuators 4, which can lead to deformation or deformation thereof.
  • Figure 7 shows a schematic representation of various expansion curves of the actuators 4.
  • An elongation of the actuator 4 and/or an elongation of the effective range 11 of the actuator 4 is plotted on a vertical elongation axis 15 .
  • the field strength of an applied electric field is plotted on a horizontal axis 16 in FIG.
  • the diagram in FIG. 7 shows four expansion curves which correspond to different temperatures of the actuator 4. All four strain curves show hysteresis.
  • the expansion curve with the lowest profile corresponds to the highest temperature
  • the expansion curve with the highest profile corresponds to the lowest temperature of the actuator 4 .
  • the expansion curves of the actuator 4 shown in FIG. 7 reflect the behavior of the actuator 4 according to formula (1).
  • a hysteresis of the actuator 4 can be seen here and is in a range of ⁇ 1% in the example shown.
  • FIG. 8 shows a schematic representation of an expansion curve of the actuator 4 with a change in temperature.
  • the expansion of the actuator 4 is again plotted on the expansion axis 15, while the temperature of the actuator 4 is plotted on the horizontal axis 16.
  • a hysteresis of the expansion curve can be seen when running through a temperature cycle.
  • the expansion of the actuator 4 when the temperature changes compared to the normal temperature arranged at the origin of the diagram shown in FIG. 8 is determined in particular by the thermal expansion coefficient CTE (see formula (1)).
  • CTE thermal expansion coefficient
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a drift curve of the actuator 4.
  • the expansion of the actuator 4 is plotted on the expansion axis 15, while a time profile is plotted on the horizontal axis 16.
  • the actuator 4 At the origin, ie at the beginning of the time measurement, the actuator 4 is in an initial position or initial stretch and receives a signal, preferably in the form of an applied voltage, to assume a target position, ie a target stretch.
  • the actuator 4 approaches the desired position or the desired elongation or drifts towards it.
  • drift illustrated in FIG. 9 can be dependent on the respective jump height of the actuator 4.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a possible embodiment of the optical device 1 in a sectional view.
  • the optical fiber 6 has a number of fiber Bragg gratings 7, runs in a loop and passes through the effective areas 11 of a number of actuators 4.
  • the optical fiber 6 is guided in a meandering manner through rows of a plurality of effective regions 11 .
  • the at least one optical fiber 6 is guided in a meandering manner through rows of a plurality of effective areas 11 .
  • a plurality of optical fibers 6 running in a meandering manner can also be provided.
  • a plurality of optical fibers 6 can also be provided in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 10, each of which is assigned to a line or row.
  • FIG. 11 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the optical device 1, the strain measuring device 5 being arranged at least partially, preferably completely, in the substrate element 9.
  • the strain gauge 5 is arranged in a groove 17b.
  • the strain gauge 5 can also be arranged both in the substrate element 9 and in the connecting layer 10 .
  • FIG. 11 shows a section through an actuator 4 with a connection layer 10 and the substrate element 9 .
  • the actuators 4 lie flat on the connecting layer 10, which connects the actuators 4 and the substrate element 9.
  • the groove 17b is preferably milled into the substrate element 9.
  • FIG. 12 shows a further schematic representation of the embodiment of the optical device 1, according to which the strain gauge 5 is at least partially, preferably completely, arranged in the connecting layer 10, in particular inserted.
  • FIG. 13 shows a schematic representation of an embodiment of the optical device 1, the strain measuring device 5 being arranged at least partially in the at least one actuator 4, in particular in the groove 17a.
  • the strain gauge 5 can also be arranged both in the at least one actuator 4 and in the connection layer 10 .
  • the strain gauge 5 can also be arranged both in the substrate element 9 and in the at least one actuator 4 .
  • the strain gauge 5 can also be arranged both in the substrate element 9 and in the connecting layer 10 and in the at least one actuator 4 .
  • the groove 17a is preferably milled into the actuators 4.
  • the exemplary embodiments of the optical device 1 shown in Figures 3 to 13 are also particularly suitable for carrying out a method for setting a target deformation of the optical surface 3 of the optical element 2 for a lithography system 100, 200 by means of one or more actuators 4
  • a method for setting a target deformation of the optical surface 3 of the optical element 2 for a lithography system 100, 200 by means of one or more actuators 4
  • an actual deformation of the optical surface 3 is determined by at least one actual elongation of at least one measurement area 18 being determined.
  • the at least one measurement area 18 is selected in such a way that conclusions can be drawn about the actual deformation of the optical surface 3 from the actual strain.
  • the measuring areas 18 are preferably selected in such a way that each effective area 11 , at least each effective area 11 , which is to be recorded or monitored, is assigned a measuring area 18 , with the respective measuring area 18 preferably being located or within the effective area 11 . trained there.
  • the strain measuring device 5 is preferably arranged in such a way that the fiber interference spectrum 8 in the fiber Bragg gratings 7 of the optical fiber 6 is influenced by the actual strain of the at least one measuring region 18 .
  • a broadband measurement radiation 19 is coupled into the optical fiber 6 to carry out the method.
  • the method according to the invention preferably includes the coupling in of the broadband measurement radiation 19.
  • the fiber interference spectra 8 of the fiber Bragg gratings 7 of the strain gauge 5 can be determined using the measurement radiation 19 .
  • a narrow-band measurement radiation 19 is coupled into the optical fiber 6 and the fiber interference spectra 8 are determined in a grid method or scanning method by sweeping or scanning a sufficiently wide wavelength band. Furthermore, it is preferably provided that the actual deformation of the optical surface 3 in the lithography systems 100, 200 according to FIGS. 1 and 2 and during a reflection of a working radiation of the projection exposure system 100, 200 by the optical surface 3 is determined.
  • the embodiment of the optical device 1 shown in FIG. 11 is particularly suitable for carrying out an embodiment of the method according to which the actual strain is determined in a plurality of measurement areas 18 in the substrate element 9 on which the optical surface 3 is based in the groove 17b.
  • the exemplary embodiment of the optical device 1 shown in FIG. 12 is particularly suitable for carrying out an embodiment of the method according to which the actual strain is determined in a number of measurement areas 18 in the connecting layer 10 connecting the actuators 4 to the substrate element 9 .
  • the exemplary embodiment of the optical device 1 shown in FIG. 13 is particularly suitable for carrying out an embodiment of the method, according to which the actual strain is determined in a number of measuring areas 18 in the actuators 4 in the groove 17a.
  • the actual elongation in the plurality of measurement areas 18 is determined synchronously and/or in quick succession over time.
  • the exemplary embodiment of the optical device 1 shown in FIG. 10 is particularly suitable for carrying out an embodiment of the method, according to which the optical fiber 6 is guided in a meandering manner through rows of a plurality of measuring regions 18 . Furthermore, at least one fiber Bragg grating 7 is preferably arranged in each case in a plurality of the measurement areas 18 in this embodiment.
  • the at least one optical fiber 6 is routed in a meandering manner through rows of a plurality of measurement regions 18 .
  • FIG. 14 shows a schematic representation of the fiber interference spectrum 8.
  • the wavelength is plotted on the horizontal axis 16.
  • the measurement spectrum 8 of a back-reflected measurement radiation 19 is plotted on an intensity axis 20 in a solid line.
  • An input spectrum of the irradiated measuring radiation 19 is plotted in a dashed line.

Abstract

The invention relates to an optical device (1) for a lithography system (100, 200), comprising at least one optical element (2) having an optical surface (3) and one or more actuators (4) for a deformation of the optical surface (3). According to the invention, a strain gauge (5) is provided for determining the deformation of the optical surface (3), the strain gauge (5) comprising at least one optical fiber (6), the optical fiber (6) maintaining polarization.

Description

Optikvorrichtunq, Verfahren zur Einstellung einer Soll-Deformation und Lithoqrafiesvstem Optical device, method for setting a target deformation and Lithoqrafiesvstem
Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2021 205 425.0 in Anspruch, deren Inhalt durch Verweis hierin vollständig mit aufgenommen wird. The present application claims the priority of German patent application no. 10 2021 205 425.0, the content of which is incorporated herein by reference in its entirety.
Die Erfindung betrifft eine Optikvorrichtung für ein Lithografiesystem, mit wenigstens einem optischen Element aufweisend eine optische Oberfläche und mit einem oder mehreren Aktuatoren für eine Deformation der optischen Oberfläche. The invention relates to an optical device for a lithography system, having at least one optical element having an optical surface and having one or more actuators for deforming the optical surface.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Einstellung einer Soll-Deformation einer optischen Oberfläche eines optischen Elements für ein Lithografiesystem, mittels eines oder mehrerer Aktuatoren. The invention also relates to a method for setting a target deformation of an optical surface of an optical element for a lithography system by means of one or more actuators.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist. The invention also relates to a lithography system, in particular a projection exposure system for semiconductor lithography, having an illumination system with a radiation source and an optical system which has at least one optical element.
Optische Elemente zur Führung und Formung einer Strahlung in Projektionsbelichtungsanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei den bekannten optischen Elementen führt und formt häufig eine Oberfläche des optischen Elements die auf das optische Element einfallenden Lichtwellen. Eine genaue Kontrolle der Form der Oberfläche ist daher zur Ausbildung einer exakten Wellenfront mit gewünschten Eigenschaften von besonderem Vorteil. Optical elements for guiding and shaping radiation in projection exposure systems are known from the prior art. In the known optical elements, a surface of the optical element often guides and shapes the light waves incident on the optical element. Precise control of the shape of the surface is therefore of particular advantage in order to form an exact wavefront with the desired properties.
Aus dem Stand der Technik sind Lithografiesysteme bekannt, welche ultraviolette Strahlung, insbesondere DUV (deep ultra-violet) und/oder EUV (extreme ultra-violet) Licht verwenden, um mikrolithografische Strukturen mit höchster Präzision herzustellen. Hierbei wird das Licht einer Strahlungsquelle über mehrere Spiegel zu einem zu belichtenden Wafer gelenkt. Eine Anordnung, eine Position sowie eine Form des Spiegels tragen hierbei entscheidend zu der Qualität der Belichtung bei. Lithography systems are known from the prior art which use ultraviolet radiation, in particular DUV (deep ultraviolet) and/or EUV (extreme ultraviolet) light, in order to produce microlithographic structures with the greatest precision. In this case, the light from a radiation source is directed via a number of mirrors to a wafer to be exposed. An arrangement, a position and a shape of the mirror make a decisive contribution to the quality of the exposure.
Um beispielsweise eine Anzahl von Transistoren auf einem Chip weiter zu erhöhen, ist es notwendig, bestehende Lithografiesysteme weiterzuentwickeln. Im allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, Aktuatoren an Spiegeln anzubringen, welche diese mit möglichst vielen Freiheitsgraden formen. For example, in order to further increase the number of transistors on a chip, it is necessary to further develop existing lithography systems. In the general state of the art it is known to attach actuators to mirrors, which shape them with as many degrees of freedom as possible.
Im Stand der Technik werden ferner verschiedene Systeme zur Aktuierung von deformierbaren Spiegeln beschrieben. Various systems for actuating deformable mirrors are also described in the prior art.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, optische Elemente in Optikvorrichtungen zu integrieren, welche Aktuatoren zur Krafterzeugung aufweisen, um die optische Oberfläche, welche mit den Lichtwellen interagiert, gezielt zu formen. Gemäß dem Stand der Technik wird eine Wirkung der Aktuatoren auf die optische Oberfläche, beispielsweise auf Basis einer Modellbildung vorhergesagt. Allerdings können in der Modellbildung nichtberücksich- tigte Einflüsse eine Vorhersagekraft des Modells schwächen. It is known from the prior art to integrate optical elements in optical devices which have actuators for generating force in order to specifically shape the optical surface which interacts with the light waves. According to the prior art, an effect of the actuators on the optical surface is predicted, for example on the basis of modeling. However, influences not taken into account in the modeling can weaken the predictive power of the model.
Aus dem Stand der Technik bekannte Systeme zur Deformation von optischen Elementen nutzen eine Regelung zur Verformung der optischen Oberfläche und zur Einstellung einer Soll-Deformation. Hierzu wird mittels eines Sensors die Verformung erfasst und innerhalb einer Regelung als elektrisches Signal codiert auf die Aktuatoren gegeben. Im Rahmen von Lithografiesystemen ist es gemäß dem Stand der Technik nicht möglich, einen Sensor mit ausreichend hoher Messleistung mit in das Lithografiesystem bzw. das optische Element zu integrieren. Aus diesem Grund werden derartige Optikvorrichtungen innerhalb einer offenen Steuerkette bzw. in einem Feed-Forward-Modus betrieben. Systems known from the prior art for the deformation of optical elements use a regulation for the deformation of the optical surface and for the setting of a target deformation. For this purpose, the deformation is detected by a sensor and sent to the actuators in a coded form as an electrical signal within a control system. In the context of lithography systems, it is not possible according to the prior art to integrate a sensor with a sufficiently high measurement performance into the lithography system or the optical element. For this reason, optical devices of this type are operated within an open control chain or in a feed-forward mode.
Nachteilig an Optikvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik ist, dass es zur Erfüllung der stetig steigenden Anforderungen zur Erhöhung der Präzision entscheidend ist, die Soll-Deformation möglichst exakt einzuhalten, während die hierzu bekannten Maßnahmen zur exakten Einstellung der Soll-Deformation unzureichend sind. A disadvantage of optical devices according to the prior art is that, in order to meet the ever-increasing demands for increasing precision, it is crucial to adhere to the target deformation as precisely as possible, while the known measures for precisely setting the target deformation are insufficient.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Optikvorrichtung zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine präzise Formung bzw. eine präzise Einstellung einer Soll-Deformation einer optischen Oberfläche ermöglicht. The present invention is based on the object of creating an optical device which avoids the disadvantages of the prior art, in particular enabling precise shaping or precise setting of a target deformation of an optical surface.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe von einer Optikvorrichtung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. According to the invention, this object is achieved by an optical device having the features specified in claim 1 .
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einstellung einer Soll- Deformation einer optischen Oberfläche zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine präzise und zuverlässige Formung bzw. eine präzise Einstellung einer Soll- Deformation der optischen Oberfläche ermöglicht. The present invention is also based on the object of creating a method for setting a target deformation of an optical surface which avoids the disadvantages of the prior art, in particular precise and reliable shaping or precise setting of a target deformation of the optical surface allows.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den in Anspruch 16 genannten Merkmalen gelöst. This object is achieved by a method having the features specified in claim 16.
Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Lithografiesystem zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere die Ausbildung präzise geformter Wellenfronten einer Strahlung ermöglicht. The present invention is also based on the object of creating a lithography system which avoids the disadvantages of the prior art, in particular enabling the formation of precisely shaped wavefronts of a radiation.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 27 genannten Merkmalen gelöst. According to the invention, this object is achieved by a lithography system having the features specified in claim 27.
Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung für ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage, umfasst wenigstens ein optisches Element, aufweisend eine optische Oberfläche sowie einen oder mehrere Aktuatoren für eine Deformation der optischen Oberfläche. Erfindungsgemäß ist eine Dehnungsmesseinrichtung zur Ermittlung der Deformation der optischen Oberfläche vorgesehen, wobei die Dehnungsmesseinrichtung wenigstens eine optische Faser aufweist und die optische Faser polarisationserhaltend ist. The optical device according to the invention for a lithography system, in particular a projection exposure system, comprises at least one optical element having an optical surface and a or multiple actuators for deformation of the optical surface. According to the invention, a strain gauge is provided for determining the deformation of the optical surface, wherein the strain gauge has at least one optical fiber and the optical fiber is polarization-preserving.
Im Rahmen der Erfindung kann unter dem Begriff der Dehnung auch eine Kontraktion und/oder eine Stauchung verstanden werden. Within the scope of the invention, the term elongation can also be understood to mean contraction and/or compression.
Ferner dient die mechanische Deformation der optischen Oberfläche einer Formung der optischen Oberfläche und/oder der Einstellung einer Soll-Deformation. Furthermore, the mechanical deformation of the optical surface serves to shape the optical surface and/or to set a target deformation.
Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung hat den Vorteil, dass eine unabhängige Kontrolle einer tatsächlichen Deformation der optischen Oberfläche durch die vorgesehene Dehnungsmesseinrichtung ermöglicht wird. Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung ermöglicht somit eine präzisere und zuverlässigere Deformation der optischen Oberfläche, als Systeme gemäß dem Stand der Technik, welche eine Kontrolle der tatsächlichen Deformation der optischen Oberfläche nicht zulassen. Dies ist besonders beim Einsatz der Aktuatoren für die Deformation bzw. zur Bewirkung der Deformation von Vorteil, da deren Wirkung auf die genaue Formung der optischen Oberfläche häufig auf einer reinen Modellbildung basiert. Mit der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann die Modellbildung durch empirische Messung der tatsächlichen Deformation ergänzt und/oder ersetzt werden. The optical device according to the invention has the advantage that independent monitoring of an actual deformation of the optical surface is made possible by the strain measuring device provided. The optical device according to the invention thus enables a more precise and reliable deformation of the optical surface than systems according to the prior art, which do not allow the actual deformation of the optical surface to be checked. This is particularly advantageous when using the actuators for the deformation or for effecting the deformation, since their effect on the precise shaping of the optical surface is often based purely on modeling. With the optical device according to the invention, the modeling can be supplemented and/or replaced by empirical measurement of the actual deformation.
Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator als elektrostriktiver Aktuator ausgebildet ist. Eine Ausbildung als elektrostriktiver Aktuator hat hierbei den Vorteil, dass elektrostriktive Aktuatoren ein sehr geringe Driftneigung sowie eine geringe Hystereseneigung aufweisen. Provision can be made for the at least one actuator to be in the form of an electrostrictive actuator. An embodiment as an electrostrictive actuator has the advantage that electrostrictive actuators have a very low tendency to drift and a low tendency to hysteresis.
Es kann vorgesehen sein, dass die Optikvorrichtung mehrere Aktuatoren für eine Deformation der optischen Oberfläche aufweist, wobei jeder einzelne der mehreren Aktuatoren ansteuerbar ist. Provision can be made for the optics device to have a plurality of actuators for deforming the optical surface, each individual one of the plurality of actuators being controllable.
Durch eine Ansteuerung jedes einzelnen Aktuators ist es möglich, gezielt Profile der optischen Oberfläche und/oder des optischen Elements, insbesondere eines Spiegels einzustellen und somit die Optikvorrichtung bzw. das Lithografiesystem, in welche die Optikvorrichtung integriert ist, bestmöglich zu korrigieren. By controlling each individual actuator, it is possible to adjust profiles of the optical surface and/or the optical element, in particular a mirror, in a targeted manner and thus to correct the optical device or the lithography system in which the optical device is integrated in the best possible way.
Eine Dehnung der Aktuatoren kann in einer ersten Näherung durch die Formel (1) beschrieben werden. Hierbei beschreibt M einen elektrostriktiven Koeffizienten, welcher durch Anlegen eines elektrischen Feldes E zu einer Dehnung S führt. Wie aus der Formel (1) ersichtlich ist, ist der elektrostriktive Koeffizient M abhängig von der Temperatur ϋ des Aktuators. Des Weiteren ist die Dehnung S des Aktuators abhängig von dessen Steifigkeit s sowie einer anliegenden mechanischen Spannung T. Ferner ergibt sich ein thermischer Anteil der Dehnung durch Multiplikation des thermischen Expansionskoeffizienten CTE mit der Differenz der Temperatur ϋ und einer Ausgangstemperatur ϋo. S(E, ΰ) = M ß ) E2 + s T + CTE ( ΰ - ΰ0 ) An elongation of the actuators can be described in a first approximation by the formula (1). Here, M describes an electrostrictive coefficient, which leads to a strain S when an electric field E is applied. As can be seen from formula (1), the electrostrictive coefficient M depends on the temperature ϋ of the actuator. Furthermore, the elongation S of the actuator depends on its stiffness s and an applied mechanical stress T. Furthermore, a thermal component of the elongation results from multiplying the thermal expansion coefficient CTE with the difference between the temperature ϋ and an initial temperature ϋo. S(E, ΰ) = M ß ) E 2 + s T + CTE ( ΰ - ΰ 0 )
(1) (1)
Für eine hochpräzise und konstante Regelung einer Position des wenigstens einen Aktuators ist es von Vorteil, wenn sowohl ein Dehnungsverlust des wenigstens einen Aktuators auf Basis des elektrostriktiven Effekts als auch die thermische Dehnung korrigiert werden. Hierfür kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator mehr als 80 % seiner Arbeitsdistanz zur Selbstkorrektur von thermischen Dehnungen bzw. thermischen Effekten einsetzt. For high-precision and constant regulation of a position of the at least one actuator, it is advantageous if both a loss of expansion of the at least one actuator on the basis of the electrostrictive effect and the thermal expansion are corrected. For this purpose it can be provided that the at least one actuator uses more than 80% of its working distance for self-correction of thermal expansions or thermal effects.
Es ist demnach von Vorteil, wenn eine hochgenaue Positionierung bzw. Deformation der optischen Oberfläche dadurch ermöglicht wird, dass neben einer Temperaturkalibrierung eine Modellierung und Kalibrierung einer elektrostriktiven und thermischen Hysterese sowie eines Drifts des Aktuators vorgenommen wird. Accordingly, it is advantageous if a highly precise positioning or deformation of the optical surface is made possible by modeling and calibrating an electrostrictive and thermal hysteresis and a drift of the actuator in addition to a temperature calibration.
Zur Ermöglichung einer Reflexion von EUV-Licht werden häufig hochkomplexe Beschichtungen zur Ausbildung der optischen Oberfläche eingesetzt. Derartige Beschichtungen profitieren in besonderem Maße von einer Kontrolle der Wirkung des wenigstens einen Aktuators, da eine Übersteuerung bzw. zu starke Dehnung der optischen Oberfläche zu einer Beschädigung und/oder Zerstörung der darauf angeordneten komplexen Beschichtung führen kann. To enable reflection of EUV light, highly complex coatings are often used to form the optical surface. Such coatings benefit to a particular degree from a control of the effect of the at least one actuator, since overdriving or excessive stretching of the optical surface can lead to damage and/or destruction of the complex coating arranged thereon.
Es kann vorgesehen sein, dass das optische Element eine durchgehende und/oder einstückig ausgebildete optische Oberfläche aufweist und insbesondere kein Feldfacettenspiegel ist. Hierdurch kann die optische Oberfläche wenigstens annähernd eine Freiformfläche ausbilden. It can be provided that the optical element has a continuous and/or one-piece optical surface and in particular is not a field facet mirror. As a result, the optical surface can form at least approximately a free-form surface.
Es kann vorgesehen sein, dass die Optikvorrichtung anstatt zur Verwendung in dem Lithografiesystem für eine Verwendung in anderen Anwendungsbereichen optimiert ist. Beispielsweise kann die Optikvorrichtung zur Verwendung als Teil eines Weltraumspiegels vorgesehen sein. It can be provided that the optics device is optimized for use in other application areas instead of for use in the lithography system. For example, the optics device can be intended for use as part of a space mirror.
Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Dehnungsmesseinrichtungen als Teil der Optikvorrichtung vorhanden sind. Bei Vorhandensein mehrerer Dehnungsmesseinrichtungen kann vorgesehen sein, dass sich die mehreren Dehnungsmesseinrichtungen andere Bestandteile der Optikvorrichtung teilen. It can be provided that several strain gauges are present as part of the optics device. If several strain gauges are present, it can be provided that the several strain gauges share other components of the optical device.
Der Einsatz einer optischen Faser als Teil der Dehnungsmesseinrichtung hat den Vorteil, dass mittels optischer Fasern Licht zu Messzwecken in verschiedene Positionen der Optikvorrichtung geleitet werden kann. Von diesen Positionen aus kann das Licht durch die optische Faser reflektiert und/oder weitergeleitet werden, beispielsweise um Eigenschaften des Lichts zu vermessen. Optische Fasern sind hierbei sehr zuverlässige und präzise Lichtleiter, welche auch mit sehr geringen Durchmessern verfügbar sind. Insbesondere bei Verwendung in Optikvorrichtungen, welche sehr filigrane Bauteile aufweisen, ist die Verwendung von optischen Fasern, welche ebenfalls sehr filigran ausgebildet sein können, von besonderem Vorteil. Aus dem Stand der Technik bekannte Dehnungsmessanordnungen, welche auf Impedanzmessungen beruhen, benötigen häufig eine große Anzahl an elektrischen Leitern, welche eine Funktion einer optischen Komponente einschränken können. The use of an optical fiber as part of the strain gauge has the advantage that optical fibers can be used to guide light into different positions of the optical device for measurement purposes. From these positions, the light can be reflected and/or passed on through the optical fiber, for example in order to measure properties of the light. Optical fibers are very reliable and precise light guides, which are also available with very small diameters. In particular when used in optical devices which have very filigree components, the use of optical fibers, which can also be of very filigree design, is of particular advantage. Strain gauge arrangements known from the prior art, which are based on impedance measurements, often require a large number of electrical conductors, which can limit the function of an optical component.
Mittels einer polarisationserhaltenden optischen Faser können diejenigen Einflüsse auf die Deformation der optischen Oberfläche, welche auf eine Änderung einer Temperatur zurückzuführen sind, von denjenigen Einflüssen auf die Deformation der optischen Oberfläche, welche auf eine Dehnung und/oder Verzerrung der Optikvorrichtung zurückzuführen sind, voneinander getrennt bzw. entkoppelt werden. Hierdurch wird eine noch genauere und präzisere Kontrolle der Deformation bzw. der genauen Ausformung der optischen Oberfläche möglich, da die verschiedenen Einflussfaktoren auf die Formung der optischen Oberfläche gesondert adressiert und/oder beseitigt werden können. By means of a polarization-maintaining optical fiber, those influences on the deformation of the optical surface that are due to a change in temperature can be separated from one another or reduced from those influences on the deformation of the optical surface that are due to stretching and/or distortion of the optical device . This enables an even more accurate and precise control of the deformation or the precise shaping of the optical surface, since the various factors influencing the shaping of the optical surface can be addressed and/or eliminated separately.
Eine Separation von temperaturinduzierten Einflüssen ist von besonderem Vorteil, da eine der größten Störgrößen zur Deformation des optischen Elements Temperaturschwankungen an der optischen Oberfläche, insbesondere bei der Verwendung in EUV-Lithografiesystemen, darstellen können. Insbesondere kann die Temperatur der optischen Oberfläche bzw. des optischen Elements während eines Betriebs zwischen 20 °C und 40 °C geändert werden. A separation of temperature-induced influences is of particular advantage, since one of the largest disturbance variables for the deformation of the optical element can be temperature fluctuations on the optical surface, in particular when used in EUV lithography systems. In particular, the temperature of the optical surface or of the optical element can be changed between 20° C. and 40° C. during operation.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine optische Faser ein oder mehrere Faser-Bragg-Gitter mit jeweiligen Faserinterferenzspektren aufweist. In an advantageous development of the optical device according to the invention, it can be provided that the at least one optical fiber has one or more fiber Bragg gratings with respective fiber interference spectra.
Weist die optische Faser ein Faser-Bragg-Gitter auf, so ergibt sich ein für das Faser-Bragg-Gitter charakteristisches Faserinterferenzspektrum. Das Faserinterferenzspektrum ist hierbei als wellenlängenabhängige Veränderung einer sich durch die Faser fortpflanzenden Strahlung zu verstehen. If the optical fiber has a fiber Bragg grating, then a fiber interference spectrum that is characteristic of the fiber Bragg grating results. The fiber interference spectrum is to be understood as a wavelength-dependent change in radiation propagating through the fiber.
Insbesondere weist das Faser-Bragg-Gitter eine charakteristische Filterbandbreite auf. Strahlung, deren Wellenlänge innerhalb eines von der Filterbandbreite bestimmten Spektralbereichs liegt, wird von dem Faser-Bragg-Gitter in der optischen Faser reflektiert. Derartig reflektierte Strahlung breitet sich entgegen der Ursprungsrichtung rückwärts in der optischen Faser aus und kann beispielsweise gemessen werden. In particular, the fiber Bragg grating has a characteristic filter bandwidth. Radiation whose wavelength lies within a spectral range determined by the filter bandwidth is reflected by the fiber Bragg grating in the optical fiber. Radiation reflected in this way propagates backwards in the optical fiber opposite to the direction of origin and can be measured, for example.
Alternativ kann auch das Faserinterferenzspektrum in einer Transmissionskonfiguration bestimmt werden, wodurch sich ein transmittiertes Strahlungsspektrum ergibt, bei welchem der reflektierte Bereich und die Filterbandbreite als Einschnitt erkennbar ist. Alternatively, the fiber interference spectrum can also be determined in a transmission configuration, resulting in a transmitted radiation spectrum in which the reflected area and the filter bandwidth can be seen as a notch.
Das Faserinterferenzspektrum und insbesondere die Filterbandbreite sind hierbei abhängig von geometrischen Eigenschaften des Faser-Bragg-Gitters. Eine entscheidende geometrische Eigenschaft des Faser- Bragg-Gitters ist hierbei eine Gitterperiode des Faser-Bragg-Gitters. Der Einsatz eines Faser-Bragg-Gitters eignet sich besonders vorteilhaft zur Verwendung in einer Dehnungsmesseinrichtung, da durch eine Dehnung der optischen Faser und damit des Faser-Bragg-Gitters auch dessen geometrische Eigenschaften verändert werden können. Mit der Veränderung der geometrischen Eigenschaften, insbesondere einer Stauchung oder Streckung der Gitterperiode, ergibt sich auch eine Veränderung des Faserinterferenzspektrum und damit insbesondere einer Mittenwellenlänge der Filterbandbreite. The fiber interference spectrum and in particular the filter bandwidth are dependent on the geometric properties of the fiber Bragg grating. A crucial geometric property of the fiber Bragg grating is a grating period of the fiber Bragg grating. The use of a fiber Bragg grating is particularly advantageous for use in a strain gauge, since the geometric properties of the optical fiber and thus of the fiber Bragg grating can also be changed by stretching it. With the change in the geometric properties, in particular a compression or stretching of the grating period, there is also a change in the fiber interference spectrum and thus in particular in a center wavelength of the filter bandwidth.
Die Mittelwellenlänge der Filterbandbreite ist hierbei direkt proportional zu der Gitterperiode multipliziert mit einem Zweifachen eines effektiven Brechungsindexes innerhalb des Faser-Bragg-Gitters. The center wavelength of the filter bandwidth is in this case directly proportional to the grating period multiplied by twice an effective refractive index within the fiber Bragg grating.
Eine spektrale Breite der Filterbandbreite hängt von einer Länge des Faser-Bragg-Gitters und einer Stärke einer Brechungsindexänderung zwischen benachbarten Brechungsindexbereichen ab. Auch diese Parameter können beispielsweise durch eine Streckung oder Stauchung des Faser-Bragg-Gitters verändert werden und eignen sich daher zur Bestimmung mechanischer Dehnungen der optischen Faser und/oder des Faser-Bragg-Gitters. A spectral width of the filter bandwidth depends on a length of the fiber Bragg grating and a magnitude of a refractive index change between adjacent refractive index ranges. These parameters can also be changed, for example, by stretching or compressing the fiber Bragg grating and are therefore suitable for determining mechanical expansion of the optical fiber and/or the fiber Bragg grating.
Alternativ oder zusätzlich zu einer optischen Faser und einem Faser-Bragg-Gitter können auch andere optische Sensoren als Teil der Dehnungsmesseinrichtung vorgesehen sein. As an alternative or in addition to an optical fiber and a fiber Bragg grating, other optical sensors can also be provided as part of the strain gauge.
Insbesondere können andere Lichtwellenleiter und andere optische Interferenzfilter, insbesondere Bragg- Gitter vorgesehen sein. Beispielsweise kann es sich bei einem alternativen oder zusätzlichen optischen Interferenzfilter um ein Strichgitter und/oder einen Resonator und/oder eine einfache Schlitzblende handeln. Bei dem alternativen und/oder zusätzlichen Wellenleiter kann es sich beispielsweise um einen fest ausgebildeten, nicht als optische Faser ausgeführten Lichtkanal handeln. Der Lichtwellenleiter bzw. der Lichtkanal kann polarisationserhaltend ausgebildet sein. Ferner kann auch ein puristischer Wellenleiter in Form eines Freistrahls vorgesehen sein. In particular, other optical waveguides and other optical interference filters, in particular Bragg gratings, can be provided. For example, an alternative or additional optical interference filter can be a line grating and/or a resonator and/or a simple slit diaphragm. The alternative and/or additional waveguide can be, for example, a fixed light channel that is not designed as an optical fiber. The optical waveguide or the light channel can be configured to maintain polarization. Furthermore, a puristic waveguide in the form of a free beam can also be provided.
Besonders vorteilhaft kann die Verwendung einer optischen Einzelmodenfaser als optische Faser sein, da sich hierdurch eine besonders klare Struktur des Faserinterferenzspektrums ergibt. The use of a single-mode optical fiber as the optical fiber can be particularly advantageous since this results in a particularly clear structure of the fiber interference spectrum.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Faser-Bragg-Gitter als periodische Mikrostruktur ausgebildet ist, welche selektiv Wellenlängen reflektiert. In particular, it can be provided that the fiber Bragg grating is designed as a periodic microstructure which selectively reflects wavelengths.
Es kann vorgesehen sein, dass das Faser-Bragg-Gitter derart ausgebildet ist, insbesondere eine derartige Gitterperiode aufweist, dass eine Frequenzverschiebung bei einer Dehnung, welche durch eine bestimmungsgemäße Verwendung des wenigstens einen Aktuators bedingt ist, 1 pm bis 1 nm, vorzugsweise 5 pm bis 500 pm, besonders bevorzugt 20 pm bis 100 pm beträgt. Es kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung und/oder das Faser-Bragg-Gitter derart ausgebildet sind, dass ein Dehnungsauflösungsvermögen 1 am bis 1 nm, vorzugsweise 5 am bis 1 pm, besonders bevorzugt 0,5 fm bis 50 fm beträgt. Provision can be made for the fiber Bragg grating to be designed in such a way, in particular to have such a grating period, that a frequency shift in the event of an elongation caused by the intended use of the at least one actuator is 1 pm to 1 nm, preferably 5 pm to 500 pm, particularly preferably 20 pm to 100 pm. Provision can be made for the strain gauge and/or the fiber Bragg grating to be designed in such a way that a strain resolution is 1 μm to 1 nm, preferably 5 μm to 1 μm, particularly preferably 0.5 fm to 50 fm.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass das optische Element ein Substratelement aufweist, an dem die optische Oberfläche angeordnet ist. In an advantageous development of the optical device according to the invention, it can be provided that the optical element has a substrate element on which the optical surface is arranged.
Zur Erzielung einer besonders guten Formung und Führung von Wellenfronten ist es von Vorteil, wenn die optische Oberfläche auf einem Substratelement angeordnet bzw. dort ausgebildet ist, wobei der wenigstens eine Aktuator durch seine Krafteinwirkung das Substratelement verformt und hierdurch auch eine Deformation der optischen Oberfläche bewirkt. Eine derartige mittelbare Einwirkung auf die optische Oberfläche hat den Vorteil, dass bei komplex strukturierten optischen Oberflächen diese von einer direkten Krafteinwirkung des Aktuators geschützt sind, da diese durch das Substratelement vermittelt wird. In order to achieve particularly good shaping and guidance of wave fronts, it is advantageous if the optical surface is arranged or formed on a substrate element, with the at least one actuator deforming the substrate element through the action of its force and thereby also causing a deformation of the optical surface. Such an indirect effect on the optical surface has the advantage that in the case of complex structured optical surfaces, these are protected from a direct force effect of the actuator, since this is mediated by the substrate element.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung eine optische Erfassungseinrichtung, beispielsweise eine Kamera, aufweist, welche eine Dehnung des Substratelements und/oder der optischen Oberfläche anhand einer Veränderung, beispielsweise eine Außenkontur und/oder optischer Eigenschaften, insbesondere auf einer Rückseite des Substratelements, erfasst. Bei einer derartigen Ausführungsform sind die Dehnungsmess-einrichtung und das Substratelement mechanisch entkoppelt, ein Informationsübertrag über den Dehnungszustand des Substratelements wird jedoch auf andere Weise erzielt. Provision can furthermore be made for the strain measuring device to have an optical detection device, for example a camera, which detects a strain in the substrate element and/or the optical surface on the basis of a change, for example an outer contour and/or optical properties, in particular on a rear side of the substrate element. detected. In such an embodiment, the strain gauge and the substrate element are mechanically decoupled, but a transfer of information about the state of strain of the substrate element is achieved in a different way.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Faser-Bragg-Gitter auch derart ausgebildet ist, dass Dehnungsänderungen und/oder Temperaturänderungen zu Änderungen in dem reflektierten und/oder dem transmittier- ten Faserinterferenzspektrum führen. Furthermore, it can be provided that the fiber Bragg grating is also designed in such a way that changes in strain and/or temperature changes lead to changes in the reflected and/or the transmitted fiber interference spectrum.
Es kann vorgesehen sein, dass das Faser-Bragg-Gitter auch eingerichtet ist, die Temperaturänderungen und/oder eine Temperatur wenigstens eines Messbereichs zu erfassen. It can be provided that the fiber Bragg grating is also set up to detect the temperature changes and/or a temperature of at least one measurement area.
Hierdurch kann die Dehnungsmesseinrichtung und/oder das Faser-Bragg-Gitter vorteilhafterweise für eine Erfassung der Temperatur verwendet werden. As a result, the strain gauge and/or the fiber Bragg grating can advantageously be used for detecting the temperature.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator mit dem Substratelement durch eine, vorzugsweise einen Klebstoff aufweisende, Verbindungsschicht verbunden ist. In an advantageous development of the optical device according to the invention, it can be provided that the at least one actuator is connected to the substrate element by a connecting layer, preferably having an adhesive.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die optische Oberfläche an dem Substratelement, beispielsweise durch eine Beschichtung und/oder Strukturierung, ausgebildet ist. In particular, it can be provided that the optical surface is formed on the substrate element, for example by a coating and/or structuring.
Um eine Kraftübertragung zwischen dem wenigstens einen Aktuator und dem Substratelement zu gewährleisten, können diese mit einer Verbindungsschicht verbunden werden. Dies hat den Vorteil, dass der wenigstens eine Aktuator und das Substratelement getrennt hergestellt und erst bei einer Erstellung der Optikvorrichtung zusammengefügt werden können. Die Verbindungsschicht, welche den wenigstens einen Aktuator mit dem Substratelement verbindet, ist vorzugsweise aus einem Klebstoff ausgebildet oder weist einen Klebstoff auf. Die Verwendung eines Klebstoffes ermöglicht hierbei eine große Flexibilität bei der Assemblierung der Optikvorrichtung. In order to ensure power transmission between the at least one actuator and the substrate element, these can be connected with a connecting layer. This has the advantage that the at least one actuator and the substrate element can be manufactured separately and only assembled when the optical device is created. The connecting layer, which connects the at least one actuator to the substrate element, is preferably formed from an adhesive or has an adhesive. In this case, the use of an adhesive enables great flexibility in the assembly of the optical device.
Vorzugsweise kann der wenigstens eine Aktuator an einer von der optischen Oberfläche abgewandten Rückseite angeordnet sein. The at least one actuator can preferably be arranged on a rear side facing away from the optical surface.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung wenigstens teilweise in dem Substratelement, vorzugsweise in einer Nut des Substratelements, angeordnet ist. In an advantageous development of the optical device according to the invention, it can be provided that the strain measuring device is arranged at least partially in the substrate element, preferably in a groove of the substrate element.
Besonders vorteilhaft ist hierbei eine Ausführungsform der Optikvorrichtung, bei der die Dehnungsmesseinrichtung vollständig in dem Substratelement, vorzugsweise vollständig in der Nut des Substratelements, angeordnet ist. An embodiment of the optical device in which the strain gauge is arranged completely in the substrate element, preferably completely in the groove of the substrate element, is particularly advantageous here.
Weist die Dehnungsmesseinrichtung das Faser-Bragg-Gitter auf, so ist es von besonderem Vorteil, wenn das Faser-Bragg-Gitter in dem Substratelement angeordnet ist. If the strain gauge has the fiber Bragg grating, it is of particular advantage if the fiber Bragg grating is arranged in the substrate element.
Eine Anordnung der Dehnungsmesseinrichtung in einer Nut des Substratelements hat den Vorteil, dass durch die Schaffung der Nut, beispielsweise durch ein Schneide- und/oder Fräsverfahren, ein geeigneter Einbauraum für die Dehnungsmesseinrichtung geschaffen wird. Dies gilt insbesondere, wenn die Dehnungsmesseinrichtung die optische Faser und/oder das Faser-Bragg-Gitter aufweist. An arrangement of the strain gauge in a groove of the substrate element has the advantage that a suitable installation space for the strain gauge is created by creating the groove, for example by a cutting and/or milling process. This applies in particular if the strain gauge has the optical fiber and/or the fiber Bragg grating.
Von ihrer Bauform her sind optische Fasern für eine Verlegung in einer Nut besonders geeignet. In terms of their design, optical fibers are particularly suitable for laying in a groove.
Ferner ermöglicht eine Anordnung der Dehnungsmesseinrichtung und dabei insbesondere einer optischen Faser und/oder eines Faser-Bragg-Gitters, in der Nut eine besonders starke mechanische Kopplung an Dehnungen und/oder Verzerrungen desjenigen Körpers, an dem die Nut ausgebildet ist. Erfährt in dem vorbeschriebenen Fall also das Substratelement eine Verzerrung und/oder Dehnung, so lässt sich diese Dehnung besonders dann gut auf die Dehnungsmesseinrichtung übertragen, wenn die Dehnungsmesseinrichtung in dem Substratelement versenkt bzw. in einer Nut angeordnet ist. Hierdurch lässt sich eine Dehnung des Substratelements durch die Dehnungs-messeinrichtung messtechnisch besonders vorteilhaft präzise abbilden. Furthermore, arranging the strain gauge and in particular an optical fiber and/or a fiber Bragg grating in the groove enables particularly strong mechanical coupling to strains and/or distortions of the body on which the groove is formed. If, in the case described above, the substrate element is distorted and/or stretched, this stretching can be transferred particularly well to the strain gauge if the strain gauge is sunk in the substrate element or arranged in a groove. As a result, an elongation of the substrate element can be precisely imaged by the elongation measuring device in a particularly advantageous manner in terms of measurement technology.
Eine Anordnung der Dehnungsmesseinrichtung an dem Substratelement hat ferner den Vorteil, dass durch die Dehnungsmesseinrichtung Dehnungen des Substratelements erfasst werden können. Dehnungen des Substratelements wiederum ermöglichen eine besonders hohe Vorhersagekraft über Deformationen der optischen Oberfläche, da die optische Oberfläche an dem Substratelement angeordnet ist und insbesondere mit dieser mechanisch unmittelbar gekoppelt ist. An arrangement of the strain gauge on the substrate element also has the advantage that strains of the substrate element can be detected by the strain gauge. Strains of the substrate element in turn enable a particularly high predictive power over deformations optical surface, since the optical surface is arranged on the substrate element and, in particular, is mechanically directly coupled to it.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die optische Oberfläche durch eine Beschichtung und/oder Strukturierung ausgebildet ist, welche auf dem Substratelement angeordnet ist. Hierbei kann es sich um aufgebrachte Beschichtungen handeln, welche aus einem von dem Substratelement unterschiedlichen Material ausgebildet sind und/oder um Strukturierungen oder Beschichtungen, welche durch das Material des Substratelements selbst ausgebildet werden. It can be provided, for example, that the optical surface is formed by a coating and/or structuring, which is arranged on the substrate element. This can involve applied coatings, which are formed from a material that is different from the substrate element and/or structuring or coatings, which are formed by the material of the substrate element itself.
In derartigen Fällen besteht eine direkte vollflächige physische Verbindung der optischen Oberfläche mit dem Substratelement. Eine Dehnung des Substratelements, welches insbesondere als monolithischer Körper ausgeführt sein kann, führt daher unmittelbar zu einer Deformation der optischen Oberfläche, welche durch festkörperpyhsikalische Gesetzmäßigkeiten direkt durch die Dehnung und Zerrung des Substratelements determiniert ist. In such cases there is a direct full-area physical connection of the optical surface with the substrate element. A stretching of the substrate element, which can in particular be embodied as a monolithic body, therefore leads directly to a deformation of the optical surface, which is determined directly by the physical laws of solid bodies through the stretching and straining of the substrate element.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung wenigstens teilweise in dem wenigstens einen Aktuator, vorzugsweise in einer Nut des wenigstens einen Aktuators, angeordnet ist. In an advantageous development of the optical device according to the invention, it can be provided that the strain gauge is at least partially arranged in the at least one actuator, preferably in a groove of the at least one actuator.
Besonders vorteilhaft ist hierbei eine Ausführungsform der Optikvorrichtung, bei der die Dehnungsmesseinrichtung vollständig in dem wenigstens einen Aktuator, vorzugsweise vollständig in der Nut des wenigstens einen Aktuators, angeordnet ist. An embodiment of the optical device in which the strain gauge is arranged completely in the at least one actuator, preferably completely in the groove of the at least one actuator, is particularly advantageous here.
Eine Anordnung der Dehnungsmesseinrichtung in dem wenigstens einen Aktuator hat den Vorteil, dass auf diese Weise Dehnungen und Verzerrungen des wenigstens einen Aktuators durch die Dehnungsmesseinrichtung erfasst werden können. An arrangement of the strain gauge in the at least one actuator has the advantage that in this way strains and distortions of the at least one actuator can be detected by the strain gauge.
Werden Dehnungen des wenigstens einen Aktuators erfasst, so hat dies den Vorteil, dass damit ein Ausmaß und/oder eine Art der tatsächlich zu der Deformation der optischen Oberfläche führenden Krafteinwirkung durch den wenigstens einen Aktuator erfasst werden kann. If expansions of the at least one actuator are detected, then this has the advantage that an extent and/or a type of the force effect actually leading to the deformation of the optical surface can be detected by the at least one actuator.
Ein weiterer Vorteil einer Anordnung der Dehnungsmesseinrichtung an dem wenigstens einen Aktuator ist, dass eine derartige Anordnung bei einer Fertigung des wenigstens einen Aktuators vorgenommen werden kann. Somit kann die Dehnungsmesseinrichtung ausgebildet werden, ohne Manipulationen an dem Substratelement vornehmen zu müssen, durch welche beispielsweise mechanische und/oder optische Eigenschaften der optischen Oberfläche beeinträchtigt werden könnten. Another advantage of arranging the strain gauge on the at least one actuator is that such an arrangement can be made when the at least one actuator is being manufactured. The strain gauge can thus be formed without having to manipulate the substrate element, which could, for example, impair mechanical and/or optical properties of the optical surface.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung wenigstens teilweise in der Verbindungsschicht angeordnet, vorzugsweise eingelegt, ist. Besonders vorteilhaft ist hierbei eine Ausführungsform der Optikvorrichtung, bei der die Dehnungsmesseinrichtung vollständig in der Verbindungsschicht angeordnet, vorzugsweise vollständig eingelegt, ist. In an advantageous development of the optical device according to the invention, it can be provided that the strain gauge is at least partially arranged, preferably inserted, in the connecting layer. An embodiment of the optical device in which the strain gauge is arranged completely in the connecting layer, preferably completely inserted, is particularly advantageous here.
Eine wenigstens teilweise Anordnung der Dehnungsmesseinrichtung an der Verbindungsschicht hat den Vorteil, dass zum einen die Dehnungen und Verzerrungen sowohl des wenigstens einen Aktuators als auch des Substratelements mittels der Dehnungsmesseinrichtung erfasst werden können, zum anderen für die Anordnung der Dehnungsmesseinrichtung keine Modifikation an dem wenigstens einen Aktuator und/oder dem Substratelement vorgenommen werden müssen. An at least partial arrangement of the strain gauge on the connecting layer has the advantage that on the one hand the strains and distortions of both the at least one actuator and the substrate element can be detected by means of the strain gauge and on the other hand no modification to the at least one actuator for the arrangement of the strain gauge and / or the substrate element must be made.
Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung der Dehnungsmesseinrichtung in der Verbindungsschicht, wenn die Dehnungsmesseinrichtung in diese, vorzugsweise vollständig, eingelegt werden kann. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Dehnungsmesseinrichtung eine optische Faser mit einem Faser- Bragg-Gitter aufweist, während die Verbindungsschicht aus einem Klebstoff hergestellt ist. In diesem Fall kann die optische Faser mit dem Faser-Bragg-Gitter in die Verbindungsschicht eingelegt und vorzugsweise mit dem Klebstoff umgossen werden, so dass sich die Ausbildung der Verbindungsschicht durch den Klebstoff durch die optische Faser der Dehnungsmesseinrichtung nicht beeinträchtigt wird. An arrangement of the strain gauge in the connecting layer is particularly advantageous if the strain gauge can be inserted into this, preferably completely. This is the case, for example, when the strain gauge comprises an optical fiber with a fiber Bragg grating, while the connecting layer is made of an adhesive. In this case, the optical fiber with the fiber Bragg grating can be placed in the connection layer and preferably cast around with the adhesive, so that the formation of the connection layer is not impaired by the adhesive through the optical fiber of the strain gauge.
Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Dehnungsmesseinrichtung derart in der Verbindungsschicht angeordnet ist, dass eine mechanische Kopplung der Dehnungsmesseinrichtung mit dem wenigstens einen Aktuator und/oder dem Substratelement ermöglicht wird. Beispielsweise kann dies dadurch ermöglicht werden, dass bei einer Ausbildung der Verbindungsschicht durch einen Klebstoff der Klebstoff auch die optische Faserder Dehnungsmesseinrichtung verklebt, wodurch sich eine mechanische Kopplung zwischen der Dehnungsmesseinrichtung, der Verbindungsschicht, dem Substratelement und dem wenigstens einen Aktuator ergibt. It is particularly advantageous here if the strain gauge is arranged in the connecting layer in such a way that mechanical coupling of the strain gauge to the at least one actuator and/or the substrate element is made possible. For example, this can be made possible by the fact that when the connecting layer is formed by an adhesive, the adhesive also bonds the optical fiber of the strain gauge, resulting in a mechanical coupling between the strain gauge, the connecting layer, the substrate element and the at least one actuator.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Dehnungsmesseinrichtung in Teilen sowohl in dem Substratelement als auch in dem wenigstens einen Aktuator als auch in der wenigstens einen Verbindungsschicht angeordnet ist. In particular, it can be provided that the strain gauge is arranged in parts both in the substrate element and in the at least one actuator as well as in the at least one connecting layer.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Faser-Bragg-Gitter wenigstens teilweise in wenigstens einem Wirkungsbereich des wenigstens einen Aktuators angeordnet ist. In an advantageous development of the optical device according to the invention, it can be provided that the at least one fiber Bragg grating is at least partially arranged in at least one effective area of the at least one actuator.
Im Rahmen der Erfindung ist unter dem Wirkungsbereich des wenigstens einen Aktuators derjenige Bereich der Optikvorrichtung zu verstehen, in welche eine durch den wenigstens einen Aktuator bedingte Dehnung durch die Dehnungsmesseinrichtung mit einer hinreichenden Genauigkeit erfassbar ist. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass jeder Aktuator jeweils einen einzelnen, vorzugsweise wegzusammenhängenden, Wirkungsbereich aufweist, wobei sich Wirkungsbereiche, insbesondere benachbarter Aktuatoren auch überschneiden können. In the context of the invention, the effective range of the at least one actuator is understood to mean that range of the optical device in which a strain caused by the at least one actuator can be detected by the strain gauge with sufficient accuracy. Provision can preferably be made for each actuator to have an individual, preferably path-related, effective range, in which case effective ranges, in particular of adjacent actuators, can also overlap.
Eine wenigstens teilweise Anordnung des wenigstens einen Faser-Bragg-Gitters in wenigstens einem Wirkungsbereich des wenigstens einen Aktuators hat den Vorteil, dass Dehnungen, welche durch den wenigstens einen Aktuator ausgelöst werden, bei dem Faser-Bragg-Gitter Veränderungen der Gitterperiode aus- lösen können und damit eine Veränderung des Faserinterferenzspektrums bewirken können, welche Aufschluss über Art und Ausmaß der Dehnung geben können. An at least partial arrangement of the at least one fiber Bragg grating in at least one effective area of the at least one actuator has the advantage that expansions, which are triggered by the at least one actuator, can trigger changes in the grating period in the fiber Bragg grating and thus can cause a change in the fiber interference spectrum, which can provide information about the type and extent of the elongation.
Insbesondere ermöglicht eine Anordnung im Wrkungsbereich des wenigstens einen Aktuators, dass eine durch das Faser-Bragg-Gitter bestimmte Dehnung auf eine tatsächliche Wrkung des wenigstens einen Aktuators zurückgeführt werden kann. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Wrkungsbereiche bei mehreren Aktuatoren voneinander separierbar sind. Hierdurch kann durch eine durch das Faser-Bragg- Gitter ermittelte Dehnung unmittelbar auf eine Wirkung desjenigen Aktuators geschlossen werden, in dessen Wrkungsbereich das wenigstens eine Faser-Bragg-Gitter angeordnet ist. In particular, an arrangement in the effective area of the at least one actuator makes it possible for a strain determined by the fiber Bragg grating to be traced back to an actual effect of the at least one actuator. It is of particular advantage here if the effective areas can be separated from one another in the case of several actuators. As a result, a strain determined by the fiber Bragg grating can be used to directly infer an effect of that actuator in whose effective range the at least one fiber Bragg grating is arranged.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass sich das Faser-Bragg-Gitter über Wrkungsbereiche mehrerer Aktuatoren erstreckt. Hierdurch setzt sich die gemessene Dehnung aus Einwirkungen der mehreren Aktuatoren zusammen. Beispielsweise können hierdurch Aktuatoren gruppiert werden, was beispielsweise zu einer Kostensenkung führen kann, da lediglich ein Faser-Bragg-Gitter für mehrere Aktuatoren eingesetzt wird. Alternatively or additionally, it can be provided that the fiber Bragg grating extends over the effective ranges of a plurality of actuators. As a result, the measured strain is made up of the effects of the multiple actuators. For example, actuators can be grouped in this way, which can lead to a reduction in costs, for example, since only one fiber Bragg grating is used for a number of actuators.
Ferner kann vorgesehen sein, dass sich das wenigstens eine Faser-Bragg-Gitter über die Wrkungsbereiche mehrerer Aktuatoren erstreckt und Dehnungen der jeweiligen Wrkungsbereiche zu einer Veränderung von jeweils verschiedenen Charakteristiken des Faserinterferenzspektrums des Faser-Bragg-Gitters führt. Provision can also be made for the at least one fiber Bragg grating to extend over the effective ranges of a number of actuators and expansion of the respective effective ranges leads to a change in each case in different characteristics of the fiber interference spectrum of the fiber Bragg grating.
Der Wrkungsbereich des wenigstens einen Aktuators kann beispielsweise auch einen Abschnitt einer Rückenplatte der Optikvorrichtung umfassen. Demnach kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Faser-Bragg-Gitter in der Rückenplatte der Optikvorrichtung angeordnet ist. Eine Dehnung der Rückenplatte kann aufgrund des Reaktionsprinzips einer Dehnung des auf einer gegenüberliegenden Seite des Aktuators angeordneten Substratelements entgegengerichtet sein. Unter Berücksichtigung dieser Gegenrichtung kann jedoch aus einer Dehnung der Rückenplatte auf eine Dehnung des Substratelements und/oder der optischen Oberfläche geschlossen werden. The effective area of the at least one actuator can, for example, also include a section of a back plate of the optical device. Accordingly, it can be provided that the at least one fiber Bragg grating is arranged in the back plate of the optics device. Due to the reaction principle, an expansion of the back plate can be directed in the opposite direction to an expansion of the substrate element arranged on an opposite side of the actuator. Taking into account this opposite direction, however, a stretching of the substrate element and/or the optical surface can be inferred from a stretching of the back plate.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine optische Faser mehrere Faser-Bragg-Gitter aufweist, wobei die Faserinterferenzspektren der einzelnen Faser-Bragg-Gitter unterscheidbar ausgebildet sind. Weist die wenigstens eine optische Faser mehrere Faser-Bragg-Gitter auf, so kann durch eine geeignete Verlegung der optischen Faser mit lediglich einer optischen Faser eine Mehrzahl von Wirkungsbereichen durch die Dehnungsmesseinrichtung erfasst werden. Insbesondere kann eine Mehrzahl von Wirkungsbereichen einer Mehrzahl von Aktuatoren mit lediglich einer optischen Faser erfasst werden. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Faserinterferenzspektren der einzelnen Faser-Bragg-Gitter innerhalb der wenigstens einen optischen Faser unterscheidbar ausgebildet sind. In an advantageous development of the optical device according to the invention, it can be provided that the at least one optical fiber has a plurality of fiber Bragg gratings, with the fiber interference spectra of the individual fiber Bragg gratings being designed to be distinguishable. If the at least one optical fiber has a plurality of fiber Bragg gratings, a plurality of effective ranges can be detected by the strain gauge by suitably laying the optical fiber with only one optical fiber. In particular, a plurality of effective ranges of a plurality of actuators can be detected with only one optical fiber. In this case, it is of particular advantage if the fiber interference spectra of the individual fiber Bragg gratings are designed to be distinguishable within the at least one optical fiber.
Ein rückreflektierter Spektralbereich und/oder ein Spektralbereich des Einschnitts in das Strahlungsspektrum eines einzelnen Faser-Bragg-Gitters und damit einer Dehnung eines individuellen Wirkungsbereichs wird damit von den Dehnungen der anderen Wirkungsbereiche der anderen Faser-Bragg-Gitter der einen optischen Faser unterscheidbar. Hierdurch können mehrere Wirkungsbereiche synchron unter Auswertung lediglich eines Reflexions- und/oder Transmissionsspektrums überwacht werden. A back-reflected spectral range and/or a spectral range of the incision in the radiation spectrum of an individual fiber Bragg grating and thus an expansion of an individual effective range can thus be distinguished from the expansions of the other effective ranges of the other fiber Bragg gratings of the one optical fiber. As a result, a number of effective areas can be monitored synchronously with the evaluation of only one reflection and/or transmission spectrum.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Faser-Bragg-Gitter in ihrer Erstreckung in verschiedenen Raumrichtungen an der Optikvorrichtung, insbesondere dem Substratelement und/oder der Verbindungsschicht und/oder dem wenigstens einen Aktuator, angeordnet sind, so dass Dehnungen in unterschiedliche Raumrichtungen voneinander unterscheidbar sind. Provision can also be made for the fiber Bragg gratings to be arranged in their extension in different spatial directions on the optical device, in particular the substrate element and/or the connecting layer and/or the at least one actuator, so that expansions in different spatial directions can be distinguished from one another are.
Es kann vorgesehen sein, dass die zu unterscheidenden Faserinterferenzspektren um 1 nm bis 100 nm, vorzugsweise 1 nm bis 10 nm, besonders bevorzugt 3 nm bis 5 nm spektral voneinander separiert sind. Provision can be made for the fiber interference spectra to be differentiated to be spectrally separated from one another by 1 nm to 100 nm, preferably 1 nm to 10 nm, particularly preferably 3 nm to 5 nm.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Spektrometereinrichtung zur Bestimmung und/oder Charakterisierung der Faserinterferenzspektren vorgesehen ist. In an advantageous development of the optical device according to the invention, it can be provided that at least one spectrometer device is provided for determining and/or characterizing the fiber interference spectra.
Mittels einer Spektrometereinrichtung können das eine oder mehrere Faserinterferenzspektrum in Gänze oder in Teilen untersucht werden. The one or more fiber interference spectrums can be examined in whole or in part by means of a spectrometer device.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Spektrometereinrichtung dazu eingerichtet ist, reflektierte Strahlung innerhalb der Faserbandbreiten der Faser-Bragg-Gitter und/oder transmittierte Faserspektren mit Einschnitten innerhalb der Faserbandbreite der Faser-Bragg-Gitter zu bestimmen und/oder zu analysieren. Die Spektrometereinrichtung muss demnach nicht eingerichtet sein, das komplette Faserinterferenzspektrum in voller spektraler Breite aufzulösen, sondern die Spektrometereinrichtung kann darauf beschränkt sein, besonders charakteristische Bereiche der Faserinterferenzspektren zu bestimmen und/oder zu charakterisieren. In particular, it can be provided that the spectrometer device is set up to determine and/or analyze reflected radiation within the fiber bandwidth of the fiber Bragg grating and/or transmitted fiber spectra with notches within the fiber bandwidth of the fiber Bragg grating. Accordingly, the spectrometer device does not have to be set up to resolve the complete fiber interference spectrum in the full spectral width, but the spectrometer device can be limited to determining and/or characterizing particularly characteristic areas of the fiber interference spectra.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Spektrometereinrichtung eingerichtet ist, um eine direkte Frequenzverschiebung zu erfassen und/oder ein Mach-Zehnder-Interferometer aufweist. Eine direkte Erfassung der Frequenzverschiebung bzw. Wellenlängenverschiebung der reflektierten Strahlung und/oder des Einschnitts in dem transmittierten Strahlungsspektrum hat den Vorteil, dass durch eine Begrenzung auf einen derartigen relevanten Teil des Spektrums eine besonders schnelle und zuverlässige Analyse der Faserinterferenzspektren ermöglicht wird. In an advantageous development of the optical device according to the invention, it can be provided that the at least one spectrometer device is set up to detect a direct frequency shift and/or has a Mach-Zehnder interferometer. Direct detection of the frequency shift or wavelength shift of the reflected radiation and/or the notch in the transmitted radiation spectrum has the advantage that a particularly fast and reliable analysis of the fiber interference spectra is made possible by limiting it to such a relevant part of the spectrum.
Weist die wenigstens eine Spektrometereinrichtung einen Mach-Zehnder-Interferometer auf, so können die Faserinterferenzspektrum in einer vollen spektralen Breite erfasst und analysiert werden. Hierdurch können vorteilhafterweise viele Charakteristiken der Faserinterferenzspektren beachtet werden. If the at least one spectrometer device has a Mach-Zehnder interferometer, the fiber interference spectrum can be recorded and analyzed in a full spectral width. In this way, many characteristics of the fiber interference spectra can advantageously be taken into account.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die optische Faser mehrere Faser-Bragg-Gitter aufweist, schlaufenförmig verläuft, und Wirkungsbereiche mehrerer Aktuatoren passiert. In an advantageous development of the optical device according to the invention, it can be provided that the optical fiber has a plurality of fiber Bragg gratings, runs in a loop and passes through the effective ranges of a plurality of actuators.
Durch einen schlaufenförmigen Verlauf der optischen Faser können mehrere Wirkungsbereiche mehrerer Aktuatoren durch eine optische Faser erfasst werden, sofern die optische Faser derart dimensioniert und eingerichtet ist, dass in einer Mehrheit, vorzugsweise jedem, Wirkungsbereich ein Faser-Bragg-Gitter zu liegen kommt. Durch einen schlaufenförmigen Verlauf können die zu vermessenden Wirkungsbereiche ohne eine Überkreuzung der optischen Faser mit sich selbst jeweils einzeln adressiert werden. By running the optical fiber in a loop, several effective areas of several actuators can be covered by one optical fiber, provided that the optical fiber is dimensioned and set up in such a way that a fiber Bragg grating is located in a majority, preferably in each, effective area. Due to a loop-shaped course, the effective areas to be measured can each be addressed individually without the optical fiber crossing over itself.
Ferner kann vorgesehen sein, dass mehrere Faser-Bragg-Gitter in ein und demselben Wirkungsbereich eines Aktuators angeordnet sind. Hierbei können die Faser-Bragg-Gitter beispielsweise unterschiedlich orientiert sein und/oder in verschiedenen Bereichen des Wirkungsbereichs angeordnet sein. Hierdurch lässt sich eine Dehnung des Wirkungsbereichs im dreidimensionalen Raum besonders vorteilhaft präzise erfassen. Furthermore, it can be provided that several fiber Bragg gratings are arranged in one and the same effective range of an actuator. In this case, the fiber Bragg gratings can be oriented differently, for example, and/or can be arranged in different areas of the effective range. As a result, an expansion of the effective range in three-dimensional space can be precisely detected in a particularly advantageous manner.
Es kann alternativ vorgesehen sein, dass die optische Faser lediglich ein Faser-Bragg-Gitter aufweist, schlaufenförmig verläuft, und Wirkungsbereiche mehrerer Aktuatoren passiert. Alternatively, it can be provided that the optical fiber has only one fiber Bragg grating, runs in a loop and passes through the effective ranges of a number of actuators.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine optische Faser mäanderförmig durch Zeilen und/oder Reihen mehrerer Wirkungsbereiche geführt ist, und/oder in einer Mehrzahl der Wirkungsbereiche jeweils wenigstens ein Faser-Bragg-Gitter angeordnet ist. In an advantageous development of the optical device according to the invention, it can be provided that the at least one optical fiber is routed in a meandering manner through rows and/or rows of several effective areas, and/or at least one fiber Bragg grating is arranged in a plurality of the effective areas.
Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Aktuatoren und mit ihnen mehrere Wirkungsbereiche in Reihen und Zeilen, d. h. insbesondere schachbrettartig, in der Optikvorrichtung angeordnet sind. Dies lässt zum einen eine vorteilhafte systematische Kraftausübung durch die Mehrzahl an Aktuatoren zu, zum anderen können hierdurch produktionstechnische Erleichterungen und somit Kosteneinsparungen erzielt werden. In einer derartigen Situation ist es von besonderem Vorteil, wenn die wenigstens eine optische Faser mäanderförmig durch die Zeilen und Reihen der mehreren Wirkungsbereiche geführt ist. Durch den mäanderförmigen Verlauf wird die vorbeschriebene schlaufenförmige Führung der optischen Faser auf besonders effiziente Art und Weise ermöglicht. Insbesondere kann hierbei vorzugsweise vorgesehen sein, dass in einer Mehrzahl, vorzugsweise einer Mehrheit, vorzugsweise jedem Wrkungsbereich ein Faser-Bragg-Git- ter zu liegen kommt. Provision can be made for a plurality of actuators and with them a plurality of effective areas to be arranged in rows and lines, ie in particular in a chessboard-like manner, in the optical device. On the one hand, this allows for an advantageous systematic exertion of force by the plurality of actuators, and on the other hand, production-related simplifications and thus cost savings can be achieved as a result. In such a situation, it is of particular advantage if the at least one optical fiber is routed in a meandering manner through the lines and rows of the multiple effective areas. The above-described loop-shaped guidance of the optical fiber is made possible in a particularly efficient manner by the meandering course. In particular, provision can preferably be made here for a fiber Bragg grating to be located in a plurality, preferably a majority, preferably in each effective region.
Hierbei sind in den einzelnen Wrkungsbereichen, welche durch die jeweilig zugeordneten Aktuatoren gedehnt bzw. gezerrt werden, die Faser-Bragg-Gitter angeordnet. Zwischen den Wrkungsbereichen verläuft die optische Faser, ohne dass in diesen Bereichen ein Faser-Bragg-Gitter angeordnet wäre. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Dehnung der Wrkungsbereiche die zwischen den Wrkungsbereichen verlaufende optische Faser derartig abgelängt bzw. dimensioniert sein kann, dass eine Verzerrung des Wrkungsbe- reichs durch eine Konturlänge der Faser ausgeglichen werden kann und ein vorteilhafter Erhalt der Strahlführungsqualitäten der optischen Faser genutzt werden kann. Die einzelnen zu dehnenden Wrkungsbereiche und die in oder an ihnen angeordneten Faser-Bragg-Gitter sind also nicht starr, sondern mit Spiel durch die optische Faser miteinander verbunden. In this case, the fiber Bragg gratings are arranged in the individual effective areas, which are stretched or strained by the respectively assigned actuators. The optical fiber runs between the effective areas without a fiber Bragg grating being arranged in these areas. This has the advantage that when the effective areas are stretched, the optical fiber running between the effective areas can be cut to length or dimensioned in such a way that a distortion of the effective area can be compensated for by a contour length of the fiber and an advantageous preservation of the beam guidance qualities of the optical fiber can be used. The individual areas of action to be expanded and the fiber Bragg gratings arranged in or on them are therefore not rigid but connected to one another with play through the optical fiber.
Es kann vorgesehen sein, dass für jede Zeile und/oder Reihe eine einzelne, der jeweiligen Reihe oder Zeile zugeordnete, optische Faser vorhanden ist. Provision can be made for each row and/or row to have a single optical fiber assigned to the respective row or row.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass in allen Wrkungsbereichen jeweils wenigstens ein Faser- Bragg-Gitter angeordnet ist. Provision can preferably be made for at least one fiber Bragg grating to be arranged in each of the effective areas.
Ferner kann vorgesehen sein, dass jeder Aktuator lediglich einen Wirkungsbereich aufweist. Furthermore, it can be provided that each actuator has only one effective range.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass eine Rückenplatte vorgesehen ist, und der wenigstens eine Aktuator zwischen einer Rückenplatte und dem Substratelement angeordnet ist. In an advantageous development of the optical device according to the invention, it can be provided that a back plate is provided and the at least one actuator is arranged between a back plate and the substrate element.
Die beschriebene Ausführungsform der Optikvorrichtung mit einer Rückenplatte hat den Vorteil, dass die Aktuatoren axial betrieben werden können und insbesondere ein Wderlager für eine Dehnung der optischen Oberfläche und/oder des Substratelements in Form der Rückenplatte vorhanden ist. Hierdurch kann eine vorteilhaft präzise und vorhersagbare Ansteuerung bzw. Deformation der optischen Oberfläche erzielt werden, da eine Kontur der Gesamtheit der Aktuatoren annähernd unmittelbar die Deformationen der optischen Oberfläche definiert. The described embodiment of the optical device with a back plate has the advantage that the actuators can be operated axially and, in particular, there is an abutment for expansion of the optical surface and/or the substrate element in the form of the back plate. In this way, an advantageously precise and predictable control or deformation of the optical surface can be achieved, since a contour of the entirety of the actuators defines the deformations of the optical surface almost directly.
Ferner ermöglicht das Vorhandensein einer Rückenplatte eine besonders einfache Montage der Optikvorrichtung in einer übergeordneten optischen Anlage, insbesondere einem Lithografiesystem, wie beispielsweise einer Projektionsbelichtungsanlage. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator ohne Verwendung einer Rückenplatte direkt mit der optischen Oberfläche und/oder dem Substratelement verbunden ist. Hierbei können vorzugsweise transversal wirkende Aktuatoren eingesetzt werden, um eine Verzerrung bzw. Dehnung des Substratelements und/oder der optischen Oberfläche zu bewirken. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Optikvorrichtung durch das Fehlen einer Rückenplatte geringere Ausmaße einnimmt und damit platzsparend angebracht werden kann. Furthermore, the presence of a back plate enables a particularly simple installation of the optics device in a superordinate optical system, in particular a lithography system, such as a projection exposure system. Alternatively or additionally, it can be provided that the at least one actuator is connected directly to the optical surface and/or the substrate element without using a back plate. In this case, preferably transversely acting actuators can be used in order to bring about a distortion or stretching of the substrate element and/or the optical surface. One advantage of this is that the optics device takes on smaller dimensions due to the lack of a back plate and can therefore be attached in a space-saving manner.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die optische Oberfläche lichtreflektierend, vorzugsweise EUV-reflektierend und/oder DUV-reflektierend ausgebildet ist. In an advantageous development of the optical device according to the invention, it can be provided that the optical surface is light-reflecting, preferably EUV-reflecting and/or DUV-reflecting.
Ist die Oberfläche lichtreflektierend, insbesondere EUV-lichtreflektierend ausgebildet, so ermöglicht dies einen Einsatz der Optikvorrichtung als deformierbarer Spiegel. If the surface is designed to be light-reflecting, in particular EUV light-reflecting, this enables the optical device to be used as a deformable mirror.
Das optische Element ist vorzugsweise ein Spiegel, insbesondere ein Spiegel einer Projektionsbelichtungsanlage. The optical element is preferably a mirror, in particular a mirror of a projection exposure system.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die optische Oberfläche transparent und als Teil einer deformierbaren Linse ausgebildet ist. Alternatively or additionally, it can be provided that the optical surface is transparent and designed as part of a deformable lens.
Das optische Element kann des Weiteren eine Linse, insbesondere eine Linse einer DUV- Projektionsbelichtungsanlage, sein. Furthermore, the optical element can be a lens, in particular a lens of a DUV projection exposure system.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Einstellung einer Soll-Deformation einer optischen Oberfläche gemäß Anspruch 16. The invention also relates to a method for setting a target deformation of an optical surface according to claim 16.
Bei dem Verfahren zur Einstellung einer Soll-Deformation einer optischen Oberfläche eines optischen Elements für ein Lithografiesystem mittels eines oder mehrerer Aktuatoren ist vorgesehen, dass eine Ist-Deformation der optischen Oberfläche dadurch ermittelt wird, dass wenigstens eine Ist-Dehnung wenigstens eines Messbereichs ermittelt wird. The method for setting a target deformation of an optical surface of an optical element for a lithography system using one or more actuators provides that an actual deformation of the optical surface is determined by determining at least one actual strain of at least one measurement area.
Im Rahmen der Erfindung ist unter dem Messbereich derjenige Bereich der Optikvorrichtung zu verstehen, in dem die Ist-Dehnung, insbesondere eine Änderung der Ist-Dehnung gegenüber einer Ursprungsdeh- nung, mit einer hinreichenden Genauigkeit messbar ist. Within the scope of the invention, the measurement area is understood to mean that area of the optical device in which the actual strain, in particular a change in the actual strain compared to an original strain, can be measured with sufficient accuracy.
Vorzugsweise weist im Rahmen der Erfindung jeder Aktuator einen Wirkungsbereich auf, wobei dem Wirkungsbereich eines Aktuators vorzugsweise ein Messbereich zugeordnet ist. Within the scope of the invention, each actuator preferably has an effective range, with the effective range of an actuator preferably being assigned a measuring range.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der wenigstens eine Messbereich in wenigstens einen Wirkungsbereich des wenigstens einen Aktuators fällt. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Ist-Deformation der optischen Oberfläche durch ein Messverfahren, namentlich die Ermittlung der Ist-Dehnung des Messbereichs, ermittelt wird. Dies ermöglicht die Vermeidung einer Vorausmodellierung der Ist-Deformation der optischen Oberfläche aus der Wirkung des wenigstens einen Aktuators, die besonders anfällig für Modellfehler ist. It is particularly advantageous if the at least one measuring range falls within at least one effective range of the at least one actuator. The method according to the invention has the advantage that the actual deformation of the optical surface is determined by a measurement method, specifically by determining the actual expansion of the measurement area. This makes it possible to avoid prior modeling of the actual deformation of the optical surface from the effect of the at least one actuator, which is particularly susceptible to model errors.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Soll-Deformation durch einen geschlossener Regelkreis eingestellt wird, wobei die Ist-Dehnung als Rückkopplungssignal für die Ansteuerung und/oder Regelung des wenigstens einen Aktuators dient. Hierdurch kann ein Regelkreis besonders genau auf die Kraftwirkung des wenigstens einen Aktuators abgestimmt werden. In particular, it can be provided that the target deformation is set by a closed control circuit, with the actual elongation serving as a feedback signal for the activation and/or regulation of the at least one actuator. As a result, a control loop can be matched particularly precisely to the force effect of the at least one actuator.
Von Vorteil kann eine Ausführungsform des Verfahrens sein, bei welcher eine Temperatur des Messbereichs ermittelt wird. An embodiment of the method in which a temperature of the measurement area is determined can be advantageous.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Messbereich derart ausgewählt wird, dass von der Ist-Dehnung auf die Ist-Deformation der optischen Oberfläche geschlossen werden kann. In an advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that the at least one measurement area is selected in such a way that the actual deformation of the optical surface can be inferred from the actual strain.
Besonders von Vorteil ist es, wenn der wenigstens eine Messbereich derart gewählt ist, dass die in dem Messbereich ermittelte Ist-Dehnung Aufschluss über die tatsächlich vorliegende Ist-Deformation der optischen Oberfläche gibt. It is particularly advantageous if the at least one measurement area is selected in such a way that the actual strain determined in the measurement area provides information about the actual actual deformation of the optical surface.
Dies kann insbesondere dadurch ermöglicht werden, dass die optische Oberfläche und der Messbereich gemäß Gesetzen der Festkörperphysik und/oder der Festigkeitslehre mechanisch miteinander derart gekoppelt sind, dass sich eine wenigstens annähernd bijektive Abbildung der Ist-Deformation der optischen Oberfläche auf die Ist-Dehnung des Messbereichs ergibt. This can be made possible in particular by the fact that the optical surface and the measuring area are mechanically coupled to one another in accordance with the laws of solid state physics and/or strength of materials in such a way that an at least approximately bijective mapping of the actual deformation of the optical surface onto the actual expansion of the measuring area results.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs lediglich Aufschluss über die Ist-Deformation eines Teilbereichs der optischen Oberfläche gibt. Soll in einem derartigen Fall Kenntnis über die Ist-Deformation der gesamten optischen Oberfläche erlangt werden, können beispielsweise mehrere Messbereiche und die Ermittlung mehrerer Ist-Dehnungen vorgesehen sein, um die gesuchte Ist-Deformation der gesamten optischen Oberfläche zu ermitteln. In particular, it can be provided that the actual expansion of the at least one measurement area only provides information about the actual deformation of a partial area of the optical surface. If knowledge of the actual deformation of the entire optical surface is to be obtained in such a case, several measurement areas and the determination of several actual strains can be provided, for example, in order to determine the desired actual deformation of the entire optical surface.
Neben einer mechanischen Kopplung des wenigstens einen Messbereichs kann beispielsweise auch eine thermische Kopplung vorgesehen sein, wodurch von einer temperaturbedingten Dehnung des Messbereichs auf eine temperaturbedingte Deformation der optischen Oberfläche geschlossen werden kann, sofern ein Wärmeübertrag zwischen der optischen Oberfläche und dem Messbereich für einen derartigen Informationsaustausch genutzt werden kann. In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Dehnungsmesseinrichtung, aufweisend wenigstens eine optische Faser mit wenigstens einem Faser- Bragg-Gitter, derart angeordnet wird, dass in wenigstens einem der Faser-Bragg-Gitter der wenigstens einen optischen Faser wenigstens ein Faserinterferenzspektrum durch die Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs beeinflusst wird. In addition to a mechanical coupling of the at least one measuring area, a thermal coupling can also be provided, for example, whereby a temperature-related expansion of the measuring area can be used to infer a temperature-related deformation of the optical surface, provided that a heat transfer between the optical surface and the measuring area is used for such an exchange of information can be. In an advantageous development of the method according to the invention it can be provided that a strain measuring device, having at least one optical fiber with at least one fiber Bragg grating, is arranged in such a way that in at least one of the fiber Bragg gratings of the at least one optical fiber at least one Fiber interference spectrum is influenced by the actual strain of at least one measurement area.
Weist die Dehnungsmesseinrichtung eine optische Faser mit wenigstens einem Faser-Bragg-Gitter auf, so ist es von Vorteil, wenn die optische Faser und/oder das Faser-Bragg-Gitter derart in oder an dem wenigstens einen Messbereich angeordnet werden, dass durch eine Dehnung des wenigstens einen Messbereichs, insbesondere durch die Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs, ein Faserinterferenzspektrum des Faser-Bragg-Gitters beeinflusst wird. If the strain gauge has an optical fiber with at least one fiber Bragg grating, it is advantageous if the optical fiber and/or the fiber Bragg grating are arranged in or on the at least one measuring area in such a way that a strain of the at least one measurement area, in particular by the actual strain of the at least one measurement area, a fiber interference spectrum of the fiber Bragg grating is influenced.
Das Faserinterferenzspektrum eines Faser-Bragg-Gitters wird durch die räumlich körperlichen Eigenschaften des Faser-Bragg-Gitters und damit durch dessen Geometrie entscheidend beeinflusst. Durch eine Dehnung und/oder Stauchung des das Faser-Bragg-Gitter ausbildenden Abschnitts der optischen Faser kann das Faserinterferenzspektrum beeinflusst werden. Dies gelingt insbesondere dann, wenn eine mechanische Kopplung zwischen dem wenigstens einen Messbereich und dem das Faser-Bragg-Gitter ausbildenden Abschnitt der optischen Faser erzielt wird. The fiber interference spectrum of a fiber Bragg grating is decisively influenced by the spatial physical properties of the fiber Bragg grating and thus by its geometry. The fiber interference spectrum can be influenced by stretching and/or compressing the section of the optical fiber that forms the fiber Bragg grating. This is particularly successful when a mechanical coupling is achieved between the at least one measurement area and the section of the optical fiber that forms the fiber Bragg grating.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zur Messung der Ist-Dehnung wenigstens ein Faser-Bragg- Gitter derart in dem Messbereich angeordnet wird, dass der Messbereich von dem Faser-Bragg-Gitter mechanisch entkoppelt ist bzw. eine mechanische Dehnung des Messbereichs von dem Faser-Bragg-Gitter nicht erfahren wird. Hierzu kann es von Vorteil sein, wenn keine mechanische Kopplung zwischen dem Faser-Bragg-Gitter und dem Messbereich vorliegt. Hierdurch wird eine erfasste Veränderung des Faserinterferenzspektrums nur von einer temperaturinduzierten Eigendehnung des Faser-Bragg-Gitters beeinflusst. Hierdurch kann auf eine Temperatur in dem Messbereich zurückgeschlossen werden. In particular, it can be provided that, for measuring the actual strain, at least one fiber Bragg grating is arranged in the measurement area in such a way that the measurement area is mechanically decoupled from the fiber Bragg grating or mechanical expansion of the measurement area from the fiber Bragg grating is not experienced. For this purpose, it can be advantageous if there is no mechanical coupling between the fiber Bragg grating and the measuring area. As a result, a detected change in the fiber interference spectrum is only influenced by a temperature-induced natural expansion of the fiber Bragg grating. This allows conclusions to be drawn about a temperature in the measuring range.
Hierdurch ist es möglich, mittels weniger Wellenleiter, insbesondere mittels weniger optischer Fasern und weniger Faser-Bragg-Gitter viele hochpräzise Sensoren in der Optikvorrichtung zu integrieren. This makes it possible to integrate many high-precision sensors in the optical device using fewer waveguides, in particular using fewer optical fibers and fewer fiber Bragg gratings.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in die optische Faser eine Messstrahlung eingekoppelt wird. In an advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that a measurement radiation is coupled into the optical fiber.
Die eingekoppelte Messtrahlung kann breitbandig oder schmalbandig ausgebildet sein The coupled-in measurement radiation can be broadband or narrowband
Die Verwendung einer breitbandigen Messstrahlung hat den Vorteil, dass reflektierte Faserbandbreiten und/oder Einschnitte in einem breiten Spektralbereich erfasst werden können. Hierdurch wird eine Erfassung einer großen Anzahl von Faserinterferenzspektren und/oder die Erfassung große spektraler Verschiebungen der Faserinterferenzspektren und/oder charakteristischer Bereiche der Faserinterferenzspektren ermöglicht. The use of broadband measuring radiation has the advantage that reflected fiber bandwidths and/or cuts can be detected in a wide spectral range. This enables a large number of fiber interference spectra to be recorded and/or large spectral shifts in the fiber interference spectra to be recorded and/or characteristic ranges of the fiber interference spectra to be recorded.
Es kann vorgesehen sein, dass die Messstrahlung von einer Strahlungsquelle mit großer Bandbreite ausgebildet und in einen Wellenleiter, insbesondere die optische Faser, eingebracht wird. Ist ferner ein Faser- Bragg-Gitter vorgesehen, so wird an dem Faser-Bragg-Gitter lediglich Messstrahlung einer sehr begrenzten spektralen Breite um die Mittelwellenlänge bzw. Bragg-Wellenlänge reflektiert. Restliche Anteile der Messstrahlung setzen ihren Weg durch den Wellenleiter bzw. die optische Faser wenigstens annähernd ohne Dämpfung bis zu einem nächsten Faser-Bragg-Gitter fort. It can be provided that the measurement radiation is formed by a radiation source with a large bandwidth and is introduced into a waveguide, in particular the optical fiber. If a fiber Bragg grating is also provided, only measurement radiation with a very limited spectral width around the center wavelength or Bragg wavelength is reflected on the fiber Bragg grating. Remaining portions of the measurement radiation continue their path through the waveguide or the optical fiber at least approximately without attenuation to a next fiber Bragg grating.
Es kann vorgesehen sein, dass das Faserinterferenzspektrum mittels eines Rasterverfahrens detektiert wird, indem vorzugsweise eine schmalbandige Messstrahlung, welche lediglich einen schmalen Wellenlängenbereich aufweist, insbesondere eine Laserstrahlung, auf das Faser-Bragg-Gitter eingestrahlt wird, und eine spektrale Lage des schmalen Wellenlängenbereichs zeitlich, beispielsweise durch einen durchstimmbaren Laser, variiert wird, wodurch vorzugsweise ein breites Wellenlängenband überstrichen bzw. abgerastert wird, und synchron zu der Variation des Wellenlängenbereiches eine Intensität der transmittierten und/oder reflektierten Messstrahlung, beispielsweise mittels einer Photodiode, zeitaufgelöst erfasst wird, und durch einen Vergleich derdetektierten Intensität der Messstrahlung mit der Wellenlänge der Messstrahlung zu verschiedenen Zeitpunkten das Faserinterferenzspektrum in dem vorzugsweise breiten Wellenlängenband ermittelt wird. Provision can be made for the fiber interference spectrum to be detected by means of a raster method, in that preferably narrow-band measurement radiation, which only has a narrow wavelength range, in particular laser radiation, is radiated onto the fiber Bragg grating and a spectral position of the narrow wavelength range over time, for example by a tunable laser, whereby a wide wavelength band is preferably scanned or scanned, and synchronously with the variation of the wavelength range an intensity of the transmitted and/or reflected measurement radiation is recorded in a time-resolved manner, for example by means of a photodiode, and by a comparison the detected intensity of the measurement radiation with the wavelength of the measurement radiation at different points in time, the fiber interference spectrum is determined in the preferably broad wavelength band.
Ein derartiges Rasterverfahren zur Ermittlung des Faserinterferenzspektrums ist besonders zuverlässig und präzise. Such a raster method for determining the fiber interference spectrum is particularly reliable and precise.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Faser-Bragg-Gitter symmetrisch ausgebildet ist und die Messstrahlung im Bereich der Mittelwellenlänge bzw. Bragg-Wellenlänge reflektiert, unabhängig von welcher Seite die Messstrahlung auf das Faser-Bragg-Gitter trifft. In particular, it can be provided that the fiber Bragg grating is designed symmetrically and reflects the measurement radiation in the range of the medium wavelength or Bragg wavelength, regardless of the side from which the measurement radiation hits the fiber Bragg grating.
Die Mittelwellenlänge der Faserbandbreite bzw. der Bragg-Wellenlänge AB ist im Wesentlichen definiert durch eine Periode der Mikrostruktur des Faser-Bragg-Gitters, insbesondere der Gitterperiode L sowie einen Brechungsindex nef eines Wellenleiterkerns, insbesondere des Faserkerns. Formel (2) verknüpft eine Lage der Bragg-Wellenlänge AB mit der Gitterperiode L und dem Brechungsindex nef. lB 2nefA The center wavelength of the fiber bandwidth or the Bragg wavelength AB is essentially defined by a period of the microstructure of the fiber Bragg grating, in particular the grating period L, and a refractive index n ef of a waveguide core, in particular the fiber core. Formula (2) links a position of the Bragg wavelength AB with the grating period L and the refractive index n ef . l B 2n e fA
(2) Eine Dehnungsabhängigkeit der Bragg-Wellenlänge AB kann durch Differenzieren der Bragg-Wellenlänge AB gemäß Formel (3) bestimmt werden. In Formel (3) beschreibt k eine Sensitivität der Dehnungsmesseinrichtung und De eine Dehnung des Aktuators. (2) An elongation dependency of the Bragg wavelength AB can be determined by differentiating the Bragg wavelength AB according to formula (3). In formula (3), k describes a sensitivity of the strain gauge and De describes a strain of the actuator.
Es kann demnach ermöglicht werden, ein Sensorsignal bezüglich der Dehnung der optischen Oberfläche bzw. des optischen Elements zu generieren und somit eine tatsächlich vorliegende Ist-Deformation der optischen Oberfläche, insbesondere eines Spiegels, zu bestimmen. Accordingly, it can be made possible to generate a sensor signal relating to the expansion of the optical surface or the optical element and thus to determine an actually existing deformation of the optical surface, in particular of a mirror.
Ferner können beispielsweise Fehlerfälle während einer Anwendung der Optikvorrichtung detektiert werden. Furthermore, for example, errors can be detected during use of the optical device.
Die Einkopplung der Messtrahlung in die optische Faser kann beispielsweise mittels einer Faserkopplers und/oder eines Objektivs erreicht werden. The coupling of the measurement radiation into the optical fiber can be achieved, for example, by means of a fiber coupler and/or a lens.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Faserinterferenzspektrum des wenigstens einen Faser-Bragg-Gitters der Dehnungsmesseinrichtung ermittelt wird. In an advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that the fiber interference spectrum of the at least one fiber Bragg grating of the strain gauge is determined.
Ein Auslesen des Faserinterferenzspektrums ermöglicht eine messtechnisch hochgenaue Erfassung der Veränderung der Geometrie des wenigstens einen Faser-Bragg-Gitters. Allgemein lassen sich Spektren mittels Interferenzmethoden besonders zuverlässig ermitteln und erlauben daher eine besonders präzise und genaue Bestimmung der Geometrie des wenigstens einen Faser-Bragg-Gitters und damit insbesondere eine sehr präzise Ermittlung der Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs. Reading out the fiber interference spectrum enables the change in the geometry of the at least one fiber Bragg grating to be recorded with high-precision measurement technology. In general, spectra can be determined particularly reliably using interference methods and therefore allow a particularly precise and accurate determination of the geometry of the at least one fiber Bragg grating and thus in particular a very precise determination of the actual strain of the at least one measurement area.
Zur Ermittlung und/oder Analyse des Faserinterferenzspektrums können beispielsweise direkte Methoden zur Ermittlung einer Frequenzverschiebung und/oder interferometrische Methoden, beispielsweise mittels eines Mach-Zehnder-Interferometers, verwendet werden. Direct methods for determining a frequency shift and/or interferometric methods, for example using a Mach-Zehnder interferometer, can be used to determine and/or analyze the fiber interference spectrum.
Es kann vorgesehen sein, dass die im Rahmen der Erfindung verwendete Messtrahlung eine Wellenlänge von 100 nm bis 10000 nm, vorzugsweise 300nm bis 3000 nm, besonders bevorzugt 1500 nm bis 1600 nm aufweist. It can be provided that the measuring radiation used within the scope of the invention has a wavelength of 100 nm to 10000 nm, preferably 300 nm to 3000 nm, particularly preferably 1500 nm to 1600 nm.
Es kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Faserinterferenzspektrum Wellenlängen von 100 nm bis 10000 nm, vorzugsweise 300nm bis 3000 nm, besonders bevorzugt 1500 nm bis 1600 nm aufweist. In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Ist-Deformation der optischen Oberfläche in dem Lithografiesystem und/oder während einer Reflexion einer Strahlung durch die optische Oberfläche bestimmt wird. It can be provided that the at least one fiber interference spectrum has wavelengths of 100 nm to 10000 nm, preferably 300 nm to 3000 nm, particularly preferably 1500 nm to 1600 nm. In an advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that the actual deformation of the optical surface is determined in the lithography system and/or during a reflection of a radiation through the optical surface.
Besonderen Vorteil bietet das Verfahren, wenn es zur Überwachung der Ist-Deformation der optischen Oberfläche in einem Lithografiesystem eingesetzt wird, da optische Oberflächen, insbesondere bei deformierbaren Spiegeln, in Lithografiesystemen besondere Anforderungen an eine präzise Ausbildung der Oberflächenform erfüllen müssen. The method is particularly advantageous when it is used to monitor the actual deformation of the optical surface in a lithography system, since optical surfaces, particularly in the case of deformable mirrors, in lithography systems must meet special requirements for a precise formation of the surface shape.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ist-Deformation der optischen Oberfläche während eines Betriebs eines derartigen durch die optische Oberfläche ausgebildeten Spiegels, insbesondere in dem Lithografiesystem, durch das Verfahren bestimmt wird. Während einer tatsächlich stattfindenden Reflexion einer Strahlung, insbesondere einer EUV-Strahlung, ist die optische Oberfläche einer erhöhten Energiedeposition und damit einem erhöhten Risiko vorhergesehener und unkontrollierter Ausdehnungen ausgesetzt. Um während des Betriebs der optischen Oberfläche bei einer Reflexion die Aufgabe der Führung und Formung des reflektierten Lichts vollumfänglich zu erfüllen, ist daher eine Kontrolle der Ist-Deformation der optischen Oberfläche von besonderem Vorteil. It is particularly advantageous if the actual deformation of the optical surface is determined by the method during operation of such a mirror formed by the optical surface, in particular in the lithography system. During a reflection of a radiation that is actually taking place, in particular an EUV radiation, the optical surface is exposed to an increased energy deposition and thus to an increased risk of foreseen and uncontrolled expansions. In order to completely fulfill the task of guiding and shaping the reflected light during the operation of the optical surface during a reflection, it is therefore particularly advantageous to monitor the actual deformation of the optical surface.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Ist-Dehnung in einem oder mehreren Messbereichen in wenigstens einem Substratelement, an dem die optische Oberfläche angeordnet ist der optischen Oberfläche zugrundeliegenden Substratelement, vorzugsweise in einer Nut des Substratelements, bestimmt wird. In an advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that the actual strain is determined in one or more measurement areas in at least one substrate element on which the optical surface of the substrate element underlying the optical surface is arranged, preferably in a groove of the substrate element.
Eine Bestimmung der Ist-Dehnung in dem Substratelement, an welchem die optische Oberfläche angeordnet ist, hat den Vorteil, dass zwischen dem Substratelement und der optischen Oberfläche eine besonders starke mechanische Kopplung ausgebildet ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn die optische Oberfläche in Form einer Beschichtung und/oder Strukturierung des zugrunde liegenden Substratelements ausgebildet wird. Determining the actual strain in the substrate element on which the optical surface is arranged has the advantage that a particularly strong mechanical coupling is formed between the substrate element and the optical surface. This applies in particular when the optical surface is formed in the form of a coating and/or structuring of the underlying substrate element.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Ist-Dehnung in einem oder mehreren Messbereichen ermittelt wird, welche vorzugsweise in einer Nut innerhalb des Substratelements angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders starke mechanische Kopplung zwischen dem Substratelement und dem Messbereich und damit beispielsweise dem Faser-Bragg-Gitter. Somit wird eine starke mechanische Kopplung zwischen dem Faser-Bragg-Gitter, dem Substratelement und letztendlich mit der optischen Oberfläche erzielt. It is particularly advantageous here if the actual strain is determined in one or more measurement areas, which are preferably arranged in a groove within the substrate element. This results in a particularly strong mechanical coupling between the substrate element and the measuring area and thus, for example, the fiber Bragg grating. Thus, a strong mechanical coupling is achieved between the fiber Bragg grating, the substrate element and ultimately with the optical surface.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Ist-Dehnung in einem oder mehreren Messbereichen in dem wenigstens einen Aktuator, vorzugsweise in einer Nut des Aktuators, bestimmt wird. Eine Ermittlung der Ist-Dehnung in dem wenigstens einen Aktuator hat den Vorteil, dass damit eine Dehnung bzw. Zerrung des Materials des Aktuators direkt erfasst werden kann. Da an dem Aktuator selbst Kraft erzeugt wird, welche zu einer Deformation der optischen Oberfläche führen soll, ermöglicht eine derartige Anordnung eine besonders enge und unmittelbare Überwachung der Kraftauswirkung durch den wenigstens einen Aktuator. In an advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that the actual strain is determined in one or more measurement areas in the at least one actuator, preferably in a groove of the actuator. Determining the actual elongation in the at least one actuator has the advantage that an elongation or strain of the material of the actuator can be detected directly. Since force is generated on the actuator itself, which force is intended to lead to a deformation of the optical surface, such an arrangement enables the effect of the force to be monitored particularly closely and directly by the at least one actuator.
Auch hierbei gilt, dass eine in dem Aktuator, vorzugsweise in einer in dem Aktuator eingebrachten, insbesondere versenkten Nut, erfolgten Messung ein besonders guter Aufschluss über Dehnungen und Zerrungen in dem Ausgangsmaterial des Aktuators ermöglicht wird. Here, too, it is true that a measurement carried out in the actuator, preferably in a groove made in the actuator, in particular a countersunk groove, enables a particularly good indication of expansions and strains in the starting material of the actuator.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Ist-Dehnung in einem oder mehreren Messbereichen in wenigstens einer den wenigstens einen Aktuator mit dem Substratelement verbindenden Verbindungsschicht bestimmt wird. In an advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that the actual strain is determined in one or more measurement areas in at least one connection layer connecting the at least one actuator to the substrate element.
Die Ermittlung bzw. Bestimmung der Ist-Dehnung in der Verbindungsschicht hat den Vorteil, dass der wenigstens eine Messbereich in der Verbindungsschicht besonders einfach angeordnet werden kann, insbesondere wenn die Verbindungsschicht aus einem Klebematerial ausgebildet ist. Hierdurch kann eine relative Lage des wenigstens einen Aktuators und des Substratelements nahezu unverändert verbleiben, da in der neu eingebrachten Verbindungsschicht der Messbereich einfach ausgebildet werden kann. The determination or determination of the actual strain in the connecting layer has the advantage that the at least one measuring area can be arranged particularly easily in the connecting layer, in particular if the connecting layer is made of an adhesive material. As a result, a relative position of the at least one actuator and the substrate element can remain almost unchanged, since the measurement area can be easily formed in the newly introduced connection layer.
Ist ferner die Verbindungsschicht als Klebstoff ausgebildet, so kann durch den Klebstoff eine vorteilhaft hohe mechanische Kopplung zwischen dem wenigstens einen Aktuator, dem Messbereich und dem Substratelement bewirkt werden. Furthermore, if the connecting layer is in the form of an adhesive, the adhesive can bring about an advantageously high mechanical coupling between the at least one actuator, the measuring area and the substrate element.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Ist-Dehnung in mehreren Messbereichen synchron bestimmt wird. In an advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that the actual elongation is determined synchronously in a number of measurement areas.
Durch eine synchrone Bestimmung mehrerer Ist-Dehnungen an mehreren Messbereichen kann die Ist- Deformation der optischen Oberfläche vorteilhaft vollständig erfolgen. Durch ein enges Raster an Messbereichen ergibt sich eine dichte Abtastung der Ist-Deformation der optischen Oberfläche. The actual deformation of the optical surface can advantageously be carried out completely by synchronously determining a number of actual strains in a number of measurement areas. A narrow grid of measurement areas results in dense sampling of the actual deformation of the optical surface.
Es kann vorgesehen sein, dass die Ist-Dehnung in mehreren Messbereichen in schneller zeitlicher Reihenfolge bestimmt wird. Insbesondere kann ein Auslesen der Messbereiche in einem Multiplexverfahren erfolgen. Provision can be made for the actual elongation to be determined in a number of measurement areas in rapid chronological order. In particular, the measurement ranges can be read out using a multiplex method.
Von besonderem Vorteil ist es hierbei, wenn die Faserinterferenzspektren der in den mehreren Messbereichen angeordneten Faser-Bragg-Gittern voneinander unterscheidbar sind. Hierdurch wird eine synchrone Bestimmung der Faserinterferenzspektren und damit der Ist-Dehnungen erleichtert. Insbesondere kann hierbei eine einzelne optische Faser mit mehreren Faser-Bragg-Gittern zur Überwachung und Kontrolle mehrerer Messbereiche verwendet werden. Ferner ist es von besonderem Vorteil, wenn hierbei eine Verschiebung der mehreren Faserinterferenzspektren untersucht wird. Eine Veränderung der Ist-Dehnung des Messbereichs führt bei hinreichender mechanischer Kopplung zwischen dem Faser-Bragg-Gitter und dem Messbereich zu einer Verschiebung des Faserinterferenzspektrums, wodurch von der Verschiebung des Faserinterferenzspektrums auf die Ist-Dehnung geschlossen werden kann. It is of particular advantage here if the fiber interference spectra of the fiber Bragg gratings arranged in the plurality of measurement areas can be distinguished from one another. This facilitates a synchronous determination of the fiber interference spectra and thus of the actual strains. In particular, a single optical fiber with multiple fiber Bragg gratings can be used to monitor and control multiple measurement areas. Furthermore, it is of particular advantage if a shift in the multiple fiber interference spectra is examined here. If there is sufficient mechanical coupling between the fiber Bragg grating and the measurement area, a change in the actual strain of the measurement area leads to a shift in the fiber interference spectrum, as a result of which the actual strain can be inferred from the shift in the fiber interference spectrum.
Insbesondere kann eine Änderung der Ist-Dehnung zu einer Änderung einer Gitterperiode des Faser- Bragg-Gitters führen, wodurch sich die Mittelwellenlänge der Faserbandbreite des Faser-Bragg-Gitters in einem proportionalen Verhältnis zu der Ist-Dehnung im Spektrum verschiebt. Hierdurch verschiebt sich beispielsweise die Faserbandbreite des reflektierten Lichts und/oder die Faserbandbreite des Einschnitts des transmittierten Messstrahlungsspektrums. In particular, a change in the actual strain can lead to a change in a grating period of the fiber Bragg grating, as a result of which the center wavelength of the fiber bandwidth of the fiber Bragg grating shifts in a proportion proportional to the actual strain in the spectrum. This shifts, for example, the fiber bandwidth of the reflected light and/or the fiber bandwidth of the notch in the transmitted measurement radiation spectrum.
Es kann vorgesehen sein, dass die Frequenzverschiebung bei einer Dehnung, welche durch eine bestimmungsgemäße Verwendung des wenigstens einen Aktuators bedingt ist, 1 pm bis 1 nm, vorzugsweise 5 pm bis 500 pm, besonders bevorzugt 20 pm bis 100 pm beträgt. Provision can be made for the frequency shift to be 1 μm to 1 nm, preferably 5 μm to 500 μm, particularly preferably 20 μm to 100 μm when the at least one actuator is used as intended.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Dehnungsauflösungsvermögen in dem Messbreich 1 am bis 1 nm, vorzugsweise 5 am bis 1 pm, besonders bevorzugt 0,5 fm bis 50 fm beträgt. Provision can be made for a strain resolution capacity in the measurement range to be 1 μm to 1 nm, preferably 5 μm to 1 μm, particularly preferably 0.5 fm to 50 fm.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine optische Faser schlaufenförmig, vorzugsweise mäanderförmig durch Zeilen und/oder Reihen mehrerer Messbereiche geführt wird, und/oder in einer Mehrzahl der Messbereiche jeweils wenigstens ein Faser-Bragg-Gitter angeordnet wird. In an advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that the at least one optical fiber is guided in a loop, preferably meandering, through rows and/or rows of a plurality of measurement areas, and/or at least one fiber Bragg grating is arranged in a plurality of the measurement areas .
Wird die wenigstens eine optische Faser mäanderförmig durch Zeilen und Reihen mehrerer Messbereiche geführt, so kann mit dem Einsatz lediglich einer optischen Faser eine große Anzahl von Messbereichen und somit Wirkungsbereichen kontrolliert bzw. überwacht werden. Ferner ermöglicht eine Anordnung der mehreren Messbereiche in Zeilen und Reihen eine Kontrolle der optischen Oberfläche, beispielsweise in Form von Planquadraten, was zu einer besonders vorteilhaft systematischen Kontrolle der Ausbildung der optischen Oberfläche führen kann. If the at least one optical fiber is routed in a meandering manner through lines and rows of a plurality of measurement areas, a large number of measurement areas and thus effective areas can be checked or monitored using just one optical fiber. Furthermore, arranging the multiple measurement areas in rows and rows allows the optical surface to be checked, for example in the form of grid squares, which can lead to a particularly advantageous systematic control of the formation of the optical surface.
Ist in einer Mehrzahl, das heißt in nicht nur einem, der Messbereiche jeweils wenigstens ein Faser-Bragg- Gitter angeordnet, so kann zugleich eine Mehrzahl von Messbereichen kontrolliert bzw. überwacht werden. Insbesondere kann eine derartige Führung der optischen Faser durch die Ausbildung von Faser-Bragg- Gittern in verschiedenen Bereichen der optischen Faser schon bei einer Herstellung der optischen Faser festgelegt werden, in welchen der Messbereiche eine Ist-Dehnung bestimmt werden soll. Ferner ermöglicht ein Führen der optischen Faser durch die verschiedenen Messbereiche, dass Versätze zwischen den einzelnen Messbereichen durch eine lockere Führung der optischen Faser eine Straffung der Faser durch den Versatz der Messbereiche vermieden werden kann. If at least one fiber Bragg grating is arranged in a plurality, ie not just in one, of the measurement areas, a plurality of measurement areas can be controlled or monitored at the same time. In particular, such a guidance of the optical fiber can already be determined during production of the optical fiber by the formation of fiber Bragg gratings in different areas of the optical fiber, in which of the measuring areas an actual strain is to be determined. Furthermore, guiding the optical fiber through the different measurement areas makes it possible for offsets between the individual measurement areas to be avoided by loosely guiding the optical fiber and tightening of the fiber due to the offset of the measurement areas.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass in den vorbeschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens der wenigstens eine Messbereich wenigstens einem Wirkungsbereich des wenigstens einen Aktuators entspricht. In particular, it can be provided that in the above-described embodiments of the method the at least one measuring range corresponds to at least one effective range of the at least one actuator.
Dies ist von Vorteil, da der Wirkungsbereich des Aktuators als derjenige Bereich, an dem eine Kraftausübung des Aktuators wenigstens mittelbarzu einer Änderung der Ist-Deformation der optischen Oberfläche führt, von besonderem Interesse zur Überprüfung der Wirkung der Kraftausübung durch den wenigstens einen Aktuator ist. This is advantageous because the effective area of the actuator, as the area where exertion of force by the actuator at least indirectly leads to a change in the actual deformation of the optical surface, is of particular interest for checking the effect of the exertion of force by the at least one actuator.
Soll beispielsweise die Ist-Deformation in einem bestimmten Bereich der optischen Oberfläche ermittelt werden, so ist es besonders vorteilhaft, wenn die Ist-Dehnung in demjenigen Bereich erfasst wird, in dem eine Wirkung des den zu untersuchenden Bereich der optischen Oberfläche deformierenden Aktuators erfassbar ist. For example, if the actual deformation is to be determined in a specific area of the optical surface, it is particularly advantageous if the actual strain is recorded in that area in which an effect of the actuator deforming the area of the optical surface to be examined can be recorded.
Es kann vorgesehen sein, dass auf Grundlage der ermittelten Ist-Dehnung und/oder der ermittelten Ist- Deformation ein Fehlverhalten der Optikvorrichtung ermittelt wird. Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass bei einem Vorliegen eines Fehlverhaltens bei einer Verwendung der Optikvorrichtung in einem Lithografiesystem ein aktueller Prozess des Lithografiesystems abgebrochen und/oder der Fehler an nachfolgende Prozessschritte weitergegeben wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Maschinenverantwortlicher zur Analyse des Problems benachrichtigt wird. Provision can be made for a malfunction of the optical device to be determined on the basis of the determined actual strain and/or the determined actual deformation. If necessary, provision can be made for a current process of the lithography system to be aborted and/or for the error to be passed on to subsequent process steps if there is a malfunction when the optical device is used in a lithography system. Provision can also be made for a person responsible for the machine to be notified in order to analyze the problem.
Die Erfindung betrifft ferner ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 27 genannten Merkmalen. The invention also relates to a lithography system having the features specified in claim 27 .
Das erfindungsgemäße Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, weist ein Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik auf, welche wenigstens ein optisches Element aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eine erfindungsgemäße Optikvorrichtung vorgesehen ist, wobei wenigstens eines der optischen Elemente ein optisches Element der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung ist und/oder wenigstens eines der optischen Elemente eine optische Oberfläche aufweist, welche mit einem erfindungsgemäßen Verfahren deformierbar ist. The lithography system according to the invention, in particular a projection exposure system for semiconductor lithography, has an illumination system with a radiation source and an optical system, which has at least one optical element. According to the invention, at least one optical device according to the invention is provided, with at least one of the optical elements being an optical element of the optical device according to the invention and/or at least one of the optical elements having an optical surface which can be deformed using a method according to the invention.
Unter einer Deformierbarkeit ist in diesem Zusammenhang die Einsteilbarkeit der Ist-Deformation der optischen Oberfläche zu verstehen. In this context, deformability is to be understood as the adjustability of the actual deformation of the optical surface.
Das erfindungsgemäße Lithografiesystem hat den Vorteil, dass die in ihm verwendeten optischen Elemente bzw. optischen Oberflächen eine besonders präzise kontrollierte optische Oberfläche bzw. Form aufweisen. Hierdurch kann mit dem erfindungsgemäßen Lithografiesystem eine besonders zuverlässige Abbildung erzielt werden, was zu besonders guten Produktionsergebnissen führt. The lithography system according to the invention has the advantage that the optical elements or optical surfaces used in it have a particularly precisely controlled optical surface or shape exhibit. As a result, particularly reliable imaging can be achieved with the lithography system according to the invention, which leads to particularly good production results.
Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch die erfindungsgemäße Optikvorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren oder das erfindungsgemäße Lithografiesystem, beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden. Features that have been described in connection with one of the objects of the invention, specifically given by the optical device according to the invention, the method according to the invention or the lithography system according to the invention, can also be advantageously implemented for the other objects of the invention. Likewise, advantages that were mentioned in connection with one of the objects of the invention can also be understood in relation to the other objects of the invention.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie "umfassend", "aufweisend" oder "mit" keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie "ein" oder "das", die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt. In addition, it should be pointed out that terms such as "comprising", "having" or "with" do not exclude any other features or steps. Furthermore, terms such as "a" or "that" which indicate a singular number of steps or features do not exclude a plurality of features or steps - and vice versa.
In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen "umfassend", "aufweisend" oder "mit" eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen. In a puristic embodiment of the invention, however, it can also be provided that the features introduced in the invention with the terms “comprising”, “having” or “with” are listed exhaustively. Accordingly, one or more listings of features may be considered complete within the scope of the invention, e.g. considered for each claim. The invention can consist exclusively of the features mentioned in claim 1, for example.
Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie "erstes" oder "zweites" etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen. It should be mentioned that designations such as "first" or "second" etc. are primarily used for reasons of distinguishing between respective device or method features and are not necessarily intended to indicate that features are mutually dependent or related to one another.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the drawing.
Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden. The figures each show preferred exemplary embodiments in which individual features of the present invention are shown in combination with one another. Features of an exemplary embodiment can also be implemented separately from the other features of the same exemplary embodiment and can accordingly easily be combined with features of other exemplary embodiments by a person skilled in the art to form further meaningful combinations and sub-combinations.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen. Elements with the same function are provided with the same reference symbols in the figures.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage im Meridionalschnitt; FIG. 1 shows an EUV projection exposure system in meridional section;
Figur 2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage; Figur 3 eine schematische Darstellung einer Optikvorrichtung in einem Ruhezustand; FIG. 2 shows a DUV projection exposure system; FIG. 3 shows a schematic representation of an optical device in an idle state;
Figur 4 eine schematische Darstellung einer Optikvorrichtung nach Figur 3 in einem ausgelenktenFigure 4 is a schematic representation of an optical device according to Figure 3 in a deflected
Zustand; Condition;
Figur 5 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung in einem Ruhezustand; FIG. 5 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the optical device in an idle state;
Figur 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform nach Figur 5 in einem ausgelenktenFigure 6 is a schematic representation of an embodiment of Figure 5 in a deflected
Zustand; Condition;
Figur 7 eine schematische Darstellung möglicher Dehnungsverläufe eines elektrostriktiven Effekts bei verschiedenen Temperaturen; FIG. 7 shows a schematic representation of possible expansion curves of an electrostrictive effect at different temperatures;
Figur 8 eine schematische Darstellung eines möglichen Verlaufs einer thermischen Dehnung eines elektrostriktiven Aktuators; FIG. 8 shows a schematic representation of a possible course of a thermal expansion of an electrostrictive actuator;
Figur 9 eine schematische Darstellung einer möglichen Driftkurve eines elektrostriktiven Aktuators; FIG. 9 shows a schematic representation of a possible drift curve of an electrostrictive actuator;
Figur 10 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung; FIG. 10 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the optical device according to the invention;
Figur 11 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung; FIG. 11 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the optical device according to the invention;
Figur 12 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung; FIG. 12 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the optical device according to the invention;
Figur 13 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung; und FIG. 13 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the optical device according to the invention; and
Figur 14 eine schematische Darstellung eines Faserinterferenzspektrums. Figure 14 is a schematic representation of a fiber interference spectrum.
Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf Figur 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 für die Mikrolithografie als Beispiel für ein Lithografiesystem beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden. Ein Beleuchtungssystem 101 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 weist neben einer Strahlungsquelle 102 eine Beleuchtungsoptik 103 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 104 in einer Objektebene 105 auf. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 104 angeordnetes Retikel 106. Das Retikel 106 ist von einem Retikelhalter 107 gehalten. Der Retikelhalter 107 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 108 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar. The essential components of an EUV projection exposure system 100 for microlithography are described below as an example of a lithography system, initially with reference to FIG. The description of the basic structure of the EUV projection exposure system 100 and its components should not be understood as limiting here. In addition to a radiation source 102 , an illumination system 101 of the EUV projection exposure system 100 has illumination optics 103 for illuminating an object field 104 in an object plane 105 . In this case, a reticle 106 arranged in the object field 104 is exposed. The reticle 106 is held by a reticle holder 107 . The reticle holder 107 can be displaced via a reticle displacement drive 108, in particular in a scanning direction.
In Figur 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in Figur 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 105. A Cartesian xyz coordinate system is shown in FIG. 1 for explanation. The x-direction runs perpendicularly into the plane of the drawing. The y-direction is horizontal and the z-direction is vertical. In FIG. 1, the scanning direction runs along the y-direction. The z-direction runs perpendicular to the object plane 105.
Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 umfasst eine Projektionsoptik 109. Die Projektionsoptik 109 dient zur Abbildung des Objektfeldes 104 in ein Bildfeld 110 in einer Bildebene 111. Die Bildebene 111 verläuft parallel zur Objektebene 105. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111 möglich. The EUV projection exposure system 100 includes projection optics 109. The projection optics 109 are used to image the object field 104 in an image field 110 in an image plane 111. The image plane 111 runs parallel to the object plane 105. Alternatively, there is also an angle other than 0° between the object plane 105 and the image plane 111 is possible.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 106 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 110 in der Bildebene 111 angeordneten Wafers 112. Der Wafer 112 wird von einem Waferhalter 113 gehalten. Der Waferhalter 113 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 114 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 106 über den Retikelverlagerungsantrieb 108 und andererseits des Wafers 112 über den Waferverlagerungsantrieb 114 kann synchronisiert zueinander erfolgen. A structure on the reticle 106 is imaged onto a light-sensitive layer of a wafer 112 arranged in the region of the image field 110 in the image plane 111. The wafer 112 is held by a wafer holder 113. The wafer holder 113 can be displaced via a wafer displacement drive 114, in particular along the y-direction. The displacement of the reticle 106 via the reticle displacement drive 108 on the one hand and the wafer 112 on the other hand via the wafer displacement drive 114 can be synchronized with one another.
Bei der Strahlungsquelle 102 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 102 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 115, welche im Folgen-den auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 115 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle ("Laser Produced Plasma", mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle ("Gas Discharged Produced Plasma", mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser ("Free-Electron-Laser", FEL) handeln. The radiation source 102 is an EUV radiation source. The radiation source 102 emits in particular EUV radiation 115, which is also referred to below as useful radiation or illumination radiation. The useful radiation 115 has, in particular, a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm a DPP ("Gas Discharged Produced Plasma") source. It can also be a synchrotron-based radiation source. The radiation source 102 can be a free-electron laser (FEL).
Die Beleuchtungsstrahlung 115, die von der Strahlungsquelle 102 ausgeht, wird von einem Kollektor 116 gebündelt. Bei dem Kollektor 116 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 116 kann im streifenden Einfall ("Grazing Incidence", Gl), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall ("Normal Incidence", NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 115 beaufschlagt werden. Der Kollektor 116 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung 115 und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein. Nach dem Kollektor 116 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 115 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 117. Die Zwischenfokusebene 117 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 102 und den Kollektor 116, und der Beleuchtungsoptik 103 darstellen. The illumination radiation 115 emanating from the radiation source 102 is bundled by a collector 116 . The collector 116 can be a collector with one or more ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces. The at least one reflection surface of the collector 116 can in grazing incidence ("Grazing Incidence", Gl), i.e. with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence ("Normal Incidence", NI), i.e. with angles of incidence smaller than 45°, with of the illumination radiation 115 are applied. The collector 116 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation 115 and on the other hand to suppress stray light. After the collector 116, the illumination radiation 115 propagates through an intermediate focus in an intermediate focal plane 117. The intermediate focal plane 117 can represent a separation between a radiation source module, comprising the radiation source 102 and the collector 116, and the illumination optics 103.
Die Beleuchtungsoptik 103 umfasst einen Umlenkspiegel 118 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 119. Bei dem Umlenkspiegel 118 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 118 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 115 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 119 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, die zur Objektebene 105 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 119 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 120, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 120 sind in der Figur 1 nur beispielhaft einige dargestellt. The illumination optics 103 includes a deflection mirror 118 and a first facet mirror 119 downstream of this in the beam path. The deflection mirror 118 can be a planar deflection mirror or alternatively a mirror with an effect that influences the bundle beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 118 can be designed as a spectral filter, which separates a useful light wavelength of the illumination radiation 115 from stray light of a different wavelength. If the first facet mirror 119 is arranged in a plane of the illumination optics 103 which is optically conjugate to the object plane 105 as a field plane, it is also referred to as a field facet mirror. The first facet mirror 119 includes a multiplicity of individual first facets 120, which are also referred to below as field facets. A few of these facets 120 are shown in FIG. 1 only by way of example.
Die ersten Facetten 120 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 120 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein. The first facets 120 can be embodied as macroscopic facets, in particular as rectangular facets or as facets with an arcuate or part-circular edge contour. The first facets 120 can be embodied as planar facets or alternatively as convexly or concavely curved facets.
We beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 120 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 119 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen. As is known, for example, from DE 10 2008 009 600 A1, the first facets 120 themselves can each also be composed of a multiplicity of individual mirrors, in particular a multiplicity of micromirrors. The first facet mirror 119 can be embodied in particular as a microelectromechanical system (MEMS system). Reference is made to DE 10 2008 009 600 A1 for details.
Zwischen dem Kollektor 116 und dem Umlenkspiegel 118 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 115 horizontal, also längs der y-Richtung. The illumination radiation 115 runs horizontally between the collector 116 and the deflection mirror 118, ie along the y-direction.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 ist dem ersten Facettenspiegel 119 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 121. Sofern der zweite Facettenspiegel 121 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 121 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 119 und dem zweiten Facettenspiegel 121 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978. A second facet mirror 121 is arranged downstream of the first facet mirror 119 in the beam path of the illumination optics 103. If the second facet mirror 121 is arranged in a pupil plane of the illumination optics 103, it is also referred to as a pupil facet mirror. The second facet mirror 121 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the illumination optics 103 . In this case, the combination of the first facet mirror 119 and the second facet mirror 121 is also referred to as a specular reflector. Specular reflectors are known from US 2006/0132747 A1, EP 1 614 008 B1 and US Pat. No. 6,573,978.
Der zweite Facettenspiegel 121 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 122. Die zweiten Facetten 122 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet. Bei den zweiten Facetten 122 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen. The second facet mirror 121 includes a plurality of second facets 122. In the case of a pupil facet mirror, the second facets 122 are also referred to as pupil facets. The second facets 122 can also be macroscopic facets, which can have round, rectangular or hexagonal borders, for example, or alternatively facets composed of micromirrors. In this regard, reference is also made to DE 10 2008 009 600 A1.
Die zweiten Facetten 122 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen. The second facets 122 can have plane or alternatively convexly or concavely curved reflection surfaces.
Die Beleuchtungsoptik 103 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator ("Fly's Eye Integrator") bezeichnet. The illumination optics 103 thus forms a double-faceted system. This basic principle is also called "Fly's Eye Integrator".
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 121 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 109 optisch konjugiert ist, anzuordnen. It can be advantageous not to arrange the second facet mirror 121 exactly in a plane which is optically conjugate to a pupil plane of the projection optics 109 .
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 121 werden die einzelnen ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 121 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 115 im Strahlengang vor dem Objektfeld 104. The individual first facets 120 are imaged in the object field 104 with the aid of the second facet mirror 121 . The second facet mirror 121 is the last beam-forming mirror or actually the last mirror for the illumination radiation 115 in the beam path in front of the object field 104.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Objektfeld 104 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (Nl-Spiegel, "Normal Incidence"-Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (Gl-Spiegel, "Gracing Incidence"-Spiegel) umfassen. In a further embodiment of the illumination optics 103 that is not shown, transmission optics can be arranged in the beam path between the second facet mirror 121 and the object field 104 , which particularly contribute to the imaging of the first facets 120 in the object field 104 . The transmission optics can have exactly one mirror, but alternatively also have two or more mirrors, which are arranged one behind the other in the beam path of the illumination optics 103 . The transmission optics can in particular comprise one or two mirrors for normal incidence (NI mirror, "normal incidence" mirror) and/or one or two mirrors for grazing incidence (GI mirror, "gracing incidence" mirror).
Die Beleuchtungsoptik 103 hat bei der Ausführung, die in der Figur 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 116 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 118, den Feldfacettenspiegel 119 und den Pupillenfacettenspiegel 121 . In the embodiment shown in FIG. 1, the illumination optics 103 has exactly three mirrors after the collector 116, namely the deflection mirror 118, the field facet mirror 119 and the pupil facet mirror 121.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann der Umlenkspiegel 118 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 103 nach dem Kollektor 116 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 119 und den zweiten Facettenspiegel 121. In a further embodiment of the illumination optics 103, the deflection mirror 118 can also be omitted, so that the illumination optics 103 can then have exactly two mirrors downstream of the collector 116, namely the first facet mirror 119 and the second facet mirror 121.
Die Abbildung der ersten Facetten 120 mittels der zweiten Facetten 122 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 122 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 105 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung. Die Projektionsoptik 109 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 durchnummeriert sind. The imaging of the first facets 120 by means of the second facets 122 or with the second facets 122 and transmission optics in the object plane 105 is generally only an approximate imaging. The projection optics 109 includes a plurality of mirrors Mi, which are numbered consecutively according to their arrangement in the beam path of the EUV projection exposure system 100 .
Bei dem in der Figur 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 109 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 115. Bei der Projektionsoptik 109 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 109 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann. In the example shown in FIG. 1, the projection optics 109 include six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible. The penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illumination radiation 115. The projection optics 109 are doubly obscured optics. The projection optics 109 has an image-side numerical aperture which is greater than 0.5 and which can also be greater than 0.6 and which can be 0.7 or 0.75, for example.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 103, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 115 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein. Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without an axis of rotational symmetry. Alternatively, the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one axis of rotational symmetry of the reflection surface shape. Just like the mirrors of the illumination optics 103, the mirrors Mi can have highly reflective coatings for the illumination radiation 115. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.
Die Projektionsoptik 109 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordi- nate eines Zentrums des Objektfeldes 104 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 110. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111. The projection optics 109 has a large object-image offset in the y-direction between a y-coordinate of a center of the object field 104 and a y-coordinate of the center of the image field 110. This object-image offset in the y-direction can approximately as large as a z-distance between the object plane 105 and the image plane 111.
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy der Projektionsoptik 109 liegen bevorzugt bei (ßx, ßy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr. The projection optics 109 can in particular be anamorphic. In particular, it has different image scales βx, βy in the x and y directions. The two image scales βx, βy of the projection optics 109 are preferably at (βx, βy)=(+/−0.25, +/-0.125). A positive image scale ß means an image without image reversal. A negative sign for the imaging scale ß means imaging with image reversal.
Die Projektionsoptik 109 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1 . The projection optics 109 thus leads to a reduction in the ratio 4:1 in the x-direction, ie in the direction perpendicular to the scanning direction.
Die Projektionsoptik 109 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1. The projection optics 109 lead to a reduction of 8:1 in the y-direction, ie in the scanning direction.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich. Other imaging scales are also possible. Image scales with the same sign and absolutely the same in the x and y directions, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 104 und dem Bildfeld 110 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 109, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 . The number of intermediate image planes in the x-direction and in the y-direction in the beam path between the object field 104 and the image field 110 can be the same or, depending on the design of the projection optics 109, be different. Examples of projection optics with different numbers of such intermediate images in the x and y directions are known from US 2018/0074303 A1.
Jeweils eine der Pupillenfacetten 122 ist genau einer der Feldfacetten 120 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 120 in eine Vielzahl an Objektfeldern 104 zerlegt. Die Feldfacetten 120 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 122. In each case one of the pupil facets 122 is assigned to precisely one of the field facets 120 in order to form a respective illumination channel for illuminating the object field 104 . In this way, in particular, lighting can result according to Köhler's principle. The far field is broken down into a large number of object fields 104 with the aid of the field facets 120 . The field facets 120 generate a plurality of images of the intermediate focus on the pupil facets 122 respectively assigned to them.
Die Feldfacetten 120 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 122 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 auf das Retikel 106 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 104 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2% auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden. The field facets 120 are each imaged onto the reticle 106 by an associated pupil facet 122 in a superimposed manner in order to illuminate the object field 104 . In particular, the illumination of the object field 104 is as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%. Field uniformity can be achieved by superimposing different illumination channels.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet. The illumination of the entrance pupil of the projection optics 109 can be geometrically defined by an arrangement of the pupil facets. The intensity distribution in the entrance pupil of the projection optics 109 can be set by selecting the illumination channels, in particular the subset of the pupil facets that guide light. This intensity distribution is also referred to as an illumination setting.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 103 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden. A likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 103 can be achieved by redistributing the illumination channels.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 104 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 beschrieben. Further aspects and details of the illumination of the object field 104 and in particular the entrance pupil of the projection optics 109 are described below.
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein. The projection optics 109 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. It can also be inaccessible.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 121 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 109, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 121 telezentrisch auf den Wafer 112 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille odereine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung. The entrance pupil of the projection optics 109 cannot regularly be illuminated exactly with the pupil facet mirror 121 . When imaging the projection optics 109, which telecentrically images the center of the pupil facet mirror 121 onto the wafer 112, the aperture rays often do not intersect at a single point. However, a surface can be found in which the distance between the aperture rays, which is determined in pairs, is minimal. This surface represents the entrance pupil or a surface conjugate to it in position space. In particular, this surface exhibits a finite curvature.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 109 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Retikel 106 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Bauelements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden. The projection optics 109 may have different positions of the entrance pupil for the tangential and for the sagittal beam path. In this case, an imaging element, in particular an optical component of the transmission optics, between the second facet mirror 121 and the Reticles 106 are provided. With the help of this optical component, the different positions of the tangential entrance pupil and the sagittal entrance pupil can be taken into account.
Bei der in der Figur 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 103 ist der Pupillenfacettenspiegel 121 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Feldfacettenspiegel 119 ist verkippt zur Objektebene 105 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 118 definiert ist. In the arrangement of the components of the illumination optics 103 shown in FIG. 1, the pupil facet mirror 121 is arranged in a surface conjugate to the entrance pupil of the projection optics 109 . The first field facet mirror 119 is arranged tilted to the object plane 105 . The first facet mirror 119 is tilted relative to an arrangement plane that is defined by the deflection mirror 118 .
Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 121 definiert ist. The first facet mirror 119 is tilted relative to an arrangement plane that is defined by the second facet mirror 121 .
In Figur 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 dargestellt. Die DUV- Projektionsbelichtungsanlage 200 weist ein Beleuchtungssystem 201 , eine Retikelstage 202 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 203, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 204 bestimmt werden, einen Waferhalter 205 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 204 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich eine Projektionsoptik 206, mit mehreren optischen Elementen, insbesondere Linsen 207, die über Fassungen 208 in einem Objektivgehäuse 209 der Projektionsoptik 206 gehalten sind, auf. An exemplary DUV projection exposure system 200 is shown in FIG. The DUV projection exposure system 200 has an illumination system 201, a device called a reticle stage 202 for receiving and precisely positioning a reticle 203, through which the later structures on a wafer 204 are determined, a wafer holder 205 for holding, moving and precisely positioning the wafer 204 and an imaging device, namely projection optics 206, with a plurality of optical elements, in particular lenses 207, which are held in an objective housing 209 of the projection optics 206 via mounts 208.
Alternativ oder ergänzend zu den dargestellten Linsen 207 können diverse refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente, unter anderem auch Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen, vorgesehen sein. As an alternative or in addition to the lenses 207 shown, various refractive, diffractive and/or reflective optical elements, including mirrors, prisms, end plates and the like, can be provided.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 sieht vor, dass die in das Retikel 203 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 204 abgebildet werden. The basic functional principle of the DUV projection exposure system 200 provides that the structures introduced into the reticle 203 are imaged onto the wafer 204 .
Das Beleuchtungssystem 201 stellt einen für die Abbildung des Retikels 203 auf den Wafer 204 benötigten Projektionsstrahl 210 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 201 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 210 beim Auftreffen auf das Retikel 203 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist. The illumination system 201 provides a projection beam 210 in the form of electromagnetic radiation that is required for imaging the reticle 203 onto the wafer 204 . A laser, a plasma source or the like can be used as the source for this radiation. The radiation is shaped in the illumination system 201 via optical elements in such a way that the projection beam 210 has the desired properties in terms of diameter, polarization, shape of the wave front and the like when it strikes the reticle 203 .
Mittels des Projektionsstrahls 210 wird ein Bild des Retikels 203 erzeugt und von der Projektionsoptik 206 entsprechend verkleinert auf den Wafer 204 übertragen. Dabei können das Retikel 203 und der Wafer 204 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 203 auf entsprechende Bereiche des Wafers 204 abgebildet werden. An image of the reticle 203 is generated by means of the projection beam 210 and transmitted to the wafer 204 in a correspondingly reduced size by the projection optics 206 . The reticle 203 and the wafer 204 can be moved synchronously, so that areas of the reticle 203 are imaged onto corresponding areas of the wafer 204 practically continuously during a so-called scanning process.
Optional kann ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 207 und dem Wafer 204 durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex größer 1 ,0 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Optionally, an air gap between the last lens 207 and the wafer 204 can be replaced by a liquid medium which has a refractive index greater than 1.0. The liquid medium can, for example be pure water. Such a structure is also referred to as immersion lithography and has an increased photolithographic resolution.
Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, insbesondere auch nicht mit dem beschriebenen Aufbau, beschränkt. Die Erfindung eignet sich für beliebige Lithografiesysteme, insbesondere jedoch für Projektionsbelichtungsanlagen, mit dem beschriebenen Aufbau. Die Erfindung eignet sich auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine geringere bildseitige numerische Apertur als jene, die im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben ist, sowie keinen obs- kurierten Spiegel M5 und/oder M6 aufweisen. Insbesondere eignet sich die Erfindung auch für EUV- Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine bildseitige numerische Apertur von 0,25 bis 0,5, vorzugsweise 0,3 bis 0,4, besonders bevorzug 0,33, aufweisen. Die Erfindung sowie die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sind ferner nicht auf eine spezifische Bauform beschränkt zu verstehen. Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar. The use of the invention is not limited to use in projection exposure systems 100, 200, in particular not with the structure described. The invention is suitable for any lithography system, but in particular for projection exposure systems with the structure described. The invention is also suitable for EUV projection exposure systems which have a lower numerical aperture on the image side than that described in connection with FIG. 1 and no obscured mirror M5 and/or M6. In particular, the invention is also suitable for EUV projection exposure systems which have an image-side numerical aperture of 0.25 to 0.5, preferably 0.3 to 0.4, particularly preferably 0.33. Furthermore, the invention and the following exemplary embodiments are not to be understood as being restricted to a specific design. The following figures represent the invention only by way of example and in a highly schematic manner.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Optikvorrichtung 1 . FIG. 3 shows a schematic representation of an optical device 1 .
Die in dem Ausführungsbeispiel dargestellte Optikvorrichtung 1 für ein Lithografiesystem, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage 100, 200 umfasst wenigstens ein optisches Element 2, welches eine optische Oberfläche 3 aufweist, sowie mehrere Aktuatoren 4 für eine Deformation der optischen Oberfläche 3. Ferner ist eine Dehnungsmesseinrichtung 5 zur Ermittlung der Deformation der optischen Oberfläche 3 vorgesehen bzw. vorhanden. The optics device 1 shown in the exemplary embodiment for a lithography system, in particular for a projection exposure system 100, 200, comprises at least one optical element 2, which has an optical surface 3, and a plurality of actuators 4 for a deformation of the optical surface 3. Furthermore, a strain gauge 5 for Determination of the deformation of the optical surface 3 provided or available.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass lediglich ein Aktuator 4 für eine Deformation der optischen Oberfläche 3 vorhanden ist. Hierbei ist es von Vorteil, wenn der eine Aktuator 4 die optische Oberfläche 3 möglichst in alle Raumrichtungen deformieren kann. In an embodiment that is not shown, it can be provided that there is only one actuator 4 for a deformation of the optical surface 3 . It is advantageous here if one actuator 4 can deform the optical surface 3 in all spatial directions as far as possible.
Die Dehnungsmesseinrichtung 5 weist wenigstens eine optische Faser 6 auf. The strain gauge 5 has at least one optical fiber 6 .
Die optische Faser 6 ist hierbei polarisationserhaltend. In this case, the optical fiber 6 is polarization-maintaining.
Ferner weist in dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die wenigstens eine optische Faser 6 der Optikvorrichtung 1 mehrere Faser-Bragg-Gitter 7 mit jeweiligen Faserinterferenzspektren 8 (siehe Figur 14) auf. Furthermore, in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3, the at least one optical fiber 6 of the optical device 1 has a plurality of fiber Bragg gratings 7 with respective fiber interference spectra 8 (see FIG. 14).
Darüber hinaus weist in dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 das optische Element 2 ein Substratelement 9 auf, an dem die optische Oberfläche 3 angeordnet bzw. ausgebildet ist. Ferner sind die Aktuatoren 4 mit dem Substratelement 9 durch eine Verbindungsschicht 10 verbunden. In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Verbindungsschicht 10 einen Klebstoff auf. Die Verbindungsschicht 10 kann in anderen Ausführungsformen auch durch andere Materialien ausgebildet sein. Furthermore, in the exemplary embodiment of the optical device 1 illustrated in FIG. 3, the optical element 2 has a substrate element 9 on which the optical surface 3 is arranged or formed. Furthermore, the actuators 4 are connected to the substrate element 9 by a connecting layer 10 . In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3, the connecting layer 10 has an adhesive. In other embodiments, the connecting layer 10 can also be formed from other materials.
In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner die Dehnungsmesseinrichtung 5 wenigstens teilweise in der Verbindungsschicht 10 angeordnet. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3, the strain gauge 5 is also arranged at least partially in the connecting layer 10 .
Insbesondere ist in dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die Dehnungsmesseinrichtung 5 in die Verbindungsschicht 10 eingelegt. In particular, the strain gauge 5 is inserted into the connecting layer 10 in the exemplary embodiment illustrated in FIG.
Ferner zeigt Figur 3 eine Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 , bei der das wenigstens eine Faser- Bragg-Gitter 7 wenigstens teilweise in wenigstens einem Wirkungsbereich 11 der Aktuatoren 4 angeordnet ist. Furthermore, FIG. 3 shows an embodiment of the optical device 1 in which the at least one fiber Bragg grating 7 is at least partially arranged in at least one effective region 11 of the actuators 4 .
Vorzugsweise ist einer Mehrzahl, vorzugsweise einer Mehrheit, besonders bevorzugt allen Wrkungsberei- chen 11 ein Faser-Bragg-Gitter 7 zugeordnet. Jeder Aktuator 4 bildet dabei vorzugsweise einen eigenen Wrkungsbereich 11 zur Deformation bzw. Formung der optischen Oberfläche 3 des optischen Elements 2 aus. A fiber Bragg grating 7 is preferably assigned to a majority, preferably a majority, particularly preferably all effective areas 11 . Each actuator 4 preferably forms its own effective area 11 for deforming or shaping the optical surface 3 of the optical element 2 .
In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 ist vorzugsweise eine Rückenplatte 12 vorhanden. Die Aktuatoren 4 sind dabei vorzugsweise zwischen der Rückenplatte 12 und dem Substratelement 9 angeordnet. Die Rückenplatte 12 ermöglicht eine Abstützung der in dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel normal (orthogonal) zur optischen Oberfläche 3 arbeitenden Aktuatoren 4. In the exemplary embodiment of the optical device 1 illustrated in FIG. 3, a back plate 12 is preferably present. The actuators 4 are preferably arranged between the back plate 12 and the substrate element 9 . The back plate 12 enables the actuators 4 working normal (orthogonal) to the optical surface 3 in the exemplary embodiment shown in Figure 3 to be supported.
Die optische Faser 6 weist mehrere Faser-Bragg-Gitter 7 auf, deren Faserinterferenzspektren 8 (siehe Figur 14) vorzugsweise unterscheidbar ausgebildet sind. The optical fiber 6 has a plurality of fiber Bragg gratings 7 whose fiber interference spectra 8 (see FIG. 14) are preferably designed to be distinguishable.
Insbesondere weisen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Faser-Bragg-Gitter 7 unterschiedliche Gitterperioden auf. In particular, in the exemplary embodiment shown, the fiber Bragg gratings 7 have different grating periods.
Figur 3 zeigt des Weiteren eine Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 , bei der wenigstens eine Spektrometereinrichtung 14 zur Bestimmung und Charakterisierung eines oder mehrerer Faserinterferenzspektren 8 vorhanden ist. FIG. 3 also shows an embodiment of the optics device 1, in which at least one spectrometer device 14 for determining and characterizing one or more fiber interference spectra 8 is present.
Ferner ist in dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Regeleinrichtung 14a vorhanden und dazu eingerichtet, die Soll-Deformation durch einen geschlossenen Regelkreis einzustellen. Hierbei dient die Ist-Dehnung als Rückkopplungssignal für die Ansteuerung und/oder Regelung des wenigstens einen Aktuators 4. Hierdurch kann der Regelkreis besonders genau auf die Kraftwirkung des wenigstens einen Aktuators 4 abgestimmt werden. Wrkverbindungen sind in Figur 3 durch gestrichelte Linien dargestellt. Die Spektrometereinrichtung 14 ist vorzugsweise eingerichtet, um eine direkte Frequenzverschiebung in den Faserinterferenzspektren 8 zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Spektrometereinrichtung 14 ein Mach-Zehnder-Interferometer aufweist. Furthermore, in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3, a control device 14a is present and set up to set the target deformation by means of a closed control loop. In this case, the actual strain serves as a feedback signal for the activation and/or regulation of the at least one actuator 4 . Working connections are shown in Figure 3 by dashed lines. The spectrometer device 14 is preferably set up to detect a direct frequency shift in the fiber interference spectra 8 . Alternatively or additionally, it can be provided that the spectrometer device 14 has a Mach-Zehnder interferometer.
Weiterhin ist bei der in Figur 3 dargestellten Optikvorrichtung 1 die optische Oberfläche 3 lichtreflektierend, insbesondere EUV-lichtreflektierend, ausgebildet. Furthermore, in the case of the optical device 1 illustrated in FIG. 3, the optical surface 3 is light-reflecting, in particular EUV light-reflecting.
In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die optische Oberfläche 3 DUV- lichtreflektierend ausgebildet ist. In an alternative embodiment it can be provided that the optical surface 3 is designed to reflect DUV light.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung der Optikvorrichtung 1 . Die optische Oberfläche 3 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Wirkung der Aktuatoren 4 deformiert. Die Aktuatoren 4 sind gegen die Rückenplatte 12 abgestützt und arbeiten in eine Richtung, welche annähernd parallel zu einer Flächennormalen der optischen Oberfläche 3 verläuft. FIG. 4 shows a schematic representation of the optical device 1 . In the exemplary embodiment shown, the optical surface 3 is deformed by the action of the actuators 4 . The actuators 4 are supported against the back plate 12 and work in a direction which runs approximately parallel to a surface normal of the optical surface 3 .
Durch die Wirkung der Aktuatoren 4 ergeben sich Dehnungen in dem Substratelement 9, welche beispielsweise mittels der Dehnungsmesseinrichtung 5 (in Figur 4 nicht dargestellt) erfassbar sind. The effect of the actuators 4 results in expansions in the substrate element 9, which can be detected, for example, by means of the expansion measuring device 5 (not shown in FIG. 4).
Figur 5 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung der Optikvorrichtung 1 , wobei auf eine Rückenplatte 12 verzichtet wurde und die Aktuatoren 4 eine Arbeitsrichtung aufweisen, welche wenigstens annähernd parallel zu der optischen Oberfläche 3 verläuft. FIG. 5 shows a simplified schematic representation of the optical device 1, with a back plate 12 being dispensed with and the actuators 4 having a working direction which runs at least approximately parallel to the optical surface 3.
Figur 6 zeigt die Optikvorrichtung 1 der Figur 5 in einem ausgelenkten Zustand. FIG. 6 shows the optical device 1 of FIG. 5 in a deflected state.
In den Figuren 3 bis 6 sind demnach verschiedene Systeme zur Aktuierung von deformierbaren optischen Oberflächen 3, insbesondere Spiegeloberflächen, dargestellt. Die Figuren 3 und 4 zeigen demnach eine Aktuierung normal (orthogonal) zur optischen Oberfläche 3 und die Figuren 5 und 6 eine Aktuierung parallel zu der optischen Oberfläche 3. Different systems for actuating deformable optical surfaces 3, in particular mirror surfaces, are therefore shown in FIGS. Figures 3 and 4 therefore show an actuation normal (orthogonal) to the optical surface 3 and Figures 5 and 6 an actuation parallel to the optical surface 3.
In dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel können mehrere Aktuatoren 4 eine Druckkraft auf das optische Element 2 auswirken und dieses somit präzise verformen bzw. zu deformieren. Bei dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wird durch eine Dehnung und/oder eine Kontraktion der Aktuatoren 4 ein Biegemoment in das optische Element 2 und/oder die optische Oberfläche 3 eingeleitet, was zu einer Verformung bzw. Deformation derselben führen kann. In the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 3 and 4, a plurality of actuators 4 can exert a compressive force on the optical element 2 and thus deform or deform it precisely. In the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 5 and 6, a bending moment is introduced into the optical element 2 and/or the optical surface 3 by expansion and/or contraction of the actuators 4, which can lead to deformation or deformation thereof.
Figur 7 zeig eine schematische Darstellung verschiedener Dehnungskurven der Aktuatoren 4. Figure 7 shows a schematic representation of various expansion curves of the actuators 4.
Auf einer vertikalen Dehnungsachse 15 ist eine Dehnung des Aktuators 4 und/oder eine Dehnung des Wirkungsbereichs 11 des Aktuators 4 abgetragen. Auf einer horizontalen Achse 16 ist in Figur 7 die Feldstärke eines angelegten elektrischen Feldes abgetragen. In dem Diagramm in Figur 7 sind vier Dehnungskurven dargestellt, welche mit unterschiedlichen Temperaturen des Aktuators 4 korrespondieren. Alle vier Dehnungskurven weisen eine Hysterese auf. An elongation of the actuator 4 and/or an elongation of the effective range 11 of the actuator 4 is plotted on a vertical elongation axis 15 . The field strength of an applied electric field is plotted on a horizontal axis 16 in FIG. The diagram in FIG. 7 shows four expansion curves which correspond to different temperatures of the actuator 4. All four strain curves show hysteresis.
Diejenige Dehnungskurve mit dem niedrigsten Verlauf korrespondiert hierbei mit der höchsten Temperatur, während diejenige Dehnungskurve mit dem höchsten Verlauf mit der niedrigsten Temperatur des Aktuators 4 korrespondiert. In this case, the expansion curve with the lowest profile corresponds to the highest temperature, while the expansion curve with the highest profile corresponds to the lowest temperature of the actuator 4 .
Die in Figur 7 dargestellten Dehnungskurven des Aktuators 4 geben das Verhalten des Aktuators 4 gemäß der Formel (1) wieder. Eine Hysterese des Aktuators 4 ist hierbei ersichtlich und liegt im dargestellten Beispiel in einem Bereich von < 1 %. The expansion curves of the actuator 4 shown in FIG. 7 reflect the behavior of the actuator 4 according to formula (1). A hysteresis of the actuator 4 can be seen here and is in a range of <1% in the example shown.
Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Dehnungskurve des Aktuators 4 unter Temperaturänderung. Auf der Dehnungsachse 15 ist wiederum die Dehnung des Aktuators 4 abgetragen, während auf der horizontalen Achse 16 die Temperaturdes Aktuators 4 abgetragen ist. Es ist eine Hysterese der Dehnungskurve beim Durchlaufen eines Temperaturzyklus erkennbar. FIG. 8 shows a schematic representation of an expansion curve of the actuator 4 with a change in temperature. The expansion of the actuator 4 is again plotted on the expansion axis 15, while the temperature of the actuator 4 is plotted on the horizontal axis 16. A hysteresis of the expansion curve can be seen when running through a temperature cycle.
Die Ausdehnung des Aktuators 4 bei der Änderung der Temperatur gegenüber der am Ursprung des in Figur 8 dargestellten Diagramms angeordneten Normaltemperatur wird insbesondere durch den thermalen Ausdehungskoeffizieten CTE (siehe Formel (1)) bestimmt. Bei der in Figur 8 dargestellten Dehnungskurve ist eine thermale Hysterese der Dehnung ersichtlich. Der Effekte der Hysterese kann hierbei nicht reproduzierbar sein. The expansion of the actuator 4 when the temperature changes compared to the normal temperature arranged at the origin of the diagram shown in FIG. 8 is determined in particular by the thermal expansion coefficient CTE (see formula (1)). A thermal hysteresis of the elongation can be seen in the elongation curve shown in FIG. The effects of the hysteresis cannot be reproduced here.
Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung einer Driftkurve des Aktuators 4. Auf der Dehnungsachse 15 ist die Dehnung des Aktuators 4 aufgetragen, während auf der horizontalen Achse 16 ein Zeitverlauf abgetragen ist. Am Ursprung, das heißt zu Beginn der Zeitmessung, befindet sich der Aktuator 4 in einer Ausgangsposition bzw. Ausgangsdehnung und erhält ein Signal, vorzugsweise in Form einer angelegten Spannung, eine Soll-Position, das heißt eine Soll-Dehnung, einzunehmen. Der Aktuator 4 nähert sich im Laufe der zeit der Soll-Position bzw. der Soll-Dehnung an bzw. driftet dieser entgegen. FIG. 9 shows a schematic representation of a drift curve of the actuator 4. The expansion of the actuator 4 is plotted on the expansion axis 15, while a time profile is plotted on the horizontal axis 16. At the origin, ie at the beginning of the time measurement, the actuator 4 is in an initial position or initial stretch and receives a signal, preferably in the form of an applied voltage, to assume a target position, ie a target stretch. In the course of time, the actuator 4 approaches the desired position or the desired elongation or drifts towards it.
Ferner kann die in Figur 9 dargestellte Drift abhängig von der jeweiligen Sprunghöhe des Aktuators 4 sein. Furthermore, the drift illustrated in FIG. 9 can be dependent on the respective jump height of the actuator 4.
Figur 10 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 in einer Schnittansicht. FIG. 10 shows a schematic representation of a possible embodiment of the optical device 1 in a sectional view.
Die optische Faser 6 weist hierbei mehrere Faser-Bragg-Gitter 7 auf, verläuft schlaufenförmig und passiert die Wirkungsbereiche 11 mehrerer Aktuatoren 4. The optical fiber 6 has a number of fiber Bragg gratings 7, runs in a loop and passes through the effective areas 11 of a number of actuators 4.
Ferner ist in dem in Figur 10 dargestellten Ausführungsbeispiel die optische Faser 6 mäanderförmig durch Reihen mehrerer Wirkungsbereiche 11 geführt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass zusätzlich oder alternativ die wenigstens eine optische Faser 6 mäanderförmig durch Zeilen mehrerer Wirkungsbereiche 11 geführt ist. Furthermore, in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 10, the optical fiber 6 is guided in a meandering manner through rows of a plurality of effective regions 11 . In an alternative embodiment, be provided that additionally or alternatively, the at least one optical fiber 6 is guided in a meandering manner through rows of a plurality of effective areas 11 .
Es können in dem in Figur 10 dargestellten Ausführungsbeispiel auch mehrere optische Fasern 6 mäanderförmig verlaufend vorgesehen sein. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 10, a plurality of optical fibers 6 running in a meandering manner can also be provided.
Alternativ oder zusätzlich können in dem in Figur 10 dargestellten Ausführungsbeispiel auch mehrere optische Fasern 6 vorgesehen sein, welche jeweils einer Zeile oder Reihe zugeordnet sind. Alternatively or additionally, a plurality of optical fibers 6 can also be provided in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 10, each of which is assigned to a line or row.
Ferner ist in dem in Figur 10 dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Mehrzahl der Wrkungsbereiche 11 jeweils wenigstens ein Faser-Bragg-Gitter 7 angeordnet. Furthermore, in the exemplary embodiment illustrated in FIG.
Figur 11 zeigt eine schematische Darstellung einerweiteren möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 , wobei die Dehnungsmesseinrichtung 5 wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, in dem Substratelement 9 angeordnet ist. Insbesondere ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Dehnungsmesseinrichtung 5 in einer Nut 17b angeordnet. FIG. 11 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the optical device 1, the strain measuring device 5 being arranged at least partially, preferably completely, in the substrate element 9. In particular, in the exemplary embodiment shown, the strain gauge 5 is arranged in a groove 17b.
Die Dehnungsmesseinrichtung 5 kann auch sowohl in dem Substratelement 9 als auch in der Verbindungsschicht 10 angeordnet sein. The strain gauge 5 can also be arranged both in the substrate element 9 and in the connecting layer 10 .
In Figur 11 ist ein Schnitt durch einen Aktuator 4 mit einer Verbindungsschicht 10 sowie dem Substratelement 9 dargestellt. In dem in Figur 11 dargestellten Ausführungsbeispiel liegend die Aktuatoren 4 flächig auf der Verbindungsschicht 10 auf, welche die Aktuatoren 4 und das Substratelement 9 verbinden. FIG. 11 shows a section through an actuator 4 with a connection layer 10 and the substrate element 9 . In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 11, the actuators 4 lie flat on the connecting layer 10, which connects the actuators 4 and the substrate element 9.
In dem in Figur 11 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Nut 17b in das Substratelement 9 vorzugsweise eingefräst. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 11, the groove 17b is preferably milled into the substrate element 9.
Figur 12 zeigt eine weitere schematische Darstellung der Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 , wonach die Dehnungsmesseinrichtung 5 wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, in der Verbindungsschicht 10 angeordnet, insbesondere eingelegt, ist. FIG. 12 shows a further schematic representation of the embodiment of the optical device 1, according to which the strain gauge 5 is at least partially, preferably completely, arranged in the connecting layer 10, in particular inserted.
Figur 13 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 , wobei die Dehnungsmesseinrichtung 5 wenigstens teilweise in dem wenigstens einen Aktuator 4, insbesondere in der Nut 17a, angeordnet ist. FIG. 13 shows a schematic representation of an embodiment of the optical device 1, the strain measuring device 5 being arranged at least partially in the at least one actuator 4, in particular in the groove 17a.
Die Dehnungsmesseinrichtung 5 kann auch sowohl in dem wenigstens einen Aktuator 4 als auch in der Verbindungsschicht 10 angeordnet sein. The strain gauge 5 can also be arranged both in the at least one actuator 4 and in the connection layer 10 .
Die Dehnungsmesseinrichtung 5 kann auch sowohl in dem Substratelement 9 als auch in sowohl in dem wenigstens einen Aktuator 4 angeordnet sein. Die Dehnungsmesseinrichtung 5 kann auch sowohl in dem Substratelement 9 als auch in der Verbindungsschicht 10 als auch in dem wenigstens einen Aktuator 4 angeordnet sein. The strain gauge 5 can also be arranged both in the substrate element 9 and in the at least one actuator 4 . The strain gauge 5 can also be arranged both in the substrate element 9 and in the connecting layer 10 and in the at least one actuator 4 .
In dem in Figur 13 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Nut 17a vorzugsweise in die Aktuatoren 4 eingefräst. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 13, the groove 17a is preferably milled into the actuators 4.
Merkmale, die bei einem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 bis 13 genannt werden, können auch bei den anderen Ausführungsbeispielen umgesetzt werden. Es können insbesondere auch mehrere optische Fasern eingesetzt werden, die derart in dem optischen Element 2 angeordnet werden, wie dies anhand der Figuren 11 und/oder 12 und/oder 13 beschrieben wurde. Features that are mentioned in an embodiment of Figures 3 to 13 can also be implemented in the other embodiments. In particular, a plurality of optical fibers can also be used, which are arranged in the optical element 2 in the manner described with reference to FIGS. 11 and/or 12 and/or 13.
Die in den Figuren 3 bis 13 dargestellten Ausführungsbeispiele der Optikvorrichtung 1 eignen sich auch in besonderem Maße zur Durchführung eines Verfahrens zur Einstellung einer Soll-Deformation der optischen Oberfläche 3 des optischen Elements 2 für ein Lithografiesystem 100, 200 mittels des einen oder der mehreren Aktuatoren 4. Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass eine Ist-Deformation der optischen Oberfläche 3 dadurch ermittelt wird, dass wenigstens eine Ist-Dehnung wenigstens eines Messbereichs 18 ermittelt wird. Ferner ist der wenigstens eine Messbereich 18 derart ausgewählt, dass von der Ist-Dehnung auf die Ist-Deformation der optischen Oberfläche 3 geschlossen werden kann. The exemplary embodiments of the optical device 1 shown in Figures 3 to 13 are also particularly suitable for carrying out a method for setting a target deformation of the optical surface 3 of the optical element 2 for a lithography system 100, 200 by means of one or more actuators 4 In the method, it is provided that an actual deformation of the optical surface 3 is determined by at least one actual elongation of at least one measurement area 18 being determined. Furthermore, the at least one measurement area 18 is selected in such a way that conclusions can be drawn about the actual deformation of the optical surface 3 from the actual strain.
Die Messbereiche 18 sind in den Ausführungsbeispielen vorzugsweise derart gewählt, dass jedem Wirkungsbereich 11 , zumindest jedem Wrkungsbereich 11 , der erfasst bzw. beobachtet werden soll, ein Messbereich 18 zugeordnet ist, wobei der jeweilige Messbereich 18 vorzugsweise innerhalb des Wrkungsbe- reichs 11 befindet bzw. dort ausgebildet ist. In the exemplary embodiments, the measuring areas 18 are preferably selected in such a way that each effective area 11 , at least each effective area 11 , which is to be recorded or monitored, is assigned a measuring area 18 , with the respective measuring area 18 preferably being located or within the effective area 11 . trained there.
Weiterhin ist zur Durchführung des Verfahrens die Dehnungsmesseinrichtung 5 vorzugsweise derart angeordnet, dass in den Faser-Bragg-Gittern 7 der optischen Faser 6 das Faserinterferenzspektrum 8 durch die Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs 18 beeinflusst wird. Furthermore, to carry out the method, the strain measuring device 5 is preferably arranged in such a way that the fiber interference spectrum 8 in the fiber Bragg gratings 7 of the optical fiber 6 is influenced by the actual strain of the at least one measuring region 18 .
Ferner wird zur Durchführung des Verfahrens in die optische Faser 6 eine breitbandige Messstrahlung 19 eingekoppelt. Das heißt, das erfindungsgemäße Verfahren umfasst vorzugsweise die Einkopplung der breitbandigen Messtrahlung 19. Furthermore, a broadband measurement radiation 19 is coupled into the optical fiber 6 to carry out the method. This means that the method according to the invention preferably includes the coupling in of the broadband measurement radiation 19.
Unter Verwendung der Messstrahlung 19 können die Faserinterferenzspektren 8 der Faser-Bragg-Gitter 7 der Dehnungsmesseinrichtung 5 ermittelt werden. The fiber interference spectra 8 of the fiber Bragg gratings 7 of the strain gauge 5 can be determined using the measurement radiation 19 .
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine schmalbandige Messstrahlung 19 in die optische Faser 6 eingekoppelt wird und die Faserinterferenzspektren 8 in einem Rasterverfahren bzw. Scanningverfahren durch ein Überstreichen bzw. Abrastern eines ausreichend breiten Wellenlängenbandes ermittelt werden. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Ist-Deformation der optischen Oberfläche 3 in den Lithografiesystemen 100, 200 gemäß der Figuren 1 und 2 und während einer Reflexion einer Arbeitsstrahlung der Projektionsbelichtungsanlage 100, 200 durch die optische Oberfläche 3 bestimmt wird. Alternatively or additionally, it can be provided that a narrow-band measurement radiation 19 is coupled into the optical fiber 6 and the fiber interference spectra 8 are determined in a grid method or scanning method by sweeping or scanning a sufficiently wide wavelength band. Furthermore, it is preferably provided that the actual deformation of the optical surface 3 in the lithography systems 100, 200 according to FIGS. 1 and 2 and during a reflection of a working radiation of the projection exposure system 100, 200 by the optical surface 3 is determined.
Die in Figur 11 dargestellte Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 eignet sich besonders zur Durchführung einer Ausführungsform des Verfahrens, wonach die Ist-Dehnung in mehreren Messbereichen 18 in dem der optischen Oberfläche 3 zugrunde liegenden Substratelementen 9 in der Nut 17b ermittelt wird. The embodiment of the optical device 1 shown in FIG. 11 is particularly suitable for carrying out an embodiment of the method according to which the actual strain is determined in a plurality of measurement areas 18 in the substrate element 9 on which the optical surface 3 is based in the groove 17b.
Das in Figur 12 dargestellte Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 eignet sich in besonderem Maße zur Durchführung einer Ausführungsform des Verfahrens, wonach die Ist-Dehnung in mehreren Messbereichen 18 in der die Aktuatoren 4 mit dem Substratelement 9 verbindenden Verbindungsschicht 10 bestimmt wird. The exemplary embodiment of the optical device 1 shown in FIG. 12 is particularly suitable for carrying out an embodiment of the method according to which the actual strain is determined in a number of measurement areas 18 in the connecting layer 10 connecting the actuators 4 to the substrate element 9 .
Das in Figur 13 dargestellte Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 eignet sich in besonderem Maße zur Durchführung einer Ausführungsform des Verfahrens, wonach die Ist-Dehnung in mehrere Messbereichen 18 in den Aktuatoren 4 in der Nut 17a bestimmt wird. The exemplary embodiment of the optical device 1 shown in FIG. 13 is particularly suitable for carrying out an embodiment of the method, according to which the actual strain is determined in a number of measuring areas 18 in the actuators 4 in the groove 17a.
Ferner ist bei dem Verfahren vorzugsweise vorgesehen, dass die Ist-Dehnung in den mehreren Messbereichen 18 synchron und/oder in schneller zeitlicher Abfolge bestimmt wird. Furthermore, it is preferably provided in the method that the actual elongation in the plurality of measurement areas 18 is determined synchronously and/or in quick succession over time.
Das in Figur 10 dargestellte Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 eignet sich in besonderem Maße zur Durchführung einer Ausführungsform des Verfahrens, wonach die optische Faser 6 mäanderförmig durch Reihen mehrerer Messbereiche 18 geführt wird. Ferner wird vorzugsweise bei dieser Ausführungsform in einer Mehrzahl der Messbereiche 18 jeweils wenigstens ein Faser-Bragg-Gitter 7 angeordnet. The exemplary embodiment of the optical device 1 shown in FIG. 10 is particularly suitable for carrying out an embodiment of the method, according to which the optical fiber 6 is guided in a meandering manner through rows of a plurality of measuring regions 18 . Furthermore, at least one fiber Bragg grating 7 is preferably arranged in each case in a plurality of the measurement areas 18 in this embodiment.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine optische Faser 6 mäanderförmig durch Zeilen mehrerer Messbereiche 18 geführt wird. Alternatively or additionally, it can be provided that the at least one optical fiber 6 is routed in a meandering manner through rows of a plurality of measurement regions 18 .
Figur 14 zeigt eine schematische Darstellung des Faserinterferenzsprektrums 8. Auf der horizontalen Achse 16 ist die Wellenlänge abgetragen. Auf einer Intensitätsachse 20 ist in einer durchgezogenen Linie das Messpektrum 8 einer rückreflektierten Messtrahlung 19 aufgetragen. In einer gestrichelten Linie ist ein Eingangsspektrumder eingestrahlten Messtrahlung 19 aufgetragen. Bezugszeichenliste FIG. 14 shows a schematic representation of the fiber interference spectrum 8. The wavelength is plotted on the horizontal axis 16. The measurement spectrum 8 of a back-reflected measurement radiation 19 is plotted on an intensity axis 20 in a solid line. An input spectrum of the irradiated measuring radiation 19 is plotted in a dashed line. Reference List
1 Optikvorrichtung 1 optics device
2 optisches Element 2 optical element
3 optische Oberfläche 3 optical surface
4 Aktuator 4 actuator
5 Dehnungsmesseinrichtung 5 strain gauge
6 optische Faser 6 optical fiber
7 Faser-Bragg-Gitter 7 fiber Bragg gratings
8 Faserinterferenzspektrum 8 fiber interference spectrum
9 Substratelement 9 substrate element
10 Verbindungsschicht 10 connection layer
11 Wirkungsbereich 11 Area of Effect
12 Rückenplatte 12 backplate
14 Spektrometereinrichtung 14 spectrometer setup
15 Dehnungsachse 15 elongation axis
16 horizontale Achse 16 horizontal axis
17a, b Nuten 17a,b grooves
18 Messbereich 18 measuring range
19 Messstrahlung 19 measuring radiation
20 Intensitätsachse 20 intensity axis
100 EUV-Projektionsbelichtungsanlage100 EUV projection exposure system
101 Beleuchtungssystem 101 lighting system
102 Strahlungsquelle 102 radiation source
103 Beleuchtungsoptik 103 illumination optics
104 Objektfeld 104 object field
105 Objektebene 105 object level
106 Retikel 106 reticle
107 Retikelhalter 107 reticle holder
108 Retikelverlagerungsantrieb 108 reticle displacement drive
109 Projektionsoptik 109 projection optics
110 Bildfeld 110 field of view
111 Bildebene 111 image plane
112 Wafer 112 wafers
113 Waferhalter 113 wafer holder
114 Waferverlagerungsantrieb 114 wafer displacement drive
115 EUV- / Nutz- / Beleuchtungsstrahlung115 EUV / useful / illumination radiation
116 Kollektor 116 collector
117 Zwischenfokusebene 118 Umlenkspiegel 117 intermediate focal plane 118 deflection mirrors
119 erster Facettenspiegel / Feldfacettenspiegel119 first facet mirror / field facet mirror
120 erste Facetten / Feldfacetten 120 first facets / field facets
121 zweiter Facettenspiegel / Pupillenfacettenspiegel 122 zweite Facetten / Pupillenfacetten 121 second facet mirror / pupil facet mirror 122 second facets / pupil facets
200 DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 DUV projection exposure system
201 Beleuchtungssystem 201 lighting system
202 Retikelstage 202 reticle days
203 Retikel 204 Wafer 203 reticle 204 wafer
205 Waferhalter 205 wafer holder
206 Projektionsoptik 206 projection optics
207 Linse 207 lens
208 Fassung 209 Objektivgehäuse 208 mount 209 lens body
210 Projektionsstrahl Mi Spiegel 210 projection beam Mi mirror

Claims

Patentansprüche: Patent Claims:
1. Optikvorrichtung (1) für ein Lithografiesystem (100,200), mit wenigstens einem optischen Element (2) aufweisend eine optische Oberfläche (3) und mit einem oder mehreren Aktuatoren (4) für eine Deformation der optischen Oberfläche (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine Dehnungsmesseinrichtung (5) zur Ermittlung der Deformation der optischen Oberfläche (3) vorgesehen ist, wobei die Dehnungsmesseinrichtung (5) wenigstens eine optische Faser (6) aufweist und die optische Faser (6) polarisationserhaltend ist. 1. Optical device (1) for a lithography system (100,200), with at least one optical element (2) having an optical surface (3) and with one or more actuators (4) for a deformation of the optical surface (3), characterized in that that a strain gauge (5) is provided for determining the deformation of the optical surface (3), the strain gauge (5) having at least one optical fiber (6) and the optical fiber (6) is polarization-maintaining.
2. Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine optische Faser (6) ein oder mehrere Faser-Bragg-Gitter (7) mit jeweiligen Faserinterferenzspektren (8) aufweist. 2. Optical device (1) according to claim 1, characterized in that the at least one optical fiber (6) has one or more fiber Bragg gratings (7) with respective fiber interference spectra (8).
3. Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (2) ein Substratelement (9) aufweist, an dem die optische Oberfläche (3) angeordnet. 3. Optical device (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the optical element (2) has a substrate element (9) on which the optical surface (3) is arranged.
4. Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (4) mit dem Substratelement (9) durch eine, vorzugsweise einen Klebstoff aufweisende, Verbindungsschicht (10) verbunden ist. 4. Optical device (1) according to claim 3, characterized in that the at least one actuator (4) is connected to the substrate element (9) by a connecting layer (10), preferably having an adhesive.
5. Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsmesseinrichtung (5) wenigstens teilweise in dem Substratelement (9), vorzugsweise in einer Nut (17b) des Substratelements (9), angeordnet ist. 5. Optical device (1) according to claim 3 or 4, characterized in that the strain gauge (5) is arranged at least partially in the substrate element (9), preferably in a groove (17b) of the substrate element (9).
6. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsmesseinrichtung (5) wenigstens teilweise in dem wenigstens einen Aktuator (4), vorzugsweise in einer Nut (17a) des wenigstens einen Aktuators (4), angeordnet ist. 6. Optical device (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the strain gauge (5) at least partially in the at least one actuator (4), preferably in a groove (17a) of the at least one actuator (4), arranged is.
7. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsmesseinrichtung (5) wenigstens teilweise in der Verbindungsschicht (10) angeordnet, vorzugsweise eingelegt, ist. 7. Optical device (1) according to one of claims 4 to 6, characterized in that the strain gauge (5) is at least partially arranged in the connecting layer (10), preferably inserted.
8. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Faser-Bragg-Gitter (7) wenigstens teilweise in wenigstens einem Wirkungsbereich (11) des wenigstens einen Aktuators (4) angeordnet ist. 8. Optical device (1) according to one of claims 2 to 7, characterized in that the at least one fiber Bragg grating (7) is arranged at least partially in at least one effective range (11) of the at least one actuator (4).
9. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine optische Faser (6) mehrere Faser-Bragg-Gitter (7) aufweist, wobei die Faserinterferenzspektren (8) der einzelnen Faser-Bragg-Gitter (7) unterscheidbar ausgebildet sind. 9. Optical device (1) according to one of claims 2 to 8, characterized in that the at least one optical fiber (6) has a plurality of fiber Bragg gratings (7), the fiber interference spectra (8) of the individual fiber Bragg gratings (7) are designed to be distinguishable.
10. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Spektrometereinrichtung (14) zur Bestimmung und/oder Charakterisierung der Faserinterferenzspektren (8) vorgesehen ist. 10. Optical device (1) according to one of claims 2 to 9, characterized in that at least one spectrometer device (14) is provided for determining and/or characterizing the fiber interference spectra (8).
11. Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Spektrometereinrichtung (14) eingerichtet ist, um eine direkte Frequenzverschiebung zu erfassen und/oder ein Mach-Zehnder-Interferometer aufweist. 11. Optical device (1) according to claim 10, characterized in that the at least one spectrometer device (14) is set up to detect a direct frequency shift and/or has a Mach-Zehnder interferometer.
12. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser (6) mehrere Faser-Bragg-Gitter (7) aufweist, schlaufenförmig verläuft, und die Wrkungsbereiche (11) mehrerer Aktuatoren (4) passiert. 12. Optical device (1) according to one of claims 8 to 11, characterized in that the optical fiber (6) has a plurality of fiber Bragg gratings (7), runs in a loop and passes through the working areas (11) of a plurality of actuators (4). .
13. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine optische Faser (6) mäanderförmig durch Zeilen und/oder Reihen mehrerer Wrkungsbereiche (11) geführt ist, und/oder in einer Mehrzahl der Wrkungsbereiche (11) jeweils wenigstens ein Faser-Bragg-Gitter (7) angeordnet ist. 13. Optical device (1) according to one of claims 8 to 12, characterized in that the at least one optical fiber (6) is guided in a meandering manner through rows and/or rows of a plurality of working areas (11) and/or in a plurality of the working areas ( 11) at least one fiber Bragg grating (7) is arranged in each case.
14. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückenplatte (12) vorgesehen ist und der wenigstens eine Aktuator (4) zwischen der Rückenplatte (12) und dem Substratelement (9) angeordnet ist. 14. Optical device (1) according to one of claims 3 to 13, characterized in that a back plate (12) is provided and the at least one actuator (4) is arranged between the back plate (12) and the substrate element (9).
15. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Oberfläche (3) lichtreflektierend, vorzugsweise EUV-reflektierend und/oder DUV- reflektierend ausgebildet ist. 15. Optical device (1) according to one of claims 1 to 14, characterized in that the optical surface (3) is light-reflecting, preferably EUV-reflecting and/or DUV is designed to be reflective.
16. Verfahren zur Einstellung einer Soll-Deformation einer optischen Oberfläche (3) eines optischen Elements (2) für ein Lithografiesystem (100,200), mittels eines oder mehrerer Aktuatoren (4), dadurch gekennzeichnet, dass eine Ist-Deformation der optischen Oberfläche (3) dadurch ermittelt wird, dass wenigstens eine Ist- Dehnung wenigstens eines Messbereichs (18) ermittelt wird. 16. A method for setting a target deformation of an optical surface (3) of an optical element (2) for a lithography system (100, 200) by means of one or more actuators (4), characterized in that an actual deformation of the optical surface (3 ) is determined in that at least one actual elongation of at least one measuring area (18) is determined.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Messbereich (18) derart ausgewählt wird, dass von der Ist-Dehnung auf die Ist-Deformation der optischen Oberfläche (3) geschlossen werden kann. 17. The method according to claim 16, characterized in that the at least one measuring area (18) is selected in such a way that conclusions can be drawn from the actual strain to the actual deformation of the optical surface (3).
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dehnungsmesseinrichtung (5), aufweisend wenigstens eine optische Faser (6) mit wenigstens einem Faser-Bragg-Gitter (7), derart angeordnet wird, dass in wenigstens einem der Faser-Bragg- Gitter (7) der wenigstens einen optischen Faser (6) wenigstens ein Faserinterferenzspektrum (8) durch die Ist-Dehnung des wenigstens einen Messbereichs (18) beeinflusst wird. 18. The method according to claim 16 or 17, characterized in that a strain gauge (5) having at least one optical fiber (6) with at least one fiber Bragg grating (7) is arranged such that in at least one of the fiber Bragg grating (7) of the at least one optical fiber (6) at least one fiber interference spectrum (8) is influenced by the actual strain of the at least one measurement area (18).
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in die optische Faser (6) eine Messstrahlung (19) eingekoppelt wird. 19. The method according to claim 18, characterized in that a measurement radiation (19) is coupled into the optical fiber (6).
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserinterferenzspektrum (8) des wenigstens einen Faser-Bragg-Gitters (7) der Dehnungsmesseinrichtung (5) ermittelt wird. 20. The method according to claim 18 or 19, characterized in that the fiber interference spectrum (8) of the at least one fiber Bragg grating (7) of the strain gauge (5) is determined.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Deformation der optischen Oberfläche (3) in dem Lithografiesystem (100,200) und/oder während einer Reflexion einer Strahlung durch die optische Oberfläche (3) bestimmt wird. 21. Method according to one of claims 16 to 20, characterized in that the actual deformation of the optical surface (3) is determined in the lithography system (100, 200) and/or during a reflection of a radiation through the optical surface (3).
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Dehnung in einem oder mehreren Messbereichen (18) in wenigstens einem Substratelement (9), an dem die optische Oberfläche (3) angeordnet ist, vorzugsweise in einer Nut (17b) des Substratelements (9), bestimmt wird. 22. The method according to any one of claims 16 to 21, characterized in that the actual strain in one or more measurement areas (18) in at least one substrate element (9) on which the optical surface (3) is arranged, preferably in a groove (17b) of the substrate element (9) is determined.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Dehnung in einem oder mehreren Messbereichen (18) in dem wenigstens einen Aktuator (4), vorzugsweise in einer Nut (17a) des Aktuators (4), bestimmt wird. 23. The method according to any one of claims 16 to 22, characterized in that the actual strain is determined in one or more measurement areas (18) in the at least one actuator (4), preferably in a groove (17a) of the actuator (4). becomes.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Dehnung in einem oder mehreren Messbereichen (18) in wenigstens einer den wenigstens einen Aktuator (4) mit dem Substratelement (9) verbindenden Verbindungsschicht (10) bestimmt wird. 24. The method according to claim 22 or 23, characterized in that the actual strain is determined in one or more measurement areas (18) in at least one connecting layer (10) connecting the at least one actuator (4) to the substrate element (9).
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Dehnung in mehreren Messbereichen (18) synchron bestimmt wird. 25. The method according to any one of claims 16 to 24, characterized in that the actual elongation is determined synchronously in a plurality of measurement areas (18).
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine optische Faser (6) schlaufenförmig, vorzugsweise mäanderförmig, durch Zeilen und/oder Reihen mehrerer Messbereiche (18) geführt wird, und/oder in einer Mehrzahl der Messbereiche (18) jeweils wenigstens ein Faser-Bragg-Gitter (7) angeordnet wird. 26. The method according to any one of claims 18 to 25, characterized in that the at least one optical fiber (6) is guided in a loop shape, preferably in a meandering shape, through rows and/or rows of a plurality of measurement areas (18) and/or in a plurality of the measurement areas (18) in each case at least one fiber Bragg grating (7) is arranged.
27. Lithografiesystem, insbesondere Projektionsbelichtungsanlage (100, 200) für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem (101 , 201) mit einer Strahlungsquelle (102) sowie einer Optik (103, 109, 206), welche wenigstens ein optisches Element (116, 118, 119, 120, 121 , 122, Mi, 207) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 vorgesehen ist, wobei wenigstens eines der optischen Elemente (116, 118, 119, 120, 121 , 122, Mi, 207) ein optisches Element (2) der wenigstens einen Optikvorrichtung (1) ist und/oder wenigstens eines der optischen Elemente (116, 118, 119, 120, 121 , 122, Mi, 207) eine optische Oberfläche (3) aufweist, welche mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 26 deformierbar ist. 27. Lithography system, in particular projection exposure system (100, 200) for semiconductor lithography, with an illumination system (101, 201) with a radiation source (102) and optics (103, 109, 206) which have at least one optical element (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207), characterized in that at least one optical device (1) according to one of claims 1 to 15 is provided, wherein at least one of the optical elements (116, 118, 119, 120, 121 , 122, Mi, 207) is an optical element (2) of the at least one optical device (1) and/or at least one of the optical elements (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) has an optical surface ( 3) which is deformable with a method according to any one of claims 16 to 26.
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