WO2021160463A1 - Projection lens of a lithography system and method for monitoring a projection lens of a lithography system - Google Patents

Projection lens of a lithography system and method for monitoring a projection lens of a lithography system Download PDF

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WO2021160463A1
WO2021160463A1 PCT/EP2021/052375 EP2021052375W WO2021160463A1 WO 2021160463 A1 WO2021160463 A1 WO 2021160463A1 EP 2021052375 W EP2021052375 W EP 2021052375W WO 2021160463 A1 WO2021160463 A1 WO 2021160463A1
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WO
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optical element
projection lens
sensor
optical
photoacoustic signals
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PCT/EP2021/052375
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Inventor
Carsten Marzok
Julian Kaller
Original Assignee
Carl Zeiss Smt Gmbh
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Publication date
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    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/7085Detection arrangement, e.g. detectors of apparatus alignment possibly mounted on wafers, exposure dose, photo-cleaning flux, stray light, thermal load
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/1702Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids
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    • G03F7/70916Pollution mitigation, i.e. mitigating effect of contamination or debris, e.g. foil traps

Definitions

  • the invention relates to a projection objective of a lithography system and a method for monitoring it.
  • the invention also relates to an illumination system of a lithography system, a lithography system and a method for producing a projection lens of a lithography system as well as a method for predictive compensation of imaging errors of a projection lens of a lithography system and a method for operating a lithography system.
  • a lithography system generally has an illumination system and a projection lens.
  • the lighting system uses the light from a light source to generate a desired light distribution for illuminating a mask.
  • the projection objective the mask is imaged onto a light-sensitive material that is applied, for example, to a wafer or another substrate.
  • the photosensitive material is exposed in a structured manner with a pattern predetermined by the mask. Since the mask has tiny structural elements and the exposure process is part of a production process and is continuously repeated, it is of great importance that the projection lens guarantees an absolutely precise image over a long period of time.
  • the projection lens is exposed to a large number of influences that can have a negative effect on the image quality.
  • the spatial arrangement or the shape of the optical elements of the projection lens can be influenced in particular by mechanical or thermal effects, which in turn can lead to the creation of image errors.
  • image defects can be caused by the heat input of the light required to expose the photosensitive material. This effect is known as lens heating.
  • lens heating effects are already taken into account during the design and manufacture of the projection lens.
  • manipulators can be provided which at least partially compensate for the effects of the lens heating effects on the image.
  • An effective compensation presupposes that the lens heating effects are known.
  • a determination of lens heating effects by means of simulation models and the metrological recording of lens heating effects are, however, comparatively difficult, especially when quick lens heating effects are also to be taken into account, ie lens heating effects that are significant, for example on a time scale of less than 10 seconds vary.
  • a method and an arrangement for foreign gas detection in the beam path of optical imaging or beam guidance systems are known, which are filled and / or flushed with a protective gas.
  • the protective gas is fed to a detection chamber and there exposed to an electromagnetic analysis wave field in order to determine any foreign gas components with the aid of the photoacoustic effect.
  • the invention is based on the object of enabling the metrological detection of rapid effects in a lithography system which have an influence on the function of the lithography system.
  • the projection objective according to the invention of a lithography system has a housing and optical elements which are arranged within the housing and which image a mask onto a substrate. Furthermore, the projection lens according to the invention has at least one sensor which is arranged inside the housing and detects photoacoustic signals.
  • the invention has the advantage that it enables rapid effects to be recorded which have an influence on the function of the projection objective and thus of the lithography system.
  • the optical elements can include, for example, one or more lenses and / or one or more mirrors and / or one or more diffractive optical elements.
  • several sensors for detecting photoacoustic signals can also be arranged within the housing. As a result, more information can be obtained via the projection lens than with a sensor.
  • the sensor can be designed as a structure-borne sound sensor or as a microphone.
  • the structure-borne sound sensor can be used to record photoacoustic signals that propagate in a solid body.
  • the microphone can be used to record photoacoustic signals that propagate in a gas. The design of the sensor thus offers the option of selecting which type of photoacoustic signals are to be detected.
  • the sensor can be arranged on one of the optical elements or on a holder of one of the optical elements.
  • the former leads to a particularly good coupling of the sensor to the photoacoustic signals.
  • the latter reduces the risk of damaging the optical element by attaching the sensor.
  • the housing can have at least one cavity which is filled with a gas and the sensor can be arranged within the cavity. This enables the detection of photoacoustic signals that were generated in the gas and / or that propagate in the gas.
  • the cavity can serve as an acoustic resonator to amplify the photoacoustic signals. This leads to a better signal strength and thus easier detectability.
  • the housing can be formed by the holders of the optical elements. This enables an efficient and stable construction of the projection lens.
  • the invention also relates to an illumination system of a lithography system.
  • the lighting system according to the invention has a housing and optical elements which are arranged within the housing and generate a lighting setting. Furthermore, the lighting system according to the invention has at least one sensor which is arranged inside the housing and detects photoacoustic signals.
  • the invention further relates to a lithography system with a projection objective according to the invention and / or an illumination system according to the invention.
  • the invention also relates to a method for monitoring a projection objective of a lithography system.
  • photoacoustic signals are generated within the projection lens by irradiating light, and these photoacoustic signals are detected by a sensor.
  • the photoacoustic signals can be generated by irradiating a region of an optical element or a cavity filled with gas within the projection objective. This opens up the possibility of monitoring the optical element and / or the gas-filled cavity.
  • the irradiated area can have a diameter below a maximum value.
  • the concentration of the light enables a good signal yield of photoacoustic signals.
  • the maximum value can be 20 mm, preferably 10 mm.
  • the optical element or the cavity filled with gas can be arranged at a shorter distance from a pupil plane than from a field plane of the projection objective.
  • the position of the irradiated area of the optical element or of the gas-filled cavity can be varied. This enables a locally selective generation of photoacoustic signals and thus also the determination of spatially resolved information.
  • the size and / or the position of the irradiated area can be adjusted via an illumination setting generated by an illumination system.
  • an illumination system with a diffractive optical element or with a micromirror arrangement can be used. The latter is particularly advantageous because it offers a high degree of flexibility.
  • the photoacoustic signals can be generated by excitation with light of the working wavelength of the projection lens. This makes it possible to use the light source which is already present in the lithography system and no expenditure for an additional light source is required. In particular, the photoacoustic signals can be generated during the exposure process. This has the advantage that permanent monitoring of the projection lens is also possible during the exposure process and errors can thus be recognized as quickly as possible. Another benefit is there in that no pauses in exposure are required for any measurements with the aid of the photoacoustic signals and therefore the exposure operation is not impaired by the measurements.
  • the photoacoustic signals can be generated with the light that is used for exposure.
  • the light can be directed onto the mask after the photoacoustic signals have been generated. Accordingly, the light can first be directed onto the optical element or into the gas-guided cavity for generating the photoacoustic signals and then passed on to the mask in order to expose the mask. This enables a seamless integration of measurements with the aid of the photoacoustic signals in the exposure mode and the measurements can be carried out in real time under operating conditions.
  • the captured photoacoustic signals can be compared with reference signals that were determined during a proper functional state of the projection lens. This enables a very reliable evaluation of the photoacoustic signals even with a comparatively low signal strength.
  • Information relating to the optical absorption behavior of one of the optical elements of the projection objective can be determined from the recorded photoacoustic signals.
  • the detected photoacoustic signals can be used to check whether the optical element is degraded to an inadmissible degree.
  • Information relating to the optical absorption behavior of a plurality of optical elements of the projection objective can also be determined.
  • An action can be initiated if there is an impermissibly severe degradation of the optical element. This has the advantage that it is possible to react quickly and adequately to the degradation.
  • the action can consist in controlling at least one manipulator of at least one optical element. This is particularly useful if the degradation has not yet progressed too far and has the advantage that the manipulator can be controlled quickly and with little effort.
  • the action can also consist of replacing the optical element. Replacing the optical element is particularly useful when it is not possible to compensate for the effects caused by the degradation with the aid of a manipulator.
  • the photoacoustic signals can be recorded at different times or after different irradiations of the optical element and from the course of the recorded photoacoustic signals or a related variable it can be determined at which future point in time or after which further irradiation an exchange of the optical element will be necessary .
  • This procedure has the advantage that a required exchange of the optical element can be planned in good time and the required spare parts can be provided so that the exchange can be carried out quickly.
  • the exchange of the optical element can be carried out within the framework of a system maintenance that is already provided before the determined future point in time or the determined further irradiation is exceeded. This has the advantage that no additional shutdown of the lithography system is required to replace the optical element.
  • optical absorption occurs primarily in the area of the surface of the optical element. Furthermore, it can be determined from the recorded photoacoustic signals whether cleaning of the surface of the optical element is necessary and / or whether cleaning of the surface of the optical element has delivered a desired result.
  • Another advantage is that you can be certain of the actual cleaning result.
  • it can be ensured that cleaning is only carried out for as long as is necessary to achieve the desired cleaning result. As a result, the load on other components caused by cleaning can be reduced to a necessary minimum and the time required for cleaning can be kept short.
  • the signal transit times of the photoacoustic signals can be used to determine whether the signals are primarily assigned to the optical element or to the gas-filled cavity. This makes it possible to use a single sensor to obtain information both with regard to the optical element and with regard to the gas-filled cavity.
  • Information on the state of the projection lens on a time scale of less than 10 seconds can be determined from the recorded photoacoustic signals.
  • the projection lens can be operated with laser pulses and information on the state of the projection lens can be determined from the photoacoustic signals on a time scale corresponding to the repetition frequency of the laser pulses.
  • Signals can be output from the sensor to a lock-in amplifier.
  • the use of the lock-in amplifier enables the evaluation of very weak signals.
  • the lock-in amplifier can be mixed with a frequency which corresponds to a cavity resonance of the gas-filled cavity or a structural resonance of the optical element. In this way, the signal-amplifying effect of resonance effects can be used, so that originally very weak signals can also be detected.
  • the invention also relates to a method for producing a projection objective of a lithography system.
  • photoacoustic signals are generated within the projection objective by irradiating light and, on the basis of these photoacoustic signals, a check is carried out to determine whether a predetermined specification is being met.
  • the signals recorded during the production of the projection lens can be stored as reference values. This has the advantage that future measurements can be carried out relative to the initial state documented in this way and, in this way, even slight changes compared to the initial state can be reliably recognized.
  • the invention further relates to a method for predictive compensation of imaging errors of a projection lens of a lithography system that are generated by heating parts of the projection lens with exposure light with which the projection lens images a mask onto a substrate.
  • data about a local optical absorption in the projection lens or parts thereof are collected by means of photoacoustic measurement.
  • a time-dependent heating that is expected during the exposure and the imaging errors resulting therefrom are calculated numerically.
  • the calculated imaging errors are at least partially compensated for by controlling at least one manipulator of an optical element of the lithography system in a time-dependent manner.
  • the manipulation of the optical element can take place by a rigid body movement of the optical element and / or by deformation of the surface of the optical element.
  • the imaging errors of the projection objective can be corrected at least once for each exposure of a substrate with the projection objective by means of predictive compensation. It can thereby be achieved that each substrate is exposed while maintaining defined imaging properties.
  • the invention further relates to a method for operating a lithography system, information being determined by photoacoustic measurements and the imaging properties of the lithography system being corrected on the basis of this information by manipulating at least one optical element of the lithography system.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a lithography system designed according to the invention in a schematic representation
  • FIG. 3 shows a block diagram of an exemplary embodiment of the evaluation device
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of the invention in a schematic representation
  • 8 shows a diagram for the time course of various signals
  • FIG. 10 is a diagram showing the dependence of the temperature increase generated by the laser pulses on the size of the irradiated area of the optical element
  • FIG. 11 is a diagram showing the dependence of the sound pressure level generated by the laser pulses on the size of the irradiated area of the optical element
  • FIG. 14 shows a diagram to illustrate the dependency of the sound pressure level generated by the laser pulses on the size of the irradiated area of the optical element
  • 15 shows a diagram to illustrate the dependence of the signal / noise ratio of the signals detected by the sensor on the size of the irradiated area of the optical element.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a lithography system designed according to the invention in a schematic representation.
  • the lithography system has an illumination system 1 and a projection objective 2.
  • the light required to operate the lithography system is generated by a light source 3.
  • the Reticlestage 4 has a Drive 6, viewed in the direction of light, after the projection lens 2 is arranged a substrate stage 7 which carries a substrate 8 such as a wafer and has a drive 9.
  • a control device 10 is shown in FIG. 1, which is connected to the light source 3, the lighting system 1, the reticle stage 4, the projection objective 2 and the substrate stage 7.
  • the control device 10 is connected to a manipulator 20, which is a component of the projection lens 2.
  • the light source 3 can in particular be a laser, for example an excimer laser, which generates light with a wavelength of 193 nm.
  • the light source 3 can, for example, generate short laser pulses that are 100 ns long and have a repetition frequency of 6 kHz.
  • the lighting system 1 forms the light generated by the light source 3 by means of a series of optical components in a precisely defined manner and deflects it onto the mask 5.
  • the lighting system 1 can be designed so that it contains the entire mask 5 or just one Part of the mask 5 is illuminated.
  • the lighting system 1 is able to illuminate the mask 5 in such a way that almost identical light conditions prevail at each illuminated point of the mask 5.
  • the light intensity and the angular distribution of the incident light are almost identical for each illuminated point of the mask 5.
  • the lighting system 1 is able to generate a large number of different angular distributions, which are also referred to below as lighting settings.
  • the desired lighting setting is generally selected as a function of the structural elements formed on the mask 5. For example, dipole or quadrupole illumination settings are used relatively frequently, in which the light hits each illuminated point from two or four different directions.
  • the different lighting settings can be generated, for example, by means of different diffractive optical elements in conjunction with a zoom axicon lens or by means of mirror arrays, each of which has a large number of small mirrors arranged next to one another.
  • the mask 5 can be designed, for example, as a glass plate which is transparent to the light supplied by the lighting system 1 and on which opaque structures, for example in the form of a chrome coating. If only a partial area of the mask 5 is illuminated by the illumination system 1 at the same time, the drive 6 of the reticle stage 4 is controlled by the control device 10 in such a way that the mask 5 is moved relative to the illumination system 1 during the exposure of the substrate 8 and thereby the illuminated Partial area migrates over the entire mask 5.
  • the substrate 8 is moved synchronously by a coordinated control of the drive 9 of the substrate stage 7, in which the imaging properties of the projection objective 2 are also taken into account. This is also referred to as scanning in the following.
  • the projection objective 2 images the illuminated mask 5 or the illuminated partial area of the mask 5 onto the substrate 8.
  • a light-sensitive layer is applied to the substrate 8.
  • the image of the mask 5 is exposed into this light-sensitive layer and a permanent structure can be produced therefrom on the substrate 8 with the aid of subsequent chemical processes.
  • the drive 9 of the substrate stage 7 is controlled by the control device 10 in such a way that the mask 5 is imaged one after the other on different areas of the substrate 8.
  • the mask 5 can be imaged as a whole or sequentially by scanning.
  • the projection objective 2 has a large number of optical elements, in particular lenses and / or mirrors. By acting at least one manipulator 20 on at least one of the optical elements, the imaging properties of the projection objective 2 can be influenced and, in particular, imaging errors can be reduced. Since lithography systems are used in particular in the production of semiconductors that have tiny structures, the projection lens 2 is an absolute precision instrument and immense effort is required to keep negative effects on the image quality away from the projection lens 2 or, for example, with the aid of the manipulators 20 to compensate.
  • lens heating that is to say the heating of the optical elements of the projection lens 2 by the light used for the imaging and the resulting light associated influencing of the imaging properties.
  • the imaging properties of lenses and mirrors change due to thermal expansion and thereby cause imaging errors.
  • Quasi-static lens heating effects which show constant behavior after a certain settling time, are relatively easy to control, since they can be precisely analyzed in advance and suitable countermeasures can be provided. Even non-static but comparatively slow varying lens heating effects can still be controlled to a certain extent, since there is usually time available for measurements, for example when changing substrates. The shorter the time scale, the more difficult it becomes to measure or simulate the lens heating effects. Compensation is then ruled out due to a lack of knowledge of what is to be compensated. For lens heating effects that take place on a time scale of less than 10 seconds, there are currently no practicable measurement options in a lithography system.
  • Fig. 2 shows an embodiment of the invention in a schematic representation. A section of a projection objective 2 designed according to the invention is shown.
  • the projection objective 2 has a housing 11, which can be designed as a hollow cylinder, for example.
  • Optical elements 12, for example lenses and / or mirrors, are arranged inside the housing 11.
  • the optical element 12 can have a coating on its surface, for example an anti-reflective coating.
  • the optical element 12 is fastened to a holder 13, which fixes the optical element 12 with high precision in a desired position and, in the exemplary embodiment shown, is designed as a lens mount.
  • the attachment can be implemented, for example, in the form of an adhesive or clamp connection.
  • the holder 13 is attached to the housing 11.
  • the housing 11 can also have several Brackets 13 are formed. In this case, the brackets 13 can be designed, for example, ring-shaped and stacked one on top of the other.
  • a sensor 14 is attached to the optical element 12, for example by gluing.
  • the bond is to be produced very carefully so that this does not produce any impermissibly strong deformations of the optical element 12 or mechanical stresses are formed in the optical element 12 which influence its optical properties in an intolerable manner.
  • the sensor 14 can be a structure-borne sound sensor, which is designed, for example, as an acceleration sensor or as a strain gauge.
  • the sensor 14 is attached outside a region of the optical element 12 in which light strikes the optical element 12 during the exposure of the substrate 8. This irradiated area is not shown explicitly in FIG. It is only indicated schematically by a dashed arrow that light strikes the optical element 12.
  • the sensor 14 is connected to an evaluation device 15.
  • the evaluation device 15 can be designed as an integral part of the control device 10 or as a separate unit. The structure and the mode of operation of the evaluation device 15 are explained below with reference to FIG. 3.
  • the light passing through the optical element 12 consists of very short laser pulses of high energy. Part of the energy is absorbed by the optical element 12 (including its coating) and converted into thermal energy. As a result of the very short pulse duration of the laser pulses, the thermal energy is suddenly deposited in the optical element 12 and leads to a rapid local expansion of the material of the optical element 12 structure-borne sound waves generated in this way, which are illustrated in FIG. 2 by concentrically arranged circular lines.
  • the discrete frequencies are the resonance frequencies of the optical element 12.
  • the structure-borne sound waves propagate in the optical element 12 and are finally detected by the sensor 14.
  • Such a measuring method is also referred to as photoacoustic spectroscopy.
  • the thermal energy deposited in the optical element 12 by the laser pulses depends on the optical absorption behavior of the optical element 12, conclusions can be drawn about the optical absorption behavior from the structure-borne sound waves that are generated with the aid of this thermal energy.
  • the optical absorption behavior in turn has a considerable influence on lens heating effects, so that the lens heating effects can be estimated on the basis of the determined optical absorption behavior.
  • the laser pulses hit the optical element 12 with a repetition frequency in the kilohertz range, the lens heating effects can be determined with a high time resolution.
  • the determination can take place in situ during the exposure of the substrate 8, since the exposure light can be used to generate the structure-borne sound waves. This means that with this procedure a monitoring of lens heating effects is possible on a very short time scale well below 10 seconds and that this monitoring is possible during the exposure of the substrate 8.
  • direct mechanical contact between the sensor 14 and the optical element 12 is dispensed with and the surface of the optical element 12 is scanned with a light beam, for example, in order to detect the structure-borne sound waves.
  • a speed measurement can take place via the Doppler effect, from which information about the sound waves can in turn be determined.
  • the evaluation device 15 has a lock-in amplifier 16 into which the signal output by the sensor 14 is fed.
  • the lock-in amplifier 16 is mixed with one of the resonance frequencies of the optical element 12.
  • the resonance frequency can be stored in a memory of the lock-in amplifier 16 or can be entered from the outside.
  • the lock-in amplifier 16 can achieve a good signal / noise ratio and even very small signal amplitudes can be reliably detected.
  • the signal level at the resonance frequencies is significantly increased due to the resonance effect, which has a positive effect on the signal strength.
  • the output signal of the lock-in amplifier 16 is fed to a low-pass filter 17 in order to reduce the electronic noise.
  • the filtered signal is a measure of the optical absorption of the optical element 12 (including the coating).
  • the filtered signal is fed to an evaluation unit 18.
  • the evaluation unit 18 compares the filtered signal with a reference value for the initial optical absorption of the optical element 12, which was determined immediately after the production of the projection objective 2. Since the masks 5 used later for the exposure are usually not available to the manufacturer of the projection lens 2, the reference value can be determined with the aid of a reference mask which, for.
  • B. is used for calibration tasks anyway. It is also possible to determine several reference values with several reference masks. In particular, it is also possible to determine the reference value when the lithography system is first started up in the semiconductor factory using precisely the mask 5 that is provided for the exposure operation. Reference values for a plurality of masks 5 can also be determined in this case. The reference values determined in this way can always be used when the exposure is carried out with one of these masks 5. Alternatively, a comparison can also be made with a reference value determined by simulation or in some other way. The reference value can be stored in a memory of the evaluation unit 18 or can be entered externally.
  • the comparison results in a deviation below a predefined threshold value, it is assumed that the optical absorption of the optical element 12 is in a permissible range. In this case, the exposure operation can be continued without additional measures. Otherwise, it is concluded that the optical absorption of the optical element 12 has an impermissible value and a warning message can be output and / or measures can be initiated to at least partially compensate for the associated optical effects.
  • measures can consist in the control of manipulators 20 (see FIG. 1) with which, for example, the position of one or more of the optical elements 12 can be influenced. However, it may also be necessary to replace the optical element 12, the optical absorption of which has an impermissible value.
  • the evaluation unit 18 can output a signal and process it further in the control device 10.
  • the deviation can be determined at predetermined time intervals, for example every quarter or every six months. A determination can also take place after a given irradiation of the optical element 12. A course of the deviation can be sketched from the determined values. From an extrapolation of the course into the future, it can be determined at which future point in time or at which irradiation the threshold value of the deviation is to be expected to be exceeded in a way that can no longer be compensated by actuating the manipulators 20, but rather one Requires replacement of the optical element 12.
  • This information can be included in the planning of maintenance work, so that the replacement of the optical element 12 takes place within the framework of maintenance that is already provided before the threshold value of the deviation is no longer compensated for.
  • the optical element 12 can be used almost to the end of its service life and, on the other hand, an unscheduled shutdown of the projection objective 2 to replace the optical element 12 can be avoided.
  • a linear extrapolation can be carried out to predict the future course of the deviation.
  • Such a procedure is suitable in the case of a linear increase in the optical absorption, for example in the case of an optical element 12 made of calcium fluoride.
  • quartz glass in which the optical absorption increases massively from a certain point in time and the optical element 12 then becomes unusable. This point in time is reached when the hydrogen present in the quartz glass has diffused out. In this case, no linear extrapolation of the deviation is carried out; instead, it is estimated from the deviations determined when the increase in the deviation is to be expected.
  • the parameters used in the excitation of the structure-borne sound waves and the positioning of the sensor 14 or sensors 14 can be used to influence whether the optical absorption is primarily detected in the area of the surface of the optical element 12 or in the area of the volume of the optical element 12. Since a contamination of the optical element 12 as a rule primarily influences the surface absorption, a high surface absorption indicates a contamination.
  • Such a measurement can thus be used to trigger a cleaning cycle, for example with the aid of a gas, and the result of the cleaning can also be monitored, i. H. Use the measurement to check whether the cleaning was successful. It is also possible with the aid of such a measurement to ensure that cleaning is only carried out for as long as is necessary to achieve a desired cleaning result. As a result, the stress on other components caused by cleaning can be reduced to a necessary minimum. In addition, the time required for cleaning can be kept short. In particular, an oxidizing gas can be used for cleaning.
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the invention in a schematic representation.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 4 largely corresponds to the exemplary embodiment in FIG. 2.
  • the sensor 14 is not on the optical element 12, but on the bracket 13 of the optical element 12 attached.
  • the sensor 14 can in particular be attached to an area of the holder 13 that is located downstream of the spring elements on the side facing away from the optical element 12.
  • this also leads to a certain dynamic decoupling of the sensor 14 from the optical element 12, so that a suitable compromise has to be found in each individual case.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the invention in a schematic representation.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 5 largely corresponds to the exemplary embodiment in FIG. 4.
  • each sensor 14 is attached to the holder 13 of an optical element 12 and connected to an evaluation device 15.
  • the evaluation devices 15 are each designed as shown in FIG. 3 and have a corresponding mode of operation.
  • a large number of optical elements 12, in the extreme case all optical elements 12 can be monitored with regard to their lens heating behavior.
  • a degraded optical element 12 could then be replaced, for example, or the optical effects could be compensated for by controlling suitable manipulators 20.
  • These manipulators 20 can, for example, be devices known per se for moving or tilting one or more of the optical elements 12 or other devices known per se with which the imaging properties of the projection objective 2 can be influenced.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the invention in a schematic representation. Again, only a section of the projection lens 2 is shown. The section shown comprises an area with two optical elements 12, which are designed as lenses and are held by holders 13 designed as lens mounts.
  • the optical elements 12 can each have a coating and are arranged at a distance from one another in the housing 11, so that a cavity 19 is enclosed by the optical elements 12 and the housing 11.
  • the cavity 19 is filled with a gas, for example nitrogen.
  • a sensor 14 designed as a microphone is attached to the housing 11.
  • the sensor 14 is connected to the evaluation device 15, which can be designed according to FIG. 3.
  • the signal from the sensor 14 is fed to the lock-in amplifier 16 in accordance with the block diagram in FIG.
  • the lock-in amplifier 16 is mixed with one of the resonance frequencies of the cavity 19.
  • the signal from the lock-in amplifier 16 is fed to the evaluation unit 18 via the low-pass filter 17.
  • the evaluation unit 18 compares the filtered signal with a reference value for the correct gas mixture in this cavity 19. The reference value was determined at an earlier point in time. If the comparison results in a deviation below a predetermined threshold value, it is assumed that the optical absorption of the gas in the cavity 19 is in a permissible range and the exposure operation can be continued without additional measures.
  • a possible cause may be that the optical absorption of the gas in the cavity 19 has an impermissible value and the gas is contaminated, for example as a result of a leak, or does not have the intended pressure.
  • a warning message can then be output and / or measures can be initiated to at least partially compensate for the associated visual effects. These measures can consist, for example, in activating manipulators 20 or in restoring the correct gas composition and / or the correct gas pressure.
  • the evaluation unit 18 can output a signal and process it further in the control device 10. Depending on the output signal, a leak search can also be started and after the leak has been localized and eliminated, the original gas mixture can be restored, for example by means of a suitable gas supply.
  • a variation in the optical absorption of at least one of the optical elements 12 can be assumed to be the cause of the variation in the signals. If only the signal from the sensor 14 designed as a microphone varies, but not the signal from the sensor 14 designed as a structure-borne sound sensor, a variation in the optical absorption of the gas can be assumed to be the cause of the variation in the signal.
  • Fig. 7 shows a further embodiment of the invention in a schematic representation. The exemplary embodiment illustrated in FIG. 7 largely corresponds to the exemplary embodiment in FIG. 6. However, the exemplary embodiment in FIG. Accordingly, further optical elements 12 are also shown in FIG. 7, which delimit the cavities 19.
  • the sensors 14 are each connected to an evaluation device 15.
  • the evaluation devices 15 can each be constructed as shown in FIG. 3 and operated as described in FIG. 6. Since the resonance frequencies depend on the geometry of the cavities 19, which as a rule differ from one another, the lock-in amplifiers 16 are mixed in a corresponding manner for different resonance frequencies.
  • structure-borne sound waves are also generated through photoacoustic excitation of the optical elements 12 including their coatings.
  • the structure-borne sound waves can be detected with additional sensors 14 which are designed as structure-borne sound sensors.
  • additional sensors 14 which are designed as structure-borne sound sensors.
  • FIG. 8 shows a diagram for the time course of various signals. The signal strength is plotted in any units over time in milliseconds.
  • the diagram relates to a situation in which rectangular laser pulses with a wavelength of 193 nm, a pulse length of 100 ns and a pulse rate of 6 kHz are centered the optical element 12 designed as a lens or hit the gas in the cavity 19 and generate structure-borne sound waves or sound waves through the photoacoustic effect, which are detected by a sensor 14 designed as a structure-borne sound sensor or a microphone.
  • the sensor 14 designed as a structure-borne sound sensor is arranged on the edge of the optical element 12.
  • the sensor 14 designed as a microphone is arranged directly next to it on the housing 11, which delimits the cavity 19, so that the paths of the structure-borne sound waves or the sound waves to the respective sensor 14 are approximately the same.
  • the speeds of sound in the optical element 12 are approx. 6000 m / s and in the gas approx. 340 m / s.
  • the optical element 12 has a diameter of 200 mm.
  • the laser pulses have a diameter of 10 mm at the point of impingement on the optical element 12 or on the gas, so that in each case an approximately circular irradiated area with a diameter of 10 mm is present.
  • the representation is greatly simplified and does not show any real signals, but the calculated behavior over time of the various signals, which are each represented as a sequence of square-wave pulses.
  • the upper signal curve relates to the laser pulses generated by the light source 3 and shows the first six pulses.
  • the middle signal profile relates to the structure-borne sound waves generated in the optical element 12 and shows the first six pulses.
  • the lower signal curve relates to the sound waves generated in the gas and shows the first five pulses.
  • the laser pulses are very narrow and have the time width of 100 ns mentioned at the beginning.
  • the first laser pulse defines the zero point of the time scale. As can be seen from the pulse rate of 6 kHz, the laser pulses follow one another at a time interval of 167 ps.
  • the pulses of the structure-borne sound waves are still very narrow, but already considerably wider than the laser pulses.
  • Their pulse width is typically about 1 to 10 ps and is particularly dependent on the diameter of the laser pulses when they strike the optical element 12, as long as this diameter is smaller than the thickness of the optical element 12.
  • the pulse width results from the structure-borne sound waves as a result the spatial extent of the excitation area from the place of its origin to the place of detection cover different distances and consequently arrive at different times. In the present case, the pulse width is just under 2 ps.
  • the pulses of the structure-borne sound waves follow one another at the same distance (start of pulse to start of pulse) as the laser pulses, da the sequence is directly predetermined by the laser pulses.
  • the first pulse of the structure-borne sound waves is delayed in relation to the first laser pulse, since the structure-borne sound waves need a certain time to propagate from the place of their origin to the place of their detection.
  • the time delay between the first pulse of the structure-borne sound waves and the first laser pulse thus depends on the location at which the laser pulses impinge and on the diameter of the optical element 12 and in the present case is approximately 16 ps.
  • the same time delay to the respective causing laser pulse can also be observed in all subsequent pulses of the structure-borne sound waves.
  • the pulses of the sound waves are significantly wider than the laser pulses and also than the pulses of the structure-borne sound waves and can have pulse durations of approx. 10 to 200 ps. In the present case, the pulse duration is approx. 29 ps. This is based on the significantly lower propagation speed of the sound waves compared to the structure-borne sound waves with a comparable size of the excitation area. For the same reason, the time delay between the pulses of the sound waves and the respective associated laser pulses is significantly greater than that of the structure-borne sound waves and in the present case is approx. 280 ps.
  • FIG. 9 shows a further diagram for the time course of various signals.
  • the representation corresponds to the representation in FIG. 8.
  • the changed parameters are the diameter of the area irradiated with the laser pulses and the diameter of the optical element 12.
  • the irradiated area has a diameter of 40 mm and the optical element 12 has a diameter of 400 mm .
  • the other parameters are selected to be identical to FIG. 8; in particular, the arrangement of the sensors 14 is also selected to be identical.
  • the larger diameter of the optical element 12 compared to FIG. 8 leads to a greater distance between the location of the excitation and the location of the detection and thus to longer transit times and accordingly to the greater time delays in the optical element 12 (which can be seen in FIG. 9) middle signal curve) and pulses generated in the gas (lower signal curve) relative to the corresponding laser pulses (upper signal curve).
  • a problem with the use of the photoacoustic effect in lithography optics is the extremely high material quality of the optical elements 12 in this area and thus their low optical absorption, through which the structure-borne sound waves and sound waves are ultimately excited. This leads to comparatively weak signals which, depending on the selected parameters, can even be below the detection limit.
  • One way of increasing the signal strengths is to increase the intensity of the laser pulses used for the excitation.
  • the pulse energy of the laser is usually specified and cannot be increased significantly.
  • FIG. 10 shows a diagram to illustrate the dependence of the temperature increase generated by the laser pulses on the size of the irradiated area of the optical element 12.
  • FIG. 10 shows the temperature increase DT of the material of the optical element 12 over the diameter Ds pot of the irradiated area applied.
  • a logarithmic representation was chosen.
  • the diagram relates to an optical element 12, which is designed as a lens made of quartz, which has a lens diameter of 300 mm, a lens thickness of 20 mm, an optical absorption of 2 ⁇ 10 4 / cm and a relative thermal expansion of 5 ⁇ 10 7 has.
  • the laser pulses have a pulse energy of 5 mJ.
  • the temperature increase of the optical element 12 decreases very sharply as the diameter of the irradiated area increases. This temperature increase occurs on a very short time scale in the order of magnitude of the pulse duration of the laser pulse and causes a sudden expansion of the material of the optical element 12.
  • the vertical expansion speed in the interface with the gas is within the area irradiated by the laser pulse transformed into a sound velocity of the gas.
  • the sound pressure thus generated in the gas is detected by means of the sensor 14.
  • a very low-noise microphone is suitable as sensor 14 for this purpose. Whether the sound pressure can be measured depends on whether it is above the detection limit of sensor 14. This is explained in more detail with reference to FIGS. 11 and 12.
  • FIG 11 shows a diagram to illustrate the dependence of the sound pressure level generated by the laser pulses on the size of the irradiated area of the optical element 12.
  • the sound pressure level Lp generated by the laser pulses is plotted over the diameter Dspot of the irradiated area. This course is shown by a solid line. As is to be expected from the temperature profile shown in FIG. 10, the sound pressure level decreases sharply as the diameter of the irradiated area increases.
  • the full-band detection limit of the sensor 14 is shown by a horizontal dashed line.
  • the sensor 14 can only detect photoacoustic signals whose sound pressure level is above this line.
  • the diagram shows that this condition is met when the diameter of the irradiated area is no greater than approx. 10 mm.
  • the signal / noise ratio S / R of the signals output by the sensor 14 is plotted over the diameter Ds pot of the irradiated area (solid line).
  • the full-band detection limit of the sensor 14 is again shown by a horizontal dashed line.
  • the course of the signal / noise ratio corresponds to that in Fig.
  • the signal / noise ratio of the signals output by the sensor 14 can be improved by suitable measures, in particular by using the lock-in amplifier 16.
  • this is illustrated by two additional curves.
  • a dashed curve represents a signal / noise ratio increased by 10 dB.
  • a dash-dotted curve represents a signal / noise ratio increased by 20 dB.
  • Corresponding curves are also entered in the diagram in FIG. 11 (dashed and dash-dotted curve). For this purpose, the increased signal / noise ratios were converted into correspondingly increased sound pressures which without lock-in amplifier 16 etc. would deliver signals with correspondingly increased signal / noise ratios.
  • FIGS. 10 to 12 are based on an optical element 12 which, viewed in absolute terms, has a low optical absorption. In relation to the use in applications in lithography, however, the optical absorption is comparatively high. If instead an optical element 12 with an even lower optical absorption is used, the detection of the photoacoustically generated sound waves is even more difficult. This is explained below with reference to FIGS. 13 to 15. With the exception of the optical absorption, these figures are based on the same set of parameters as in FIG. 10 to 12.
  • the optical absorption of the optical element 12, which in turn consists of quartz, has a value of 5 ⁇ 10 5 / cm in FIGS. 13 to 15.
  • FIG. 13 shows a diagram to illustrate the dependence of the temperature increase generated by the laser pulses on the size of the irradiated area of the optical element 12.
  • the representation is selected analogously to FIG.
  • the temperature increase in FIG. 13 has a course similar to that in FIG. 10.
  • the values of the temperature increase for a given diameter of the irradiated area in FIG. 13 are significantly lower than in FIG. 10. This is also to be expected since the optical element 12 according to FIG. 13 generates less thermal energy as a result of the lower optical absorption will.
  • FIG. 14 shows a diagram to show the dependence of the sound pressure level generated by the laser pulses on the size of the irradiated area of the optical element 12, analogous to FIG. 11.
  • the full-band detection limit of the sensor 14 is again shown in each case by a horizontal dashed line.
  • the solid curve shows the course of the sound pressure level generated by the laser pulses (FIG. 14) or the signal / noise ratio S / R of the signals output by the sensor 14 (FIG. 15).
  • the dashed curve and the dash-dotted curve in FIG. 15 represent the course of a signal / smoke ratio improved by 10 dB and 20 dB, respectively, and in FIG. 14 the sound pressure level calculated therefrom.
  • the curves in FIGS. 14 and 15 correspond qualitatively to the curves in FIGS. 11 and 12. However, due to the lower optical absorption in the curves in FIG. 14 compared to FIG. 11, there is a shift to lower sound pressure levels and in the curves 15 compared with FIG. 12 to a shift to lower signal-to-noise ratios. Ultimately, this has the consequence that, without additional measures, a meaningful measurement requires a diameter of the irradiated area below approx. 6 mm. If additional measures are used that increase the signal / noise ratio by 10 dB, measurements below a diameter of the irradiated area of approx. 10 mm are possible.
  • the optical beam path is designed for the most efficient exposure operation possible.
  • a modification to optimize the measurement would have a detrimental effect on the efficiency of the exposure and is therefore usually ruled out.
  • areas of the individual optical elements 12 of the projection objective 2 of different sizes are irradiated during the exposure operation. It is therefore possible to select optical elements 12 for the measurement in which the irradiated areas have the smallest possible diameter. This is usually the case with optical elements 12 close to the field, ie with optical elements 12 at a short distance from the object plane in which the mask 5 is arranged or from the image plane in which the substrate 8 is arranged or from any intermediate image planes that may be present.
  • the irradiated area is at least as large as the area of the object imaged at the same time.
  • the optical elements 12 near the image plane or an intermediate image plane the effective imaging scale also having to be taken into account in each case.
  • further optical elements 12 can be present in which the diameter of the irradiated areas is comparatively small.
  • These optical elements 12 are optical elements 12 close to the pupil, ie optical elements 12 at a short distance from a pupil plane in which an aperture stop of the projection objective 2 is usually arranged. This applies in any case when an illumination setting is used in which the light strikes the mask 5 only in narrowly limited angle of incidence ranges. Typical such lighting settings are, for example, dipole and quadrupole settings.
  • the size and position of the irradiated area can be influenced in different ways. This is explained in more detail below for two common types of lighting systems 1:
  • the lighting setting is set by means of a diffractive optical element (DOE) in conjunction with a zoom axicon.
  • DOEs are available that create a lighting setting with two or more poles. Accordingly, two or more irradiated areas can be generated in the vicinity of the pupil plane of the projection objective 2.
  • the mask 5 is from the Beam path removed.
  • DOEs it is also possible to design a DOE in such a way that an illumination setting is generated with only one pole. Accordingly, only an irradiated area would be generated in the vicinity of the pupil plane.
  • the diameter of the irradiated area can be varied with the help of the zoom axicon.
  • a variation of the irradiated area in the vicinity of the object plane and the conjugate planes of the projection objective 2 is possible with the aid of a field stop, i.e. H. a diaphragm, which is arranged in one of these planes, is possible. It is also possible to arrange such a diaphragm in the lighting system 1 and to image it in the object plane of the projection lens 2. Such a diaphragm in the lighting system 1 is also referred to as a ReMa diaphragm. Since the diaphragms do not concentrate the light, but only partially hide it, the diaphragm solution is primarily useful for influencing the position of the irradiated areas.
  • the lighting setting is set by means of mirror arrays. This allows almost any lighting settings to be set by appropriately controlling the mirror arrays. In particular, very small poles can be generated with it.
  • the projection system 2 is operated with such an illumination setting, one or more poles are accordingly generated in the vicinity of the pupil plane of the projection objective 2. Since almost any desired lighting settings can be generated with this lighting system 1, it is also possible to use it to generate lighting settings that have the same lighting pole, which, however, is each arranged at a different point.
  • the irradiated area in the pupil plane of the projection objective 2 and in the vicinity thereof can thus be scanned laterally without further aids. Since the light is only deflected slightly differently in each case, but not masked out, the irradiated area can be generated and scanned with almost no loss.
  • the variation of the illuminated area in the vicinity of the object plane or a conjugate plane of the projection objective 2 is also only possible in this illumination system 1 by means of diaphragms and thus with losses.
  • one or more optical elements 12 in the form of lenses and / or one or more gas-filled cavities 19 of the projection objective 2 were monitored with the aid of the photoacoustic effect.
  • the projection objective 2 can also have reflective, diffractive or other optical elements 12 with or without refractive power.
  • the optical elements 12 designed as lenses and / or the gas-filled cavities 19 there is also the possibility of monitoring reflective, diffractive or other optical elements 12 with the aid of the photoacoustic effect.
  • the lighting system 1 it is also possible, in addition to the projection lens 2 or instead of the projection lens 2, to equip the lighting system 1 with one or more sensors 14 which detect structure-borne noise or sound waves generated by means of the photoacoustic effect. This can take place in a manner analogous to that described above for the projection objective 2.
  • the sensors 14 built into the projection lens 2 or the lighting system 1 can also be used to support the adjustment of the projection lens 2 or the lighting system 1 during manufacture or at a later point in time and / or to a quality inspection of the projection lens 2 or the lighting system 1 undergo.
  • the measured values determined during production can be saved as reference values for subsequent measurements or for monitoring.
  • the photoacoustic measurements described above can be used during the operation of the lithography system in such a way that the measurements are used to determine information on the basis of which imaging errors of the lithography system are corrected.
  • the correction can take place by manipulating at least one optical element 12 of the lithography system with the manipulators 20.
  • the photoacoustic measurements enable a predictive compensation of imaging errors of the projection lens 2.
  • These imaging errors can be generated by heating parts of the projection lens 2 by the light used to expose the substrate 8.
  • the time-dependent heating expected during the exposure of the substrate 8 and the resulting imaging errors of the projection objective 2 can be calculated numerically from the data on the local optical absorption.
  • the calculations can be carried out on the basis of models for the heating of the optical elements 12, which are also referred to as lens heating models.
  • information about the illumination of the mask 5, such as, for example, the illumination setting used, can be incorporated.
  • the lighting setting has an influence on the light distribution in the individual optical elements 12 and thus on their heating behavior.
  • information about the mask 5, in particular about the structures present on the mask can flow in. These structures also influence the light distribution in the optical elements 12 and thus their heating behavior.
  • the calculated imaging errors can be at least partially compensated for by controlling a manipulator 20 or a plurality of manipulators 20 of an optical element 12 in a time-dependent manner.
  • the position of the optical element 12 can be influenced by a rigid body movement.
  • the optical element 12 can be shifted or tilted. It is also possible to deform the optical element 12 with the aid of manipulators 20. All of these effects on the optical element 12 serve to influence the imaging properties of the projection objective 2 in a desired manner.
  • Several optical elements 12 can also be manipulated.
  • the compensation of imaging errors can be carried out again and again in accordance with a predetermined scheme in order to achieve an imaging quality that is as constant as possible. For example, it can be provided that the compensation is carried out at least once for each exposure of a substrate 8 with the projection objective 2.

Abstract

The invention relates to a projection lens of a lithography system comprising a housing (11), optical elements (12) that are disposed within the housing (11) and a mask (5) imaging onto a substrate (8), and at least one sensor (14) that is disposed within the housing (11) and detects photoacoustic signals.

Description

Projektionsobjektiv eines Lithographiesystems und Verfahren zur Überwachung eines Projektionsobjektivs eines Lithographiesystems Projection objective of a lithography system and method for monitoring a projection objective of a lithography system
Die Erfindung betrifft ein Projektionsobjektiv eines Lithographiesystems und ein Verfahren zu dessen Überwachung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem eines Lithographiesystems, ein Lithographiesystem und ein Verfahren zur Herstellung eines Projektionsobjektivs eines Lithographiesystems sowie ein Verfahren zur vorausschauenden Kompensation von Abbildungsfehlern eines Projektionsobjektivs eines Lithographiesystems und ein Verfahren zum Betreiben eines Lithographiesystems. The invention relates to a projection objective of a lithography system and a method for monitoring it. The invention also relates to an illumination system of a lithography system, a lithography system and a method for producing a projection lens of a lithography system as well as a method for predictive compensation of imaging errors of a projection lens of a lithography system and a method for operating a lithography system.
Ein Lithographiesystem weist in der Regel ein Beleuchtungssystem und ein Projektionsobjektiv auf. Das Beleuchtungssystem erzeugt aus dem Licht einer Lichtquelle eine gewünschte Lichtverteilung zur Beleuchtung einer Maske. Mit dem Projektionsobjektiv wird die Maske auf ein lichtempfindliches Material abgebildet, das beispielsweise auf einen Wafer oder ein anderes Substrat aufgebracht ist. Auf diese Weise wird das lichtempfindliche Material mit einem durch die Maske vorgegebenen Muster strukturiert belichtet. Da die Maske winzige Strukturelemente aufweist und der Belichtungsvorgang Bestandteil eines Produktionsprozesses ist und fortwährend wiederholt wird, ist es von großer Bedeutung, dass das Projektionsobjektiv über einen langen Zeitraum eine absolut präzise Abbildung gewährleistet. A lithography system generally has an illumination system and a projection lens. The lighting system uses the light from a light source to generate a desired light distribution for illuminating a mask. With the projection objective, the mask is imaged onto a light-sensitive material that is applied, for example, to a wafer or another substrate. In this way, the photosensitive material is exposed in a structured manner with a pattern predetermined by the mask. Since the mask has tiny structural elements and the exposure process is part of a production process and is continuously repeated, it is of great importance that the projection lens guarantees an absolutely precise image over a long period of time.
Das Projektionsobjektiv ist jedoch einer Vielzahl von Einflüssen ausgesetzt, die sich negativ auf die Abbildungsqualität auswirken können. Insbesondere durch mechanische oder thermische Einwirkungen kann die räumliche Anordnung oder die Form der optischen Elemente des Projektionsobjektivs beeinflusst werden, was wiederum die Entstehung von Bildfehlern zur Folge haben kann. Selbst bei einer perfekten Abschirmung vor äußeren Einflüssen können durch den Wärmeeintrag des für die Belichtung des lichtempfindlichen Materials benötigten Lichts Bildfehler verursacht werden. Dieser Effekt wird als Lensheating bezeichnet. However, the projection lens is exposed to a large number of influences that can have a negative effect on the image quality. The spatial arrangement or the shape of the optical elements of the projection lens can be influenced in particular by mechanical or thermal effects, which in turn can lead to the creation of image errors. Even with perfect shielding from external influences, image defects can be caused by the heat input of the light required to expose the photosensitive material. This effect is known as lens heating.
Erwartete Lensheating-Effekte werden bereits bei der Konstruktion und der Herstellung des Projektionsobjektivs berücksichtigt. Außerdem können Manipulatoren vorgesehen werden, welche die Auswirkungen der Lensheating-Effekte auf die Abbildung wenigstens zum Teil kompensieren. Eine wirkungsvolle Kompensation setzt voraus, dass die Lensheating-Effekte bekannt sind. Eine Ermittlung von Lensheating-Effekten mittels Simulationsmodellen und die messtechnische Erfassung von Lensheating-Effekten sind allerdings vergleichsweise schwierig, insbesondere dann, wenn auch schnelle Lensheating-Effekte berücksichtigt werden sollen, d. h. Lensheating-Effekte, die beispielsweise auf einer Zeitskala von weniger als 10 Sekunden signifikant variieren. Expected lens heating effects are already taken into account during the design and manufacture of the projection lens. In addition, manipulators can be provided which at least partially compensate for the effects of the lens heating effects on the image. An effective compensation presupposes that the lens heating effects are known. A determination of lens heating effects by means of simulation models and the metrological recording of lens heating effects are, however, comparatively difficult, especially when quick lens heating effects are also to be taken into account, ie lens heating effects that are significant, for example on a time scale of less than 10 seconds vary.
Aus der DE 103 21 806 Al sind ein Verfahren und eine Anordnung zur Fremdgaserkennung im Strahlengang optischer Abbildungs- oder Strahlführungssysteme bekannt, die mit einem Schutzgas gefüllt und/oder durchspült werden. Das Schutzgas wird einer Nachweiskammer zugeführt und dort einem elektromagnetischen Analysewellenfeld ausgesetzt, um mit Hilfe des photoakustischen Effekts etwaige Fremdgasanteile zu ermitteln. From DE 103 21 806 A1 a method and an arrangement for foreign gas detection in the beam path of optical imaging or beam guidance systems are known, which are filled and / or flushed with a protective gas. The protective gas is fed to a detection chamber and there exposed to an electromagnetic analysis wave field in order to determine any foreign gas components with the aid of the photoacoustic effect.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Lithographiesystem die messtechnische Erfassung von schnellen Effekten zu ermöglichen, die Einfluss auf die Funktion des Lithographiesystems haben. The invention is based on the object of enabling the metrological detection of rapid effects in a lithography system which have an influence on the function of the lithography system.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombinationen der nebengeordneten Ansprüche gelöst. This object is achieved by the combinations of features in the independent claims.
Das erfindungsgemäße Projektionsobjektiv eines Lithographiesystems weist ein Gehäuse und optische Elemente auf, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind und eine Maske auf ein Substrat abbilden. Weiterhin weist das erfindungsgemäße Projektionsobjektiv wenigstens einen Sensor auf, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und photoakustische Signale erfasst. The projection objective according to the invention of a lithography system has a housing and optical elements which are arranged within the housing and which image a mask onto a substrate. Furthermore, the projection lens according to the invention has at least one sensor which is arranged inside the housing and detects photoacoustic signals.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass damit schnelle Effekte erfasst werden können, die Einfluss auf die Funktion des Projektionsobjektivs und damit des Lithographiesystems haben. The invention has the advantage that it enables rapid effects to be recorded which have an influence on the function of the projection objective and thus of the lithography system.
Die optischen Elemente können beispielsweise eine oder mehrere Linsen und/oder einen oder mehrere Spiegel und/oder ein oder mehrere diffraktive optische Elemente umfassen. Es können insbesondere auch mehrere Sensoren zur Erfassung photoakustischer Signale innerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Dadurch können mehr Informationen über das Projektionsobjektiv erlangt werden als mit einem Sensor. Der Sensor kann als ein Körperschall sensor oder als ein Mikrophon ausgebildet sein. Mit dem Körperschall sensor können photoakustische Signale erfasst werden, die sich in einem Festkörper ausbreiten. Mit dem Mikrophon können photoakustische Signale erfasst werden, die sich in einem Gas ausbreiten. Über die Ausbildung des Sensors besteht somit die Möglichkeit auszuwählen, welche Art von photoakustischen Signalen detektiert werden. The optical elements can include, for example, one or more lenses and / or one or more mirrors and / or one or more diffractive optical elements. In particular, several sensors for detecting photoacoustic signals can also be arranged within the housing. As a result, more information can be obtained via the projection lens than with a sensor. The sensor can be designed as a structure-borne sound sensor or as a microphone. The structure-borne sound sensor can be used to record photoacoustic signals that propagate in a solid body. The microphone can be used to record photoacoustic signals that propagate in a gas. The design of the sensor thus offers the option of selecting which type of photoacoustic signals are to be detected.
Der Sensor kann an einem der optischen Elemente oder an einer Halterung eines der optischen Elemente angeordnet sein. Ersteres führt zu einer besonders guten Ankoppelung des Sensors an die photoakustischen Signale. Letzteres reduziert das Risiko, das optische Element durch Anbringen des Sensors zu schädigen. The sensor can be arranged on one of the optical elements or on a holder of one of the optical elements. The former leads to a particularly good coupling of the sensor to the photoacoustic signals. The latter reduces the risk of damaging the optical element by attaching the sensor.
Das Gehäuse kann wenigstens einen Hohlraum aufweisen, der mit einem Gas gefüllt ist und der Sensor kann innerhalb des Hohlraums angeordnet sein. Dies ermöglicht die Erfassung von photoakustischen Signalen, die im Gas erzeugt wurden und/oder die sich im Gas ausbreiten. Der Hohlraum kann als akustischer Resonator zur Verstärkung der photoakustischen Signale dienen. Das führt zu einer besseren Signalstärke und somit zu einer leichteren Detektierbarkeit. The housing can have at least one cavity which is filled with a gas and the sensor can be arranged within the cavity. This enables the detection of photoacoustic signals that were generated in the gas and / or that propagate in the gas. The cavity can serve as an acoustic resonator to amplify the photoacoustic signals. This leads to a better signal strength and thus easier detectability.
Das Gehäuse kann durch die Halterungen der optischen Elemente gebildet werden. Dies ermöglicht einen effizienten und stabilen Aufbau des Projektionsobjektivs. The housing can be formed by the holders of the optical elements. This enables an efficient and stable construction of the projection lens.
Die Erfindung bezieht sich ebenso auf ein Beleuchtungssystem eines Lithographiesystems. Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem weist ein Gehäuse und optische Elemente auf, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind und ein Beleuchtungssetting erzeugen. Weiterhin weist das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem wenigstens einen Sensor auf, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und photoakustische Signale erfasst. The invention also relates to an illumination system of a lithography system. The lighting system according to the invention has a housing and optical elements which are arranged within the housing and generate a lighting setting. Furthermore, the lighting system according to the invention has at least one sensor which is arranged inside the housing and detects photoacoustic signals.
Da das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem ebenfalls ein Bestandteil des Lithographiesystems ist, ist es vorteilhaft, auch beim Beleuchtungssystem die messtechnische Erfassung von schnellen Effekten zu ermöglichen, da diese ebenfalls die Funktion des Lithographiesystems beeinflussen können. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Lithographiesystem mit einem erfmdungsgemäßen Projektionsobjektiv und/oder einem erfmdungsgemäßen Beleuchtungssystem. Since the lighting system according to the invention is also a component of the lithography system, it is advantageous to enable the metrological detection of rapid effects in the lighting system as well, since these can also influence the function of the lithography system. The invention further relates to a lithography system with a projection objective according to the invention and / or an illumination system according to the invention.
Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Überwachung eines Projektionsobjektivs eines Lithographiesystems. Beim erfmdungsgemäßen Verfahren werden innerhalb des Projektionsobjektivs durch Lichteinstrahlung photoakustische Signale erzeugt und diese photoakustischen Signale werden von einem Sensor erfasst. The invention also relates to a method for monitoring a projection objective of a lithography system. In the method according to the invention, photoacoustic signals are generated within the projection lens by irradiating light, and these photoacoustic signals are detected by a sensor.
Die photoakustischen Signale können durch Bestrahlen eines Bereichs eines optischen Elements oder eines mit Gas gefüllten Hohlraums innerhalb des Projektionsobjektivs erzeugt werden. Dies eröffnet die Möglichkeit, das optische Element und/oder den mit Gas gefüllten Hohlraum zu überwachen. Der bestrahlte Bereich kann einen Durchmesser unterhalb eines Maximalwerts aufweisen. Die Konzentration des Lichts ermöglicht eine gute Signalausbeute an photoakustischen Signalen. Der Maximalwert kann 20 mm, vorzugsweise 10 mm betragen. Das optische Element oder der mit Gas gefüllte Hohlraum kann in geringerer Entfernung zu einer Pupillenebene als zu einer Feldebene des Projektionsobjektivs angeordnet sein. The photoacoustic signals can be generated by irradiating a region of an optical element or a cavity filled with gas within the projection objective. This opens up the possibility of monitoring the optical element and / or the gas-filled cavity. The irradiated area can have a diameter below a maximum value. The concentration of the light enables a good signal yield of photoacoustic signals. The maximum value can be 20 mm, preferably 10 mm. The optical element or the cavity filled with gas can be arranged at a shorter distance from a pupil plane than from a field plane of the projection objective.
Die Position des bestrahlten Bereichs des optischen Elements oder des mit Gas gefüllten Hohlraums kann variiert werden. Dies ermöglicht eine örtlich selektive Erzeugung von photoakustischen Signalen und somit auch das Ermitteln von ortsaufgelösten Informationen. Insbesondere können die Größe und/oder die Position des bestrahlten Bereichs über ein von einem Beleuchtungssystem erzeugtes Beleuchtungssetting eingestellt werden. Hierzu kann ein Beleuchtungssystem mit einem diffraktiven optischen Element oder mit einer Mikrospiegelanordnung eingesetzt werden. Letzteres ist besonders vorteilhaft, da es eine hohe Flexibilität bietet. The position of the irradiated area of the optical element or of the gas-filled cavity can be varied. This enables a locally selective generation of photoacoustic signals and thus also the determination of spatially resolved information. In particular, the size and / or the position of the irradiated area can be adjusted via an illumination setting generated by an illumination system. For this purpose, an illumination system with a diffractive optical element or with a micromirror arrangement can be used. The latter is particularly advantageous because it offers a high degree of flexibility.
Die photoakustischen Signale können durch Anregung mit Licht der Arbeitswellenlänge des Projektionsobjektivs erzeugt werden. Dadurch ist es möglich die im Lithographiesystem ohnehin vorhandene Lichtquelle zu nutzen und es ist kein Aufwand für eine zusätzliche Lichtquelle erforderlich. Insbesondere können die photoakustischen Signale während des Belichtungsvorgangs erzeugt werden. Das hat den Vorteil, dass eine permanente Überwachung des Projektionsobjektivs auch während des Belichtungsvorgangs möglich ist und dadurch Fehler schnellstmöglich erkannt werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass für etwaige Messungen mit Hilfe der photoakustischen Signale keine Belichtungspausen erforderlich sind und somit der Belichtungsbetrieb durch die Messungen nicht beeinträchtigt wird. The photoacoustic signals can be generated by excitation with light of the working wavelength of the projection lens. This makes it possible to use the light source which is already present in the lithography system and no expenditure for an additional light source is required. In particular, the photoacoustic signals can be generated during the exposure process. This has the advantage that permanent monitoring of the projection lens is also possible during the exposure process and errors can thus be recognized as quickly as possible. Another benefit is there in that no pauses in exposure are required for any measurements with the aid of the photoacoustic signals and therefore the exposure operation is not impaired by the measurements.
Die photoakustischen Signale können mit dem Licht erzeugt werden, das zur Belichtung verwendet wird. Insbesondere kann das Licht nach Erzeugung der photoakustischen Signale auf die Maske gelenkt werden. Demgemäß kann das Licht zuerst auf das optische Element oder in den gasgeführten Hohlraum zur Erzeugung der photoakustischen Signale gelenkt werden und dann zur Maske weitergeleitet werden, um die Maske zu belichten. Dadurch ist eine nahtlose Integration von Messungen mit Hilfe der photoakustischen Signale in den Belichtungsbetrieb möglich und die Messungen können in Echtzeit unter Betriebsbedingungen durchgeführt werden. The photoacoustic signals can be generated with the light that is used for exposure. In particular, the light can be directed onto the mask after the photoacoustic signals have been generated. Accordingly, the light can first be directed onto the optical element or into the gas-guided cavity for generating the photoacoustic signals and then passed on to the mask in order to expose the mask. This enables a seamless integration of measurements with the aid of the photoacoustic signals in the exposure mode and the measurements can be carried out in real time under operating conditions.
Die erfassten photoakustischen Signale können mit Referenzsignalen verglichen werden, die während eines ordnungsgemäßen Funktionszustandes des Projektionsobjektivs ermittelt wurden. Dies ermöglicht eine sehr zuverlässige Auswertung der photoakustischen Signale auch bei vergleichsweise geringer Signalstärke. The captured photoacoustic signals can be compared with reference signals that were determined during a proper functional state of the projection lens. This enables a very reliable evaluation of the photoacoustic signals even with a comparatively low signal strength.
Aus den erfassten photoakustischen Signalen können Informationen bezüglich des optischen Absorptionsverhaltens eines der optischen Elemente des Projektionsobjektivs ermittelt werden. Insbesondere kann mit den erfassten photoakustischen Signalen geprüft werden, ob eine unzulässig starke Degradation des optischen Elements vorliegt. Es können auch Informationen bezüglich des optischen Absorptionsverhaltens mehrerer optischer Elemente des Projektionsobjektivs ermittelt werden. Information relating to the optical absorption behavior of one of the optical elements of the projection objective can be determined from the recorded photoacoustic signals. In particular, the detected photoacoustic signals can be used to check whether the optical element is degraded to an inadmissible degree. Information relating to the optical absorption behavior of a plurality of optical elements of the projection objective can also be determined.
Es kann eine Aktion veranlasst werden, falls eine unzulässig starke Degradation des optischen Elements vorliegt. Dies hat den Vorteil, dass schnell und adäquat auf die Degradation reagiert werden kann. An action can be initiated if there is an impermissibly severe degradation of the optical element. This has the advantage that it is possible to react quickly and adequately to the degradation.
Die Aktion kann darin bestehen, wenigstens einen Manipulator wenigstens eines optischen Elements anzusteuem. Das bietet sich insbesondere dann an, wenn die Degradation noch nicht zu weit fortgeschritten ist und hat den Vorteil, dass die Ansteuerung des Manipulators schnell und mit wenig Aufwand durchführbar ist. Weiterhin kann die Aktion darin bestehen, das optische Element auszutauschen. Ein Austausch des optischen Elements bietet sich insbesondere dann an, wenn eine Kompensation der durch die Degradation hervorgerufenen Effekte mit Hilfe eines Manipulators nicht möglich ist. The action can consist in controlling at least one manipulator of at least one optical element. This is particularly useful if the degradation has not yet progressed too far and has the advantage that the manipulator can be controlled quickly and with little effort. The action can also consist of replacing the optical element. Replacing the optical element is particularly useful when it is not possible to compensate for the effects caused by the degradation with the aid of a manipulator.
Die photoakustischen Signale können zu verschiedenen Zeitpunkten oder nach verschiedenen Bestrahlungen des optischen Elements erfasst werden und aus dem Verlauf der erfassten photoakustischen Signale oder einer damit zusammenhängenden Größe kann ermittelt werden, zu welchem zukünftigen Zeitpunkt oder nach welcher weiteren Bestrahlung ein Austausch des optischen Elements erforderlich sein wird. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass ein erforderlicher Austausch des optischen Elements rechtzeitig eingeplant werden kann und die benötigten Ersatzteile bereitgestellt werden können, so dass der Austausch zügig durchführbar ist. The photoacoustic signals can be recorded at different times or after different irradiations of the optical element and from the course of the recorded photoacoustic signals or a related variable it can be determined at which future point in time or after which further irradiation an exchange of the optical element will be necessary . This procedure has the advantage that a required exchange of the optical element can be planned in good time and the required spare parts can be provided so that the exchange can be carried out quickly.
Der Austausch des optischen Elements kann im Rahmen einer ohnehin vorgesehenen Systemwartung vor der Überschreitung des ermittelten zukünftigen Zeitpunkts oder der ermittelten weiteren Bestrahlung vorgenommen werden. Das hat den Vorteil, dass für den Austausch des optischen Elements keine zusätzliche Außerbetriebnahme des Lithographiesystems erforderlich ist. The exchange of the optical element can be carried out within the framework of a system maintenance that is already provided before the determined future point in time or the determined further irradiation is exceeded. This has the advantage that no additional shutdown of the lithography system is required to replace the optical element.
Mit den erfassten photoakustischen Signalen kann ortsaufgelöst geprüft werden, ob eine unzulässig starke Degradation des optischen Elements vorliegt. Das ermöglicht eine sehr zuverlässige Beurteilung, ob das optische Element weiterhin genutzt werden kann oder ausgetauscht werden muss. With the captured photoacoustic signals, a spatially resolved check can be made as to whether the optical element has undergone an impermissibly severe degradation. This enables a very reliable assessment of whether the optical element can still be used or has to be replaced.
Im Falle einer unzulässig starken Degradation in einem Bereich des optischen Elements kann auf ein Beleuchtungssetting umgestellt werden, bei dem in diesem Bereich des optischen Elements eine geringere Lichtintensität auftritt als beim bisherigen Beleuchtungssetting. Dies eröffnet die Möglichkeit einer weiteren Nutzung des optischen Elements bei einer lokal begrenzten oder örtlich variierenden Degradation. In the event of an impermissibly strong degradation in a region of the optical element, it is possible to switch to an illumination setting in which a lower light intensity occurs in this region of the optical element than in the previous illumination setting. This opens up the possibility of further use of the optical element in the case of locally limited or locally varying degradation.
Aus den erfassten photoakustischen Signalen kann ermittelt werden, ob es primär im Bereich der Oberfläche des optischen Elements zu einer optischen Absorption kommt. Weiterhin kann aus den erfassten photoakustischen Signalen ermittelt werden, ob eine Reinigung der Oberfläche des optischen Elements erforderlich ist und/oder ob eine Reinigung der Oberfläche des optischen Elements ein gewünschtes Ergebnis geliefert hat. Dies hat den Vorteil, dass eine bedarfsgerechte Reinigung des optischen Elements vorgenommen werden kann und dadurch eine unnötig frühe und eine zu späte Reinigung vermieden werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass man Gewissheit über das tatsächliche Reinigungsergebnis erlangen kann. Außerdem kann sichergestellt werden, dass die Reinigung nur so lange durchgeführt wird, wie dies zur Erzielung eines gewünschten Reinigungsergebnisses erforderlich ist. Dadurch kann die durch die Reinigung hervorgerufene Belastung anderer Bauteile auf ein notwendiges Minimum beschränkt werden und es kann die für die Reinigung benötigte Zeit gering gehalten werden. From the recorded photoacoustic signals it can be determined whether optical absorption occurs primarily in the area of the surface of the optical element. Furthermore, it can be determined from the recorded photoacoustic signals whether cleaning of the surface of the optical element is necessary and / or whether cleaning of the surface of the optical element has delivered a desired result. This has the advantage that the optical element can be cleaned as required and, as a result, unnecessarily early and too late cleaning can be avoided. Another advantage is that you can be certain of the actual cleaning result. In addition, it can be ensured that cleaning is only carried out for as long as is necessary to achieve the desired cleaning result. As a result, the load on other components caused by cleaning can be reduced to a necessary minimum and the time required for cleaning can be kept short.
Weiterhin ist es möglich, aus den erfassten photoakustischen Signalen Informationen bezüglich des optischen Absorptionsverhaltens des mit Gas gefüllten Hohlraums zu ermitteln. Es können auch Informationen bezüglich des optischen Absorptionsverhaltens mehrerer mit Gas gefüllter Hohlräume ermittelt werden. Zudem ist es möglich, aus den erfassten photoakustischen Signalen Informationen bezüglich des optischen Absorptionsverhaltens eines Subsystems bestehend aus wenigstens einem optischen Element und wenigstens einem mit Gas gefüllten Hohlraum zu ermitteln. Dies hat den Vorteil, dass das optische Element, der mit Gas gefüllte Hohlraum oder das Subsystem während des Belichtungsbetriebs permanent überwacht werden kann. It is also possible to determine information relating to the optical absorption behavior of the gas-filled cavity from the recorded photoacoustic signals. Information relating to the optical absorption behavior of several cavities filled with gas can also be determined. In addition, it is possible to determine information relating to the optical absorption behavior of a subsystem consisting of at least one optical element and at least one cavity filled with gas from the recorded photoacoustic signals. This has the advantage that the optical element, the gas-filled cavity or the subsystem can be permanently monitored during the exposure operation.
Über die Signallaufzeiten der photoakustischen Signale kann ermittelt werden, ob die Signale primär dem optischen Element oder dem mit Gas gefüllten Hohlraum zuzuordnen sind. Dadurch ist es möglich mit einem einzigen Sensor Informationen sowohl bzgl. des optischen Elements als auch bzgl. des mit Gas gefüllten Hohlraums zu erhalten. The signal transit times of the photoacoustic signals can be used to determine whether the signals are primarily assigned to the optical element or to the gas-filled cavity. This makes it possible to use a single sensor to obtain information both with regard to the optical element and with regard to the gas-filled cavity.
Aus den erfassten photoakustischen Signalen können Informationen zum Zustand des Projektionsobjektivs auf einer Zeitskala von weniger als 10 Sekunden ermittelt werden. Das Projektionsobjektiv kann mit Laserpulsen betrieben werden und aus den photoakustischen Signalen können Informationen zum Zustand des Projektionsobjektivs auf einer der Wiederholfrequenz der Laserpulse entsprechenden Zeitskala ermittelt werden. Vom Sensor können Signale an einen Lock-In- Verstärker ausgegeben werden. Der Einsatz des Lock-In -Verstärkers ermöglicht die Auswertung sehr schwacher Signale. Der Lock-In- Verstärker kann mit einer Frequenz abgemischt werden, die einer Hohlraumresonanz des mit Gas gefüllten Hohlraums oder einer Strukturresonanz des optischen Elements entspricht. Dadurch kann die signalverstärkende Wirkung von Resonanzeffekten genutzt werden, so dass auch ursprünglich sehr schwache Signale detektiert werden können. Information on the state of the projection lens on a time scale of less than 10 seconds can be determined from the recorded photoacoustic signals. The projection lens can be operated with laser pulses and information on the state of the projection lens can be determined from the photoacoustic signals on a time scale corresponding to the repetition frequency of the laser pulses. Signals can be output from the sensor to a lock-in amplifier. The use of the lock-in amplifier enables the evaluation of very weak signals. The lock-in amplifier can be mixed with a frequency which corresponds to a cavity resonance of the gas-filled cavity or a structural resonance of the optical element. In this way, the signal-amplifying effect of resonance effects can be used, so that originally very weak signals can also be detected.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung eines Projektionsobjektivs eines Lithographiesystems. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden innerhalb des Projektionsobjektivs durch Lichteinstrahlung photoakustische Signale erzeugt und auf Basis dieser photoakustischen Signale wird geprüft, ob eine vorgegebene Spezifikation erfüllt wird. The invention also relates to a method for producing a projection objective of a lithography system. In the method according to the invention, photoacoustic signals are generated within the projection objective by irradiating light and, on the basis of these photoacoustic signals, a check is carried out to determine whether a predetermined specification is being met.
Auf diese Weise ist eine zuverlässige Qualitätskontrolle möglich inklusive einer genauen Lokalisierung eines etwaigen Fehlers. Die im Rahmen der Herstellung des Projektionsobjektivs erfassten Signale können als Referenzwerte gespeichert werden. Dies hat den Vorteil, dass zukünftige Messungen relativ zu dem so dokumentierten Anfangszustand vorgenommen werden können und auf diese Weise auch geringfügige Änderungen gegenüber dem Anfangszustand zuverlässig erkannt werden. In this way, reliable quality control is possible, including precise localization of any faults. The signals recorded during the production of the projection lens can be stored as reference values. This has the advantage that future measurements can be carried out relative to the initial state documented in this way and, in this way, even slight changes compared to the initial state can be reliably recognized.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur vorausschauenden Kompensation von Abbildungsfehlern eines Projektionsobjektivs eines Lithographiesystems, die durch Erwärmung von Teilen des Projektionsobjektives durch Belichtungslicht erzeugt werden, mit dem das Projektionsobjektiv eine Maske auf ein Substrat abbildet. Dabei werden mittels photoakustischer Messung Daten über eine lokale optische Absorption im Projektionsobjektiv oder Teilen davon erhoben. Aus den Daten über die lokale optische Absorption und weiteren Daten über die Beleuchtung der Maske und/oder auf der Maske vorhandene Strukturen werden eine bei der Belichtung erwartete zeitabhängige Erwärmung und daraus resultierende Abbildungsfehler numerisch berechnet. Die berechneten Abbildungsfehler werden durch zeitabhängiges Ansteuern wenigstens eines Manipulators eines optischen Elements des Lithographiesystems zumindest teilweise kompensiert. The invention further relates to a method for predictive compensation of imaging errors of a projection lens of a lithography system that are generated by heating parts of the projection lens with exposure light with which the projection lens images a mask onto a substrate. In this case, data about a local optical absorption in the projection lens or parts thereof are collected by means of photoacoustic measurement. From the data on the local optical absorption and further data on the illumination of the mask and / or structures present on the mask, a time-dependent heating that is expected during the exposure and the imaging errors resulting therefrom are calculated numerically. The calculated imaging errors are at least partially compensated for by controlling at least one manipulator of an optical element of the lithography system in a time-dependent manner.
Auf diese Weise können erwärmungsbedingte Abbildungsfehler in einem vertretbaren Rahmen gehalten werden. Die Manipulation des optischen Elements kann durch eine Starrkörperbewegung des optischen Elements und/oder durch Deformation der Oberfläche des optischen Elements erfolgen. In this way, imaging errors caused by heating can be kept within an acceptable range. The manipulation of the optical element can take place by a rigid body movement of the optical element and / or by deformation of the surface of the optical element.
Die Abbildungsfehler des Projektionsobjektivs können wenigstens einmal bei jeder Belichtung eines Substrats mit dem Projektionsobjektiv durch vorausschauende Kompensation korrigiert werden. Dadurch kann erreicht werden, dass jedes Substrat unter Einhaltung definierter Abbildungseigenschaften belichtet wird. The imaging errors of the projection objective can be corrected at least once for each exposure of a substrate with the projection objective by means of predictive compensation. It can thereby be achieved that each substrate is exposed while maintaining defined imaging properties.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Lithographiesystems, wobei durch photoakustische Messungen Informationen ermittelt werden und auf Basis dieser Informationen die Abbildungseigenschaften des Lithographiesystems durch Manipulation wenigstens eines optischen Elements des Lithographiesystems korrigiert werden. The invention further relates to a method for operating a lithography system, information being determined by photoacoustic measurements and the imaging properties of the lithography system being corrected on the basis of this information by manipulating at least one optical element of the lithography system.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing.
Es zeigen Show it
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Lithographiesystems in einer schematischen Darstellung, 1 shows an exemplary embodiment of a lithography system designed according to the invention in a schematic representation,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung, 2 shows an embodiment of the invention in a schematic representation,
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Auswerteeinrichtung, 3 shows a block diagram of an exemplary embodiment of the evaluation device,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung, 4 shows a further embodiment of the invention in a schematic representation,
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung, 5 shows a further exemplary embodiment of the invention in a schematic representation,
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung, 6 shows a further exemplary embodiment of the invention in a schematic representation,
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiels der Erfindung in einer schematischen Darstellung, Fig. 8 ein Diagramm für den zeitlichen Verlauf verschiedener Signale, 7 shows a further exemplary embodiment of the invention in a schematic representation, 8 shows a diagram for the time course of various signals,
Fig. 9 ein weiteres Diagramm für den zeitlichen Verlauf verschiedener Signale, 9 shows a further diagram for the time course of various signals,
Fig. 10 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der durch die Laserpulse erzeugten Temperaturerhöhung von der Größe des bestrahlten Bereichs des optischen Elements, 10 is a diagram showing the dependence of the temperature increase generated by the laser pulses on the size of the irradiated area of the optical element,
Fig. 11 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des durch die Laserpulse erzeugten Schalldruckpegels von der Größe des bestrahlten Bereichs des optischen Elements, 11 is a diagram showing the dependence of the sound pressure level generated by the laser pulses on the size of the irradiated area of the optical element,
Fig. 12 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des SignaL/Rausch-Verhältnisses der vom Sensor detektierten Signale von der Größe des bestrahlten Bereichs des optischen Elements, 12 shows a diagram to illustrate the dependence of the signal / noise ratio of the signals detected by the sensor on the size of the irradiated area of the optical element,
Fig. 13 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der durch die Laserpulse erzeugten Temperaturerhöhung von der Größe des bestrahlten Bereichs des optischen Elements, 13 shows a diagram to illustrate the dependence of the temperature increase generated by the laser pulses on the size of the irradiated area of the optical element,
Fig. 14 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des durch die Laserpulse erzeugten Schalldruckpegels von der Größe des bestrahlten Bereichs des optischen Elements und 14 shows a diagram to illustrate the dependency of the sound pressure level generated by the laser pulses on the size of the irradiated area of the optical element and FIG
Fig. 15 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des SignaL/Rausch-Verhältnisses der vom Sensor detektierten Signale von der Größe des bestrahlten Bereichs des optischen Elements. 15 shows a diagram to illustrate the dependence of the signal / noise ratio of the signals detected by the sensor on the size of the irradiated area of the optical element.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfmdungsgemäß ausgebildeten Lithographiesystems in einer schematischen Darstellung. Das Lithographie System weist ein Beleuchtungssystem 1 und ein Projektionsobjektiv 2 auf. Das für den Betrieb des Lithographiesystems benötigte Licht wird von einer Lichtquelle 3 erzeugt. Zwischen dem Beleuchtungssystem 1 und dem Projektionsobjektiv 2 ist eine Reticlestage 4 angeordnet, auf der eine Maske 5, auch als Reticle bezeichnet, fixiert ist. Die Reticlestage 4 verfügt über einen Antrieb 6. In Lichtrichtung gesehen nach dem Projektionsobjektiv 2 ist eine Substratstage 7 angeordnet, die ein Substrat 8 wie beispielsweise einen Wafer trägt und einen Antrieb 9 aufweist. Weiterhin ist in Figur 1 noch eine Steuereinrichtung 10 dargestellt, die mit der Lichtquelle 3, dem Beleuchtungssystem 1, der Reticlestage 4, dem Projektionsobjektiv 2 und der Substratstage 7 verbunden ist. Zudem ist die Steuereinrichtung 10 mit einem Manipulator 20 verbunden, der ein Bestandteil des Projektionsobjektivs 2 ist. FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a lithography system designed according to the invention in a schematic representation. The lithography system has an illumination system 1 and a projection objective 2. The light required to operate the lithography system is generated by a light source 3. A reticle stage 4, on which a mask 5, also referred to as a reticle, is fixed, is arranged between the illumination system 1 and the projection objective 2. The Reticlestage 4 has a Drive 6, viewed in the direction of light, after the projection lens 2 is arranged a substrate stage 7 which carries a substrate 8 such as a wafer and has a drive 9. Furthermore, a control device 10 is shown in FIG. 1, which is connected to the light source 3, the lighting system 1, the reticle stage 4, the projection objective 2 and the substrate stage 7. In addition, the control device 10 is connected to a manipulator 20, which is a component of the projection lens 2.
Bei der Lichtquelle 3 kann es sich insbesondere um einen Laser, beispielsweise um einen Excimer-Laser handeln, der Licht der Wellenlänge 193 nm erzeugt. Die Lichtquelle 3 kann beispielsweise kurze Laserpulse erzeugen, die 100 ns lang sind und eine Wiederholfrequenz von 6 kHz aufweisen. The light source 3 can in particular be a laser, for example an excimer laser, which generates light with a wavelength of 193 nm. The light source 3 can, for example, generate short laser pulses that are 100 ns long and have a repetition frequency of 6 kHz.
Das Beleuchtungssystem 1 formt das von der Lichtquelle 3 erzeugte Licht mittels einer Reihe von optischen Komponenten in genau definierter Weise um und lenkt es auf die Maske 5. Je nach Ausführungsform kann das Beleuchtungssystem 1 so ausgebildet sein, dass es die gesamte Maske 5 oder lediglich einen Teilbereich der Maske 5 beleuchtet. Das Beleuchtungssystem 1 ist in der Lage, die Maske 5 so zu beleuchten, dass an jedem beleuchteten Punkt der Maske 5 nahezu identische Lichtverhältnisse herrschen. Insbesondere sind die Lichtintensität und die Winkelverteilung des auftreffenden Lichts für jeden beleuchteten Punkt der Maske 5 nahezu identisch. The lighting system 1 forms the light generated by the light source 3 by means of a series of optical components in a precisely defined manner and deflects it onto the mask 5. Depending on the embodiment, the lighting system 1 can be designed so that it contains the entire mask 5 or just one Part of the mask 5 is illuminated. The lighting system 1 is able to illuminate the mask 5 in such a way that almost identical light conditions prevail at each illuminated point of the mask 5. In particular, the light intensity and the angular distribution of the incident light are almost identical for each illuminated point of the mask 5.
Das Beleuchtungssystem 1 ist in der Lage, eine Vielzahl verschiedener Winkelverteilungen zu erzeugen, die im Folgenden auch als Beleuchtungssettings bezeichnet werden. Das gewünschte Beleuchtungssetting wird in der Regel in Abhängigkeit von den auf der Maske 5 ausgebildeten Strukturelementen ausgewählt. Relativ häufig werden beispielsweise Dipol oder Quadrupol-Beleuchtungssettings verwendet, bei denen das Licht aus zwei bzw. aus vier verschiedenen Richtungen auf jeden beleuchteten Punkt trifft. Je nach Ausbildung des Beleuchtungssystems 1 kann die Erzeugung der verschiedenen Beleuchtungssettings beispielsweise mittels verschiedener diffraktiver optischer Elemente in Verbindung mit einer Zoom-Axikon-Optik oder mittels Spiegel-Arrays erfolgen, die jeweils eine Vielzahl nebeneinander angeordneter kleiner Spiegel aufweisen. The lighting system 1 is able to generate a large number of different angular distributions, which are also referred to below as lighting settings. The desired lighting setting is generally selected as a function of the structural elements formed on the mask 5. For example, dipole or quadrupole illumination settings are used relatively frequently, in which the light hits each illuminated point from two or four different directions. Depending on the design of the lighting system 1, the different lighting settings can be generated, for example, by means of different diffractive optical elements in conjunction with a zoom axicon lens or by means of mirror arrays, each of which has a large number of small mirrors arranged next to one another.
Die Maske 5 kann beispielsweise als eine Glasplatte ausgebildet sein, die für das vom Beleuchtungssystem 1 zugeführte Licht transparent ist und auf der opake Strukturen, beispielsweise in Form einer Chrom-Beschichtung, aufgebracht sind. Falls lediglich ein Teilbereich der Maske 5 zur gleichen Zeit vom Beleuchtungssystem 1 beleuchtet wird, wird der Antrieb 6 der Reticlestage 4 von der Steuereinrichtung 10 so angesteuert, dass die Maske 5 während der Belichtung des Substrats 8 relativ zum Beleuchtungssystem 1 bewegt wird und dadurch der beleuchtete Teilbereich über die gesamte Maske 5 wandert. Das Substrat 8 wird durch eine darauf abgestimmte Ansteuerung des Antriebs 9 der Substratstage 7, bei der auch die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs 2 berücksichtigt werden, synchron bewegt. Dies wird im Folgenden auch als Scannen bezeichnet. The mask 5 can be designed, for example, as a glass plate which is transparent to the light supplied by the lighting system 1 and on which opaque structures, for example in the form of a chrome coating. If only a partial area of the mask 5 is illuminated by the illumination system 1 at the same time, the drive 6 of the reticle stage 4 is controlled by the control device 10 in such a way that the mask 5 is moved relative to the illumination system 1 during the exposure of the substrate 8 and thereby the illuminated Partial area migrates over the entire mask 5. The substrate 8 is moved synchronously by a coordinated control of the drive 9 of the substrate stage 7, in which the imaging properties of the projection objective 2 are also taken into account. This is also referred to as scanning in the following.
Das Projektionsobjektiv 2 bildet die beleuchtete Maske 5 bzw. den beleuchteten Teilbereich der Maske 5 auf das Substrat 8 ab. Um das so entstehende latente Bild auf das Substrat 8 in eine physikalische Struktur überführen zu können, ist auf das Substrat 8 eine lichtempfindliche Schicht aufgebracht. In diese lichtempfindliche Schicht wird das Bild der Maske 5 einbelichtet und mit Hilfe sich anschließender chemischer Prozesse kann daraus eine permanente Struktur auf dem Substrat 8 erzeugt werden. Der Antrieb 9 der Substratstage 7 wird von der Steuereinrichtung 10 so angesteuert, dass die Maske 5 der Reihe nach auf verschiedene Bereiche des Substrats 8 abgebildet wird. Dabei kann die Abbildung der Maske 5 jeweils als Ganzes oder sequentiell durch Scannen erfolgen. The projection objective 2 images the illuminated mask 5 or the illuminated partial area of the mask 5 onto the substrate 8. In order to be able to convert the latent image thus formed onto the substrate 8 into a physical structure, a light-sensitive layer is applied to the substrate 8. The image of the mask 5 is exposed into this light-sensitive layer and a permanent structure can be produced therefrom on the substrate 8 with the aid of subsequent chemical processes. The drive 9 of the substrate stage 7 is controlled by the control device 10 in such a way that the mask 5 is imaged one after the other on different areas of the substrate 8. The mask 5 can be imaged as a whole or sequentially by scanning.
Das Projektionsobjektiv 2 weist eine Vielzahl optischer Elemente, insbesondere Linsen und/oder Spiegel auf. Durch eine Einwirkung wenigstens eines Manipulators 20 auf wenigstens eines der optischen Elemente können die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs 2 beeinflusst werden und insbesondere Abbildungsfehler reduziert werden. Da Lithographiesysteme insbesondere bei der Herstellung von Halbleitern eingesetzt werden, die winzig kleine Strukturen aufweisen, handelt es sich beim Projektionsobjektiv 2 um ein absolutes Präzisionsinstrument und es ist ein immenser Aufwand erforderlich, um negative Einwirkungen auf die Abbildungsqualität vom Projektionsobjektiv 2 fernzuhalten oder diese beispielsweise mit Hilfe der Manipulatoren 20 zu kompensieren. The projection objective 2 has a large number of optical elements, in particular lenses and / or mirrors. By acting at least one manipulator 20 on at least one of the optical elements, the imaging properties of the projection objective 2 can be influenced and, in particular, imaging errors can be reduced. Since lithography systems are used in particular in the production of semiconductors that have tiny structures, the projection lens 2 is an absolute precision instrument and immense effort is required to keep negative effects on the image quality away from the projection lens 2 or, for example, with the aid of the manipulators 20 to compensate.
Mit zunehmender Miniaturisierung in der Halbleiterfertigung müssen immer mehr Einflussfaktoren berücksichtigt werden und die einzelnen Einflussfaktoren müssen mit immer höherer Präzision kompensiert werden. Einer der Einflussfaktoren, die zunehmend Probleme verursachen ist das Lensheating, d. h. die Erwärmung der optischen Elemente des Projektionsobjektivs 2 durch das für die Abbildung verwendete Licht und die damit verbundene Beeinflussung der Abbildungseigenschaften. Beispielsweise ändern sich durch thermische Ausdehnung die Abbildungseigenschaften von Linsen und Spiegeln und verursachen dadurch Abbildungsfehler. With increasing miniaturization in semiconductor production, more and more influencing factors have to be taken into account and the individual influencing factors have to be compensated with ever greater precision. One of the influencing factors that increasingly cause problems is lens heating, that is to say the heating of the optical elements of the projection lens 2 by the light used for the imaging and the resulting light associated influencing of the imaging properties. For example, the imaging properties of lenses and mirrors change due to thermal expansion and thereby cause imaging errors.
Quasi-statische Lensheating-Effekte, die nach einer gewissen Einschwingzeit ein konstantes Verhalten zeigen, sind relativ gut beherrschbar, da diese im Vorfeld genau analysiert werden können und geeignete Gegenmaßnahmen vorgesehen werden können. Auch nicht statische aber vergleichsweise langsame variierende Lensheating-Effekte sind noch bis zu einem gewissen Maß beherrschbar, da in der Regel Zeit für Messungen verfügbar ist, beispielsweise beim Substrat-Wechsel. Je kürzer die Zeitskala wird, desto schwieriger wird es, die Lensheating-Effekte messtechnisch zu erfassen oder zu simulieren. Eine Kompensation scheidet dann mangels Kenntnis dessen, was zu kompensieren ist, aus. So sind für Lensheating-Effekte, die sich auf einer Zeitskala kleiner als 10 Sekunden abspielen, derzeit keine in einem Lithographiesystem praktikablen Messmöglichkeiten vorhanden. Quasi-static lens heating effects, which show constant behavior after a certain settling time, are relatively easy to control, since they can be precisely analyzed in advance and suitable countermeasures can be provided. Even non-static but comparatively slow varying lens heating effects can still be controlled to a certain extent, since there is usually time available for measurements, for example when changing substrates. The shorter the time scale, the more difficult it becomes to measure or simulate the lens heating effects. Compensation is then ruled out due to a lack of knowledge of what is to be compensated. For lens heating effects that take place on a time scale of less than 10 seconds, there are currently no practicable measurement options in a lithography system.
Mit Hilfe der Erfindung ist es nun möglich, auch schnelle Lensheating-Effekte messtechnisch zu erfassen, beispielsweise solche, die sich auf einer Zeitskala von unter 10 Sekunden abspielen. Die dafür verwendete Hardware und die Vorgehensweise werden anhand der folgenden Figuren näher beschrieben. With the aid of the invention, it is now possible to record fast lens heating effects by measurement, for example those that take place on a time scale of less than 10 seconds. The hardware used for this and the procedure are described in more detail using the following figures.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung. Dargestellt ist ein Ausschnitt eines erfmdungsgemäß ausgebildeten Projektionsobjektivs 2. Fig. 2 shows an embodiment of the invention in a schematic representation. A section of a projection objective 2 designed according to the invention is shown.
Das Projektionsobjektiv 2 weist ein Gehäuse 11 auf, das beispielsweise hohlzylindrisch ausgebildet sein kann. Innerhalb des Gehäuses 11 sind optische Elemente 12 angeordnet, beispielsweise Linsen und/oder Spiegel. Im dargestellten Ausschnitt ist lediglich ein einziges optisches Element 12 vorhanden, das als eine Linse ausgebildet ist. Das optische Element 12 kann auf seiner Oberfläche eine Beschichtung aufweisen, beispielsweise eine Anti-Reflex- Beschichtung. Das optische Element 12 ist an einer Halterung 13 befestigt, die das optische Element 12 mit hoher Präzision in einer gewünschten Position fixiert und beim dargestellten Ausführungsbeispiel als eine Linsenfassung ausgebildet ist. Die Befestigung kann beispielsweise in Form einer Klebe- oder Klemmverbindung realisiert sein. Die Halterung 13 ist am Gehäuse 11 befestigt. Allernativ dazu kann das Gehäuse 11 auch durch mehrere Halterungen 13 gebildet werden. In diesem Fall können die Halterungen 13 beispielsweise ringförmig ausgebildet und übereinander gestapelt sein. The projection objective 2 has a housing 11, which can be designed as a hollow cylinder, for example. Optical elements 12, for example lenses and / or mirrors, are arranged inside the housing 11. In the section shown, there is only a single optical element 12, which is designed as a lens. The optical element 12 can have a coating on its surface, for example an anti-reflective coating. The optical element 12 is fastened to a holder 13, which fixes the optical element 12 with high precision in a desired position and, in the exemplary embodiment shown, is designed as a lens mount. The attachment can be implemented, for example, in the form of an adhesive or clamp connection. The holder 13 is attached to the housing 11. Alternatively, the housing 11 can also have several Brackets 13 are formed. In this case, the brackets 13 can be designed, for example, ring-shaped and stacked one on top of the other.
Am optischen Element 12 ist ein Sensor 14 befestigt, beispielsweise durch Kleben. Die Klebung ist sehr sorgfältig herzustellen, damit dadurch keine unzulässig starken Deformationen des optischen Elements 12 erzeugt werden oder mechanische Spannungen im optischen Element 12 ausgebildet werden, die dessen optische Eigenschaften in nicht tolerierbarer Weise beeinflussen. Bei dem Sensor 14 kann es sich um einen Körperschall sensor handeln, der beispielsweise als ein Beschleunigungssensor oder als ein Dehnungsmessstreifen ausgebildet ist. Der Sensor 14 ist außerhalb eines Bereichs des optischen Elements 12 befestigt, in dem während der Belichtung des Substrats 8 Licht auf das optische Element 12 trifft. Dieser bestrahlte Bereich ist in Figur 2 nicht explizit dargestellt. Es ist lediglich durch einen gestrichelten Pfeil schematisch angedeutet, dass Licht auf das optische Element 12 trifft. Der Sensor 14 ist mit einer Auswerteeinrichtung 15 verbunden.A sensor 14 is attached to the optical element 12, for example by gluing. The bond is to be produced very carefully so that this does not produce any impermissibly strong deformations of the optical element 12 or mechanical stresses are formed in the optical element 12 which influence its optical properties in an intolerable manner. The sensor 14 can be a structure-borne sound sensor, which is designed, for example, as an acceleration sensor or as a strain gauge. The sensor 14 is attached outside a region of the optical element 12 in which light strikes the optical element 12 during the exposure of the substrate 8. This irradiated area is not shown explicitly in FIG. It is only indicated schematically by a dashed arrow that light strikes the optical element 12. The sensor 14 is connected to an evaluation device 15.
Die Auswerteeinrichtung 15 kann als ein integraler Bestandteil der Steuereinrichtung 10 oder als eine separate Einheit ausgebildet sein. Der Aufbau und die Funktionsweise der Auswerteeinrichtung 15 werden weiter unten anhand von Fig. 3 erläutert. The evaluation device 15 can be designed as an integral part of the control device 10 or as a separate unit. The structure and the mode of operation of the evaluation device 15 are explained below with reference to FIG. 3.
Dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt folgendes Funktionsprinzip zugrunde: The embodiment of the invention shown in Fig. 2 is based on the following functional principle:
Das durch das optische Element 12 hindurchtretende Licht besteht aus sehr kurzen Laserpulsen hoher Energie. Ein Teil der Energie wird vom optischen Element 12 (inklusive dessen Beschichtung) absorbiert und in thermische Energie umgewandelt. Infolge der sehr kurzen Pulsdauer der Laserpulse wird die thermische Energie schlagartig im optischen Element 12 deponiert und führt zu einer schnellen lokalen Expansion des Materials des optischen Elements 12. Dadurch werden durch die Geometrie und das Material des optischen Elements 12 vorgegebene Schwingungsmoden diskreter Frequenzen angeregt und auf diese Weise Körperschallwellen erzeugt, die in Fig. 2 durch konzentrisch angeordnete Kreislinien veranschaulicht sind. Bei den diskreten Frequenzen handelt es sich um die Resonanzfrequenzen des optischen Elements 12. Die Körperschallwellen breiten sich im optischen Element 12 aus und werden schließlich vom Sensor 14 detektiert. Ein derartiges Messverfahren wird auch als photoakustische Spektroskopie bezeichnet. Da die im optischen Element 12 durch die Laserpulse deponierte thermische Energie vom optischen Absorptionsverhalten des optischen Elements 12 abhängt, kann aus den Körperschallwellen, die mit Hilfe dieser thermischen Energie erzeugt werden, auf das optische Absorptionsverhalten zurückgeschlossen werden. Das optische Absorptionsverhalten hat wiederum erheblichen Einfluss auf Lensheating-Effekte, so dass die Lensheating-Effekte auf Basis des ermittelten optischen Absorptionsverhaltens abschätzt werden können. Da die Laserpulse mit einer Wiederholfrequenz im Kiloherzbereich auf das optische Element 12 treffen, können die Lensheating-Effekte mit einer hohen Zeitauflösung ermittelt werden. Außerdem kann die Ermittlung in-situ während der Belichtung des Substrats 8 erfolgen, da für die Erzeugung der Körperschallwellen das Belichtungslicht verwendet werden kann. Das bedeutet, dass mit dieser Vorgehensweise eine Überwachung von Lensheating-Effekten auf einer sehr kurzen Zeitskala deutlich unterhalb von 10 Sekunden möglich ist und dass diese Überwachung während der Belichtung des Substrats 8 möglich ist. The light passing through the optical element 12 consists of very short laser pulses of high energy. Part of the energy is absorbed by the optical element 12 (including its coating) and converted into thermal energy. As a result of the very short pulse duration of the laser pulses, the thermal energy is suddenly deposited in the optical element 12 and leads to a rapid local expansion of the material of the optical element 12 structure-borne sound waves generated in this way, which are illustrated in FIG. 2 by concentrically arranged circular lines. The discrete frequencies are the resonance frequencies of the optical element 12. The structure-borne sound waves propagate in the optical element 12 and are finally detected by the sensor 14. Such a measuring method is also referred to as photoacoustic spectroscopy. Since the thermal energy deposited in the optical element 12 by the laser pulses depends on the optical absorption behavior of the optical element 12, conclusions can be drawn about the optical absorption behavior from the structure-borne sound waves that are generated with the aid of this thermal energy. The optical absorption behavior in turn has a considerable influence on lens heating effects, so that the lens heating effects can be estimated on the basis of the determined optical absorption behavior. Since the laser pulses hit the optical element 12 with a repetition frequency in the kilohertz range, the lens heating effects can be determined with a high time resolution. In addition, the determination can take place in situ during the exposure of the substrate 8, since the exposure light can be used to generate the structure-borne sound waves. This means that with this procedure a monitoring of lens heating effects is possible on a very short time scale well below 10 seconds and that this monitoring is possible during the exposure of the substrate 8.
In einer Abwandlung des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels wird auf einen direkten mechanischen Kontakt zwischen dem Sensor 14 und dem optischen Element 12 verzichtet und die Oberfläche des optischen Elements 12 beispielsweise mit einem Lichtstrahl abgetastet, um die Körperschallwellen zu erfassen. Insbesondere kann auf diese Weise eine Geschwindigkeitsmessung über den Dopplereffekt erfolgen, aus der wiederum Informationen über die Schallwellen ermittelt werden. In a modification of the embodiment shown in FIG. 2, direct mechanical contact between the sensor 14 and the optical element 12 is dispensed with and the surface of the optical element 12 is scanned with a light beam, for example, in order to detect the structure-borne sound waves. In particular, in this way a speed measurement can take place via the Doppler effect, from which information about the sound waves can in turn be determined.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Auswerteeinrichtung 15. Die Auswerteeinrichtung 15 weist einen Lock-In- Verstärker 16 auf, in den das vom Sensor 14 ausgegebene Signal eingespeist wird. Der Lock-In- Verstärker 16 wird mit einer der Resonanzfrequenzen des optischen Elements 12 abgemischt. Die Resonanzfrequenz kann in einem Speicher des Lock-In- Verstärkers 16 abgelegt sein oder von außen eingegeben werden. Durch den Lock-In -Verstärker 16 kann ein gutes Signal -/Rausch-Verhältnis erzielt werden und es können auch sehr kleine Signalamplituden zuverlässig erfasst werden. Außerdem ist der Signalpegel bei den Resonanzfrequenzen durch die Resonanzwirkung deutlich erhöht, was sich positiv auf die Signalstärke auswirkt. Da die in der Lithographie für transmissive Anwendungen eingesetzten optischen Elemente 12 in der Regel eine extrem geringe optische Absorption aufweisen, und somit die Anregung der Körperschallwellen vergleichsweise schwach ausfällt, kommt der Ausnutzung des Resonanzeffekts eine hohe Bedeutung zu. Das Ausgangssignal des Lock- In- Verstärkers 16 wird einem Tiefpassfilter 17 zugeführt, um das elektronische Rauschen zu reduzieren. Das gefilterte Signal ist ein Maß für die optische Absorption des optischen Elements 12 (inklusive Beschichtung). Das gefilterte Signal wird einer Bewertungseinheit 18 zugeführt. Die Bewertungseinheit 18 vergleicht das gefilterte Signal mit einem Referenzwert für die anfängliche optische Absorption des optischen Elements 12, der unmittelbar nach der Herstellung des Projektionsobjektivs 2 ermittelt wurde. Da dem Hersteller des Projektionsobjektivs 2 die später für die Belichtung verwendeten Masken 5 in der Regel nicht zur Verfügung stehen, kann der Referenzwert mit Hilfe einer Referenzmaske ermittelt werden, die z. B. ohnehin für Kalibrieraufgaben verwendet wird. Es ist auch möglich, mehrere Referenzwerte mit mehreren Referenzmasken zu ermitteln. Insbesondere ist es auch möglich, den Referenzwert bei der erstmaligen Inbetriebnahme des Lithographiesystems in der Halbleiterfabrik unter Verwendung genau der Maske 5 zu ermitteln, die für den Belichtungsbetrieb vorgesehen ist. Dabei können auch Referenzwerte für mehrere Masken 5 ermittelten werden. Die so ermittelten Referenzwerte sind immer dann verwendbar, wenn die Belichtung mit einer dieser Masken 5 durchgeführt wird. Alternativ kann auch ein Vergleich mit einem durch Simulation oder auf andere Weise ermittelten Referenzwert erfolgen. Der Referenzwert kann in einem Speicher der Bewertungseinheit 18 gespeichert sein oder von außen eingegeben werden. 3 shows a block diagram of an exemplary embodiment of the evaluation device 15. The evaluation device 15 has a lock-in amplifier 16 into which the signal output by the sensor 14 is fed. The lock-in amplifier 16 is mixed with one of the resonance frequencies of the optical element 12. The resonance frequency can be stored in a memory of the lock-in amplifier 16 or can be entered from the outside. The lock-in amplifier 16 can achieve a good signal / noise ratio and even very small signal amplitudes can be reliably detected. In addition, the signal level at the resonance frequencies is significantly increased due to the resonance effect, which has a positive effect on the signal strength. Since the optical elements 12 used in lithography for transmissive applications generally have extremely low optical absorption, and thus the excitation of the structure-borne sound waves is comparatively weak, the utilization of the resonance effect is of great importance. The output signal of the lock-in amplifier 16 is fed to a low-pass filter 17 in order to reduce the electronic noise. The filtered signal is a measure of the optical absorption of the optical element 12 (including the coating). The filtered signal is fed to an evaluation unit 18. The evaluation unit 18 compares the filtered signal with a reference value for the initial optical absorption of the optical element 12, which was determined immediately after the production of the projection objective 2. Since the masks 5 used later for the exposure are usually not available to the manufacturer of the projection lens 2, the reference value can be determined with the aid of a reference mask which, for. B. is used for calibration tasks anyway. It is also possible to determine several reference values with several reference masks. In particular, it is also possible to determine the reference value when the lithography system is first started up in the semiconductor factory using precisely the mask 5 that is provided for the exposure operation. Reference values for a plurality of masks 5 can also be determined in this case. The reference values determined in this way can always be used when the exposure is carried out with one of these masks 5. Alternatively, a comparison can also be made with a reference value determined by simulation or in some other way. The reference value can be stored in a memory of the evaluation unit 18 or can be entered externally.
Ergibt der Vergleich eine Abweichung unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts, wird davon ausgegangen, dass die optische Absorption des optischen Elements 12 in einem zulässigen Bereich liegt. In diesem Fall kann der Belichtungsbetrieb ohne zusätzliche Maßnahmen fortgesetzt werden. Andernfalls wird gefolgert, dass die optische Absorption des optischen Elements 12 einen unzulässigen Wert aufweist und es können eine Warnmeldung ausgegeben und/oder Maßnahmen zur wenigstens teilweisen Kompensation der damit einhergehenden optischen Auswirkungen angestoßen werden. Diese Maßnahmen können in der Ansteuerung von Manipulatoren 20 bestehen (siehe Fig. 1), mit denen beispielsweise die Lage eines oder mehrerer der optischen Elemente 12 beeinflusst werden kann. Es kann aber auch erforderlich sein, das optische Element 12, dessen optische Absorption einen unzulässigen Wert aufweist, auszutauschen. Zur Umsetzung der Maßnahmen kann von der Bewertungseinheit 18 ein Signal ausgegeben und in der Steuereinrichtung 10 weiterverarbeitet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Abweichung über lange Zeiträume, beispielsweise über Jahre wiederholt zu ermitteln und auf diese Weise die allmähliche Degradation des optischen Elements 12 zu erfassen. Dabei kann die Ermittlung der Abweichung in vorgegebenen Zeitintervallen, beispielsweise vierteljährlich oder halbjährlich erfolgen. Es kann auch eine Ermittlung nach einer jeweils vorgegebenen Bestrahlung des optischen Elements 12 erfolgen. Aus den ermittelten Werten kann ein Verlauf der Abweichung skizziert werden. Aus einer Extrapolation des Verlaufs in die Zukunft kann ermittelt werden, zu welchem zukünftigen Zeitpunkt bzw. bei welcher Bestrahlung mit einer Überschreitung des Schwellwerts der Abweichung in einer Weise zu rechnen ist, die nicht mehr durch eine Ansteuerung der Manipulatoren 20 zu kompensieren ist, sondern einen Austausch des optischen Elements 12 erforderlich macht. Diese Information kann in die Planung von Wartungsarbeiten einbezogen werden, so dass der Austausch des optischen Elements 12 im Rahmen einer ohnehin vorgesehenen Wartung erfolgt, bevor eine nicht mehr kompensierbare Überschreitung des Schwellwerts der Abweichung eintritt. Auf diese Weise kann einerseits eine Nutzung des optischen Elements 12 bis nahe an das Ende seiner Lebensdauer erfolgen und andererseits eine außerplanmäßige Außerbetriebnahme des Projektionsobjektivs 2 zum Austausch des optischen Elements 12 vermieden werden. If the comparison results in a deviation below a predefined threshold value, it is assumed that the optical absorption of the optical element 12 is in a permissible range. In this case, the exposure operation can be continued without additional measures. Otherwise, it is concluded that the optical absorption of the optical element 12 has an impermissible value and a warning message can be output and / or measures can be initiated to at least partially compensate for the associated optical effects. These measures can consist in the control of manipulators 20 (see FIG. 1) with which, for example, the position of one or more of the optical elements 12 can be influenced. However, it may also be necessary to replace the optical element 12, the optical absorption of which has an impermissible value. To implement the measures, the evaluation unit 18 can output a signal and process it further in the control device 10. It is also possible to determine the deviation repeatedly over long periods of time, for example over years, and in this way to detect the gradual degradation of the optical element 12. The deviation can be determined at predetermined time intervals, for example every quarter or every six months. A determination can also take place after a given irradiation of the optical element 12. A course of the deviation can be sketched from the determined values. From an extrapolation of the course into the future, it can be determined at which future point in time or at which irradiation the threshold value of the deviation is to be expected to be exceeded in a way that can no longer be compensated by actuating the manipulators 20, but rather one Requires replacement of the optical element 12. This information can be included in the planning of maintenance work, so that the replacement of the optical element 12 takes place within the framework of maintenance that is already provided before the threshold value of the deviation is no longer compensated for. In this way, on the one hand, the optical element 12 can be used almost to the end of its service life and, on the other hand, an unscheduled shutdown of the projection objective 2 to replace the optical element 12 can be avoided.
Zur Vorhersage des zukünftigen Verlaufs der Abweichung kann beispielsweise eine lineare Extrapolation durchgeführt werden. Eine solche Vorgehensweise eignet sich bei einer linearen Zunahme der optischen Absorption, beispielsweise bei einem optischen Element 12 aus Calciumfluorid. For example, a linear extrapolation can be carried out to predict the future course of the deviation. Such a procedure is suitable in the case of a linear increase in the optical absorption, for example in the case of an optical element 12 made of calcium fluoride.
Es existieren auch Materialien wie beispielsweise Quarzglas, bei denen die optische Absorption ab einem bestimmten Zeitpunkt massiv ansteigt und das optische Element 12 danach unbrauchbar wird. Dieser Zeitpunkt ist erreicht, wenn der im Quarzglas vorhandene Wasserstoff ausdiffundiert ist. In diesem Fall wird keine lineare Extrapolation der Abweichung durchgeführt, sondern es wird aus den ermittelten Abweichungen abgeschätzt, wann der Anstieg der Abweichung zu erwarten ist. There are also materials such as, for example, quartz glass, in which the optical absorption increases massively from a certain point in time and the optical element 12 then becomes unusable. This point in time is reached when the hydrogen present in the quartz glass has diffused out. In this case, no linear extrapolation of the deviation is carried out; instead, it is estimated from the deviations determined when the increase in the deviation is to be expected.
Es besteht auch die Möglichkeit, die Abweichung für unterschiedliche Beleuchtungssettings zu ermitteln. Beispielsweise können mehrere anulare Beleuchtungssettings mit verschiedenen Radien zum Einsatz kommen. Ebenso ist es auch möglich Dipol- oder Quadrupol-Settings zu verwenden, die relativ zueinander um verschiedene Winkel um die optische Achse rotiert sind. Auf diese Weise ist es möglich, verschiedene Bereiche des optischen Elements 12 abzutasten und eine örtliche Verteilung der Degradation zu ermitteln. Das eröffnet die Möglichkeit bei einer fortschreitenden Degradation des optischen Elements 12 auf eine Nutzung nicht oder nur wenig degradierter Bereiche umzustellen, falls derartige Bereiche vorhanden sind. Hierzu wird auf Beleuchtungssettings umgestellt, bei denen hohe Lichtintensitäten in den wenig degradierten Bereichen auftreten. Diese Umstellung kann beispielsweise auch dazu dienen, die noch verbleibende Zeit bis zur nächsten vorgesehenen Systemwartung zu überbrücken. It is also possible to determine the deviation for different lighting settings. For example, several annular lighting settings with different radii can be used. Likewise, it is also possible to use dipole or quadrupole settings that rotate relative to one another by different angles about the optical axis are. In this way it is possible to scan different areas of the optical element 12 and to determine a local distribution of the degradation. In the event of progressive degradation of the optical element 12, this opens up the possibility of converting to the use of areas that have not been or only slightly degraded, if such areas are present. For this purpose, lighting settings are switched to, in which high light intensities occur in the less degraded areas. This changeover can also be used, for example, to bridge the remaining time until the next scheduled system maintenance.
Über die bei der Anregung der Körperschallwellen verwendeten Parameter und die Positionierung des Sensors 14 oder der Sensoren 14 kann beeinflusst werden, ob primär die optische Absorption im Bereich der Oberfläche des optischen Elements 12 oder im Bereich des Volumens des optischen Elements 12 erfasst wird. Da eine Kontamination des optischen Elements 12 in der Regel primär die Oberflächenabsorption beeinflusst, deutet eine hohe Oberflächenabsorption auf eine Kontamination hin. Man kann eine derartige Messung somit zum Triggern eines Reinigungszyklus beispielsweise mit Hilfe eines Gases verwenden und auch das Ergebnis der Reinigung überwachen, d. h. mit Hilfe der Messung prüfen, ob die Reinigung erfolgreich war. Ebenso ist es auch möglich mit Hilfe einer derartigen Messung sicherzustellen, dass die Reinigung nur so lange durchgeführt wird, wie dies zur Erzielung eines gewünschten Reinigungsergebnisses erforderlich ist. Dadurch kann die durch die Reinigung hervorgerufene Belastung anderer Bauteile auf ein notwendiges Minimum beschränkt werden. Außerdem kann die für die Reinigung benötigte Zeit gering gehalten werden. Für die Reinigung kann insbesondere ein oxidierendes Gas verwendet werden. The parameters used in the excitation of the structure-borne sound waves and the positioning of the sensor 14 or sensors 14 can be used to influence whether the optical absorption is primarily detected in the area of the surface of the optical element 12 or in the area of the volume of the optical element 12. Since a contamination of the optical element 12 as a rule primarily influences the surface absorption, a high surface absorption indicates a contamination. Such a measurement can thus be used to trigger a cleaning cycle, for example with the aid of a gas, and the result of the cleaning can also be monitored, i. H. Use the measurement to check whether the cleaning was successful. It is also possible with the aid of such a measurement to ensure that cleaning is only carried out for as long as is necessary to achieve a desired cleaning result. As a result, the stress on other components caused by cleaning can be reduced to a necessary minimum. In addition, the time required for cleaning can be kept short. In particular, an oxidizing gas can be used for cleaning.
Aus einer Auswertung des Degradationsverhaltens verschiedener optischer Elemente in einer Vielzahl von Lithographiesystemen können verbesserte Degradationsmodelle entwickelt werden und besonders anfällige optische Elemente 12 identifiziert und Verbesserungen vorgenommen werden. From an evaluation of the degradation behavior of various optical elements in a large number of lithography systems, improved degradation models can be developed and particularly susceptible optical elements 12 can be identified and improvements can be made.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung. Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2. Ein Unterschied besteht allerdings bzgl. der Anbringung des Sensors 14. Anders als beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 der Sensor 14 nicht am optischen Element 12, sondern an der Halterung 13 des optischen Elements 12 befestigt. Bei einer nicht explizit dargestellten Ausgestaltung der Halterung 13, die mittels dünner Federelemente am optischen Element 12 befestigt ist, kann der Sensor 14 insbesondere an einem Bereich der Halterung 13 angebracht sein, der den Federelementen auf der vom optischen Element 12 abgewandten Seite nachgelagert ist. Dadurch kann das Risiko mechanischer Spannungen oder Deformationen des optischen Elements 12 erheblich reduziert werden. Allerdings führt dies auch zu einer gewissen dynamischen Entkopplung des Sensors 14 vom optischen Element 12, so dass jeweils im Einzelfall ein geeigneter Kompromiss gefunden werden muss. Fig. 4 shows a further embodiment of the invention in a schematic representation. The exemplary embodiment shown in FIG. 4 largely corresponds to the exemplary embodiment in FIG. 2. However, there is a difference with regard to the attachment of the sensor 14. In contrast to the exemplary embodiment in FIG. 2, in the exemplary embodiment in FIG. 4, the sensor 14 is not on the optical element 12, but on the bracket 13 of the optical element 12 attached. In an embodiment of the holder 13 not explicitly shown, which is fastened to the optical element 12 by means of thin spring elements, the sensor 14 can in particular be attached to an area of the holder 13 that is located downstream of the spring elements on the side facing away from the optical element 12. As a result, the risk of mechanical stresses or deformations of the optical element 12 can be reduced considerably. However, this also leads to a certain dynamic decoupling of the sensor 14 from the optical element 12, so that a suitable compromise has to be found in each individual case.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung. Das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4. Allerdings weist das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 nicht lediglich einen Sensor 14, sondern eine Vielzahl von Sensoren 14 auf. Jeder Sensor 14 ist analog zum Ausführungsbeispiel der Fig. 4 an der Halterung 13 eines optischen Elements 12 angebracht und mit einer Auswerteeinrichtung 15 verbunden. Die Auswerteeinrichtungen 15 sind jeweils wie in Fig. 3 dargestellt ausgebildet und weisen eine entsprechende Funktionsweise auf. Somit können beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 eine Vielzahl von optischen Elementen 12, im Extremfall alle optischen Elemente 12, bzgl. ihres Lensheating- Verhaltens überwacht werden. Abhängig von den ermittelten Ergebnissen könnte dann beispielsweise ein Austausch eines degradierten optischen Elements 12 oder eine Kompensation der optischen Auswirkungen durch Ansteuerung geeigneter Manipulatoren 20 veranlasst werden. Bei diesen Manipulatoren 20 kann es sich beispielsweise um für sich bekannte Einrichtungen zum Verschieben oder Verkippen eines oder mehrerer der optischen Elemente 12 handeln oder um sonstige für sich bekannte Einrichtungen, mit denen die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs 2 beeinflusst werden können. Fig. 5 shows a further embodiment of the invention in a schematic representation. The exemplary embodiment shown in FIG. 5 largely corresponds to the exemplary embodiment in FIG. 4. However, the exemplary embodiment according to FIG. Analogously to the exemplary embodiment in FIG. 4, each sensor 14 is attached to the holder 13 of an optical element 12 and connected to an evaluation device 15. The evaluation devices 15 are each designed as shown in FIG. 3 and have a corresponding mode of operation. Thus, in the exemplary embodiment in FIG. 5, a large number of optical elements 12, in the extreme case all optical elements 12, can be monitored with regard to their lens heating behavior. Depending on the results determined, a degraded optical element 12 could then be replaced, for example, or the optical effects could be compensated for by controlling suitable manipulators 20. These manipulators 20 can, for example, be devices known per se for moving or tilting one or more of the optical elements 12 or other devices known per se with which the imaging properties of the projection objective 2 can be influenced.
Eine analoge Abwandlung ist auch beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 möglich, bei dem der Sensor 14 nicht an der Halterung 13, sondern unmittelbar am optischen Element 12 angebracht ist. An analogous modification is also possible in the exemplary embodiment in FIG. 2, in which the sensor 14 is not attached to the holder 13, but rather directly to the optical element 12.
Auf die vorstehend beschriebene Weise können nicht nur als Linsen ausgebildete optische Elemente 12 überwacht werden, sondern beispielsweise auch Spiegel usw. Hierzu werden die Sensoren 14 an diese optischen Elemente 12 oder an deren Halterungen 13 angebracht. Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung. Es ist wiederum lediglich ein Ausschnitt des Projektionsobjektivs 2 dargestellt. Der dargestellte Ausschnitt umfasst einen Bereich mit zwei optischen Elementen 12, die als Linsen ausgebildet sind und von als Linsenfassungen ausgebildeten Halterungen 13 gehalten werden. Die optischen Elemente 12 können jeweils eine Beschichtung aufweisen und sind in einem Abstand zueinander im Gehäuse 11 angeordnet, so dass durch die optischen Elemente 12 und das Gehäuse 11 ein Hohlraum 19 eingeschlossen wird. Der Hohlraum 19 ist mit einem Gas gefüllt, beispielsweise mit Stickstoff. Innerhalb des Hohlraums 19 ist ein als ein Mikrofon ausgebildeter Sensor 14 am Gehäuse 11 angebracht. Der Sensor 14 ist an der Auswerteeinrichtung 15 angeschlossen, die gemäß Fig. 3 ausgebildet sein kann. In the manner described above, not only optical elements 12 in the form of lenses can be monitored, but also mirrors, etc., for example. For this purpose, sensors 14 are attached to these optical elements 12 or to their holders 13. Fig. 6 shows a further embodiment of the invention in a schematic representation. Again, only a section of the projection lens 2 is shown. The section shown comprises an area with two optical elements 12, which are designed as lenses and are held by holders 13 designed as lens mounts. The optical elements 12 can each have a coating and are arranged at a distance from one another in the housing 11, so that a cavity 19 is enclosed by the optical elements 12 and the housing 11. The cavity 19 is filled with a gas, for example nitrogen. Inside the cavity 19, a sensor 14 designed as a microphone is attached to the housing 11. The sensor 14 is connected to the evaluation device 15, which can be designed according to FIG. 3.
Wenn Licht, angedeutet durch den gestrichelten Pfeil, durch die optischen Elemente 12 und durch den Hohlraum 19 tritt, werden durch den photoakustischen Effekt im Gas, das den Hohlraum 19 füllt, Schallwellen anregt. In den optischen Elementen 12 inklusive Beschichtung werden zudem Körperschallwellen angeregt, auf die aber zunächst nicht näher eingegangen werden soll. Die Schallwellen breiten sich im Gas aus und werden an den angrenzenden Flächen des Gehäuses 11 und der optischen Elemente 12 reflektiert, so dass es zur Überlagerung von Schallwellen und in der Folge zur Ausbildung von Resonanzen kommt. Der Hohlraum 19 wirkt somit als Resonator. Bei den Resonanzfrequenzen des Hohlraums 19, die durch dessen Geometrie vorgegeben sind, werden die Schallwellen erheblich verstärkt und erzeugen somit beim Auftreffen auf den Sensor 14 ein deutlich stärkeres Signal als bei anderen Frequenzen. Durch eine geeignete Platzierung des Sensors 14 an einer Stelle des Hohlraums 19, an der durch die Schallwellen besonders hohe Druckschwankungen im Gas erzeugt werden, lässt sich die Signalstärke weiter optimieren. When light, indicated by the dashed arrow, passes through the optical elements 12 and through the cavity 19, sound waves are excited by the photoacoustic effect in the gas which fills the cavity 19. In addition, structure-borne sound waves are excited in the optical elements 12 including the coating, but these will not be discussed in more detail for the time being. The sound waves propagate in the gas and are reflected on the adjoining surfaces of the housing 11 and the optical elements 12, so that sound waves are superimposed and, as a result, resonances are formed. The cavity 19 thus acts as a resonator. At the resonance frequencies of the cavity 19, which are predetermined by its geometry, the sound waves are considerably amplified and thus generate a significantly stronger signal when they strike the sensor 14 than at other frequencies. By suitably placing the sensor 14 at a point in the cavity 19 at which particularly high pressure fluctuations are generated in the gas by the sound waves, the signal strength can be further optimized.
Das Signal des Sensors 14 wird gemäß dem Blockschaltbild der Fig. 3 dem Lock-In- Verstärker 16 zugeführt. Um eine gute Signalausbeute zu erzielen wird der Lock-In- Verstärker 16 mit einer der Resonanzfrequenzen des Hohlraums 19 abgemischt. Das Signal des Lock-In- Verstärkers 16 wird über den Tiefpassfilter 17 der Bewertungseinheit 18 zugeführt. Die Bewertungseinheit 18 vergleicht das gefilterte Signal mit einem Referenzwert für das korrekte Gasgemisch in diesem Hohlraum 19. Der Referenzwert wurde zu einem früheren Zeitpunkt ermittelt. Ergibt der Vergleich eine Abweichung unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts, wird davon ausgegangen, dass die optische Absorption des Gases im Hohlraum 19 in einem zulässigen Bereich liegt und der Belichtungsbetrieb kann ohne zusätzliche Maßnahmen fortgesetzt werden. Überschreitet die Abweichung den zulässigen Schwellwert, kann eine mögliche Ursache darin bestehen, dass die optische Absorption des Gases im Hohlraum 19 einen unzulässigen Wert aufweist und das Gas beispielsweise infolge eines Lecks verunreinigt ist oder nicht den vorgesehenen Druck aufweist. Es kann dann eine Warnmeldung ausgegeben werden und/oder es können Maßnahmen zur wenigstens teilweisen Kompensation der damit einhergehenden optischen Auswirkungen angestoßen werden. Diese Maßnahmen können beispielsweise in der Ansteuerung von Manipulatoren 20 bestehen oder in der Wiederherstellung der korrekten Gaszusammensetzung und/oder des korrekten Gasdrucks.The signal from the sensor 14 is fed to the lock-in amplifier 16 in accordance with the block diagram in FIG. In order to achieve a good signal yield, the lock-in amplifier 16 is mixed with one of the resonance frequencies of the cavity 19. The signal from the lock-in amplifier 16 is fed to the evaluation unit 18 via the low-pass filter 17. The evaluation unit 18 compares the filtered signal with a reference value for the correct gas mixture in this cavity 19. The reference value was determined at an earlier point in time. If the comparison results in a deviation below a predetermined threshold value, it is assumed that the optical absorption of the gas in the cavity 19 is in a permissible range and the exposure operation can be continued without additional measures. If the deviation exceeds the permissible threshold value, a possible cause may be that the optical absorption of the gas in the cavity 19 has an impermissible value and the gas is contaminated, for example as a result of a leak, or does not have the intended pressure. A warning message can then be output and / or measures can be initiated to at least partially compensate for the associated visual effects. These measures can consist, for example, in activating manipulators 20 or in restoring the correct gas composition and / or the correct gas pressure.
Zur Umsetzung der Maßnahmen kann von der Bewertungseinheit 18 ein Signal ausgegeben und in der Steuereinrichtung 10 weiterverarbeitet werden. Abhängig vom ausgegebenen Signal kann auch eine Lecksuche gestartet werden und nach Lokalisierung und Beseitigung des Lecks kann das ursprüngliche Gasgemisch beispielsweise durch eine geeignete Gaszufuhr wiederhergestellt werden. To implement the measures, the evaluation unit 18 can output a signal and process it further in the control device 10. Depending on the output signal, a leak search can also be started and after the leak has been localized and eliminated, the original gas mixture can be restored, for example by means of a suitable gas supply.
In der Regel erfordert eine zuverlässige Ermittlung der Ursache für die Überschreitung des Schwellwerts jedoch weitere Maßnahmen, da es sich nicht vermeiden lässt, dass beim Durchgang des Lichts durch die optischen Elemente 12 infolge der pulsartigen Dehnung der optischen Elemente 12 zusätzlich Druckpulse und somit auch Schallwellen im angrenzenden Gas erzeugt werden. Diese zusätzlichen Schallwellen überlagern sich mit den originär im Gas erzeugten Schallwellen und werden ebenfalls vom Sensor 14 erfasst. Für die Interpretation der vom Sensor 14 erfassten Signale ist es hilfreich, wenn zusätzlich zu dem als Mikrofon ausgebildeten Sensor 14 ein als Körperschall sensor ausgebildeter Sensor 14 vorhanden ist, der gemäß einer der Figuren 2, 4 oder 5 angeordnet ist. Wenn die Signale beider Sensoren 14 in analoger Weise variieren, kann als Ursache für die Variation der Signale eine Variation der optischen Absorption wenigstens eines der optischen Elemente 12 angenommen werden. Wenn lediglich das Signal des als Mikrofon ausgebildeten Sensors 14, nicht aber das Signal des als Körperschall sensors ausgebildeten Sensors 14 variiert, kann als Ursache für die Variation des Signals eine Variation der optischen Absorption des Gases angenommen werden. Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung. Das in Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6. Allerdings weist das Ausführungsbeispiel der Fig. 7 mehrere als Mikrophon ausgebildete Sensoren 14 auf, die in mehreren Hohlräumen 19 angeordnet sind. Demgemäß sind in Fig. 7 auch weitere optische Elemente 12 dargestellt, welche die Hohlräume 19 abgrenzen. Die Sensoren 14 sind jeweils an eine Auswerteeinrichtung 15 angeschlossen. Die Auswerteeinrichtungen 15 können jeweils aufgebaut sein wie in Fig. 3 dargestellt und betrieben werden wie bei Fig. 6 beschrieben. Da die Resonanzfrequenzen von der Geometrie der Hohlräume 19 abhängen, die sich in der Regel voneinander unterscheiden, werden die Lock-In- Verstärker 16 in entsprechender Weise für verschiedene Resonanzfrequenzen abgemischt. As a rule, however, a reliable determination of the cause of the exceeding of the threshold value requires further measures, since it cannot be avoided that when the light passes through the optical elements 12 as a result of the pulse-like expansion of the optical elements 12, additional pressure pulses and thus also sound waves in the adjacent gas can be generated. These additional sound waves are superimposed on the sound waves originally generated in the gas and are also detected by the sensor 14. For the interpretation of the signals detected by the sensor 14, it is helpful if, in addition to the sensor 14 designed as a microphone, there is a sensor 14 designed as a structure-borne sound sensor, which is arranged according to one of FIGS. 2, 4 or 5. If the signals from both sensors 14 vary in an analogous manner, a variation in the optical absorption of at least one of the optical elements 12 can be assumed to be the cause of the variation in the signals. If only the signal from the sensor 14 designed as a microphone varies, but not the signal from the sensor 14 designed as a structure-borne sound sensor, a variation in the optical absorption of the gas can be assumed to be the cause of the variation in the signal. Fig. 7 shows a further embodiment of the invention in a schematic representation. The exemplary embodiment illustrated in FIG. 7 largely corresponds to the exemplary embodiment in FIG. 6. However, the exemplary embodiment in FIG. Accordingly, further optical elements 12 are also shown in FIG. 7, which delimit the cavities 19. The sensors 14 are each connected to an evaluation device 15. The evaluation devices 15 can each be constructed as shown in FIG. 3 and operated as described in FIG. 6. Since the resonance frequencies depend on the geometry of the cavities 19, which as a rule differ from one another, the lock-in amplifiers 16 are mixed in a corresponding manner for different resonance frequencies.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 7 werden somit mehrere Hohlräume 19 überwacht. Prinzipiell können auf diese Weise alle Hohlräume 19 zwischen aufeinanderfolgenden optischen Elementen 12 überwacht werden. Allerdings kann es Vorkommen, dass sich nicht alle Hohlräume 19 für eine derartige Überwachung gleichermaßen gut eignen, beispielsweise wegen ihrer Geometrie. Es bietet sich daher in der Regel an, lediglich eine geeignete Untermenge von Hohlräumen 19 zu überwachen. In the exemplary embodiment in FIG. 7, several cavities 19 are thus monitored. In principle, all cavities 19 between successive optical elements 12 can be monitored in this way. However, it can happen that not all cavities 19 are equally well suited for such monitoring, for example because of their geometry. As a rule, it is therefore advisable to monitor only a suitable subset of cavities 19.
Wie bereits bei Fig. 6 erwähnt werden zusätzlich zu den Schallwellen durch photoakustische Anregung des Gases im Hohlraum 19 auch Körperschallwellen durch photoakustische Anregung der optischen Elemente 12 inklusive ihrer Beschichtungen erzeugt. Die Körperschallwellen können mit zusätzlich vorhandenen Sensoren 14 detektiert werden, die als Körperschall sensoren ausgebildet sind. Wie bereits erläutert, sind durch einen Vergleich der von den einzelnen Sensoren 14 ausgegebenen Signale Rückschlüsse darauf möglich, inwieweit Änderungen der Signale, die von den als Mikrofone ausgebildete Sensoren 14 ausgegeben werden, durch Änderungen im Gas verursacht werden. Typische Signalverläufe werden anhand der Fig. 8 und 9 erläutert. As already mentioned in FIG. 6, in addition to the sound waves through photoacoustic excitation of the gas in the cavity 19, structure-borne sound waves are also generated through photoacoustic excitation of the optical elements 12 including their coatings. The structure-borne sound waves can be detected with additional sensors 14 which are designed as structure-borne sound sensors. As already explained, by comparing the signals output by the individual sensors 14, conclusions can be drawn as to the extent to which changes in the signals output by the sensors 14 designed as microphones are caused by changes in the gas. Typical signal profiles are explained with reference to FIGS. 8 and 9.
Fig. 8 zeigt ein Diagramm für den zeitlichen Verlauf verschiedener Signale. Aufgetragen ist jeweils die Signalstärke in beliebigen Einheiten über der Zeit in Millisekunden. 8 shows a diagram for the time course of various signals. The signal strength is plotted in any units over time in milliseconds.
Das Diagramm bezieht sich auf eine Situation, bei der rechteckige Laserpulse der Wellenlänge 193 nm, mit einer Pulslänge von 100 ns und einer Pulsrate von 6 kHz mittig auf das als eine Linse ausgebildete optische Element 12 bzw. auf das Gas im Hohlraum 19 treffen und durch den photoakustischen Effekt Körperschallwellen bzw. Schallwellen erzeugen, die von einem als Körperschall sensor bzw. als Mikrofon ausgebildeten Sensor 14 detektiert werden. Der als Körperschall sensor ausgebildete Sensor 14 ist am Rand des optischen Elements 12 angeordnet. Der als Mikrofon ausgebildete Sensor 14 ist unmittelbar daneben am Gehäuse 11 angeordnet, das den Hohlraum 19 begrenzt, so dass die Laufwege der Körperschallwellen bzw. der Schallwellen zum jeweiligen Sensor 14 ungefähr gleich sind.The diagram relates to a situation in which rectangular laser pulses with a wavelength of 193 nm, a pulse length of 100 ns and a pulse rate of 6 kHz are centered the optical element 12 designed as a lens or hit the gas in the cavity 19 and generate structure-borne sound waves or sound waves through the photoacoustic effect, which are detected by a sensor 14 designed as a structure-borne sound sensor or a microphone. The sensor 14 designed as a structure-borne sound sensor is arranged on the edge of the optical element 12. The sensor 14 designed as a microphone is arranged directly next to it on the housing 11, which delimits the cavity 19, so that the paths of the structure-borne sound waves or the sound waves to the respective sensor 14 are approximately the same.
Die Schallgeschwindigkeiten betragen im optischen Element 12 ca. 6000 m/s und im Gas ca. 340 m/s. Das optische Element 12 hat einen Durchmesser von 200 mm. Die Laserpulse weisen am Ort des Auftreffens auf das optische Element 12 bzw. auf das Gas einen Durchmesser von 10 mm auf, so dass jeweils ein ungefähr kreisförmiger bestrahlter Bereich mit einem Durchmesser von 10 mm vorliegt. Die Darstellung ist stark vereinfacht und zeigt keine realen Signale, sondern das berechnete zeitliche Verhalten der verschiedenen Signale, das jeweils als eine Aufeinanderfolge von Rechteckpulsen dargestellt wird. The speeds of sound in the optical element 12 are approx. 6000 m / s and in the gas approx. 340 m / s. The optical element 12 has a diameter of 200 mm. The laser pulses have a diameter of 10 mm at the point of impingement on the optical element 12 or on the gas, so that in each case an approximately circular irradiated area with a diameter of 10 mm is present. The representation is greatly simplified and does not show any real signals, but the calculated behavior over time of the various signals, which are each represented as a sequence of square-wave pulses.
Es sind drei Signalverläufe übereinander aufgetragen. Der obere Signalverlauf bezieht sich auf die von der Lichtquelle 3 erzeugten Laserpulse und zeigt die ersten sechs Pulse. Der mittlere Signalverlauf bezieht sich auf die im optischen Element 12 erzeugten Körperschallwellen und zeigt die ersten sechs Pulse. Der untere Signalverlauf bezieht sich auf die im Gas erzeugten Schallwellen und zeigt die ersten fünf Pulse. Three signal curves are plotted on top of one another. The upper signal curve relates to the laser pulses generated by the light source 3 and shows the first six pulses. The middle signal profile relates to the structure-borne sound waves generated in the optical element 12 and shows the first six pulses. The lower signal curve relates to the sound waves generated in the gas and shows the first five pulses.
Die Laserpulse sind sehr schmal und weisen die eingangs genannte zeitliche Breite von 100 ns auf. Der erste Laserpuls definiert dabei den Nullpunkt der Zeitskala. Wie sich aus der Pulsrate von 6 kHz ergibt folgen die Laserpulse in einem Zeitabstand von 167 ps aufeinander. The laser pulses are very narrow and have the time width of 100 ns mentioned at the beginning. The first laser pulse defines the zero point of the time scale. As can be seen from the pulse rate of 6 kHz, the laser pulses follow one another at a time interval of 167 ps.
Die Pulse der Körperschallwellen sind immer noch sehr schmal aber bereits erheblich breiter als die Laserpulse. Ihre Pulsbreite beträgt typischer Weise ca. 1 bis 10 ps und ist insbesondere vom Durchmesser der Laserpulse beim Auftreffen auf das optische Element 12 abhängig, solange dieser Durchmesser kleiner ist als die Dicke des optischen Elements 12. Die Pulsbreite ergibt sich dadurch, dass die Körperschallwellen infolge der räumlichen Ausdehnung des Anregungsgebiets vom Ort ihrer Entstehung bis zum Ort der Detektion unterschiedliche Strecken zurücklegen und folglich zu unterschiedlichen Zeiten ankommen. Im vorliegenden Fall beträgt die Pulsbreite knapp 2 ps. Die Pulse der Körperschallwellen folgen im gleichen Abstand aufeinander (Pulsbeginn zu Pulsbeginn) wie die Laserpulse, da die Aufeinanderfolge durch die Laserpulse unmittelbar vorgegeben wird. Allerdings ist der erste Puls der Körperschallwellen zum ersten Laserpuls zeitlich verzögert, da die Körperschallwellen eine gewisse Zeit benötigen, um sich vom Ort ihrer Entstehung bis zum Ort ihrer Detektion auszubreiten. Die zeitliche Verzögerung zwischen dem ersten Puls der Körperschallwellen und dem ersten Laserpuls hängt somit vom Ort ab, an dem die Laserpulse auftreffen und vom Durchmesser des optischen Elements 12 und beträgt im vorliegenden Fall ca. 16 ps. Die gleiche zeitliche Verzögerung zum jeweils verursachenden Laserpuls ist auch bei allen folgenden Pulsen der Körperschallwellen zu beobachten. The pulses of the structure-borne sound waves are still very narrow, but already considerably wider than the laser pulses. Their pulse width is typically about 1 to 10 ps and is particularly dependent on the diameter of the laser pulses when they strike the optical element 12, as long as this diameter is smaller than the thickness of the optical element 12. The pulse width results from the structure-borne sound waves as a result the spatial extent of the excitation area from the place of its origin to the place of detection cover different distances and consequently arrive at different times. In the present case, the pulse width is just under 2 ps. The pulses of the structure-borne sound waves follow one another at the same distance (start of pulse to start of pulse) as the laser pulses, da the sequence is directly predetermined by the laser pulses. However, the first pulse of the structure-borne sound waves is delayed in relation to the first laser pulse, since the structure-borne sound waves need a certain time to propagate from the place of their origin to the place of their detection. The time delay between the first pulse of the structure-borne sound waves and the first laser pulse thus depends on the location at which the laser pulses impinge and on the diameter of the optical element 12 and in the present case is approximately 16 ps. The same time delay to the respective causing laser pulse can also be observed in all subsequent pulses of the structure-borne sound waves.
Die Pulse der Schallwellen (unterer Signalverlauf) sind deutlich breiter als die Laserpulse und auch als die Pulse der Körperschallwellen und können Pulsdauem von ca. 10 bis 200 ps aufweisen. Im vorliegenden Fall beträgt die Pulsdauer ca. 29 ps. Dies beruht auf der deutlich niedrigeren Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwellen verglichen mit den Körperschallwellen bei einer vergleichbaren Größe des Anregungsgebiets. Aus dem gleichen Grund ist auch die zeitliche Verzögerung der Pulse der Schallwellen zu den jeweils zugehörigen Laserpulsen deutlich größer als bei den Körperschallwellen und beträgt im vorliegenden Fall ca. 280 ps. The pulses of the sound waves (lower signal curve) are significantly wider than the laser pulses and also than the pulses of the structure-borne sound waves and can have pulse durations of approx. 10 to 200 ps. In the present case, the pulse duration is approx. 29 ps. This is based on the significantly lower propagation speed of the sound waves compared to the structure-borne sound waves with a comparable size of the excitation area. For the same reason, the time delay between the pulses of the sound waves and the respective associated laser pulses is significantly greater than that of the structure-borne sound waves and in the present case is approx. 280 ps.
Aus den Signalverläufen der Fig. 8 ist somit ersichtlich, dass sich die Signale, die von den als Körperschall sensoren ausgebildeten Sensoren 14 ausgegeben werden und die Signale, die von den als Mikrofone ausgebildeten Sensoren 14 ausgegeben werden, erheblich unterscheiden. It can thus be seen from the signal curves in FIG. 8 that the signals that are output by the sensors 14 designed as structure-borne sound sensors and the signals that are output by the sensors 14 that are designed as microphones differ considerably.
Fig. 9 zeigt ein weiteres Diagramm für den zeitlichen Verlauf verschiedener Signale. Die Darstellung entspricht der Darstellung der Fig. 8. Bei Fig. 9 wurden lediglich einige Parameter gegenüber Fig. 8 verändert. Bei den veränderten Parametern handelt es sich um den Durchmesser des mit den Laserpulsen bestrahlten Bereichs und um den Durchmesser des optischen Elements 12. Beim Diagramm der Figur 9 weisen der bestrahlte Bereich einen Durchmesser von 40 mm und das optische Element 12 einen Durchmesser von 400 mm auf. Die sonstigen Parameter sind identisch zur Fig. 8 gewählt, insbesondere ist auch die Anordnung der Sensoren 14 identisch gewählt. 9 shows a further diagram for the time course of various signals. The representation corresponds to the representation in FIG. 8. In FIG. 9, only a few parameters have been changed compared to FIG. 8. The changed parameters are the diameter of the area irradiated with the laser pulses and the diameter of the optical element 12. In the diagram of FIG. 9, the irradiated area has a diameter of 40 mm and the optical element 12 has a diameter of 400 mm . The other parameters are selected to be identical to FIG. 8; in particular, the arrangement of the sensors 14 is also selected to be identical.
Der zeitliche Verlauf der Laserpulse ist gegenüber Fig. 8 unverändert (oberer Signalverlauf). Der verglichen mit Fig. 8 größere Durchmesser des bestrahlten Bereichs führt allerdings zu einem größeren Anregungsgebiet sowohl im optischen Element 12 als auch im Gas. Folglich sind im Diagramm der Fig. 9 sowohl die durch optische Absorption im optischen Element 12 erzeugten Pulse der Körperschallwellen (mittlerer Signalverlauf) als auch die durch optische Absorption im Gas erzeugten Pulse der Schallwellen (unterer Signalverlauf) deutlich breiter als die korrespondierenden Pulse im Diagramm der Fig. 8 und weisen eine Breite von knapp 7 pm bzw. knapp 118 ps auf. Bei einer weiteren Vergrößerung des Durchmessers des bestrahlten Bereichs besteht sogar die Gefahr, dass sich die durch optische Absorption im Gas erzeugten Pulse überlagern. The time course of the laser pulses is unchanged compared to FIG. 8 (upper signal course). The larger diameter of the irradiated area compared with FIG. 8, however, leads to a larger excitation area both in the optical element 12 and in the gas. Consequently, in the diagram of FIG. 9, both the pulses of the structure-borne sound waves generated by optical absorption in the optical element 12 (middle signal curve) and the pulses of the sound waves generated by optical absorption in the gas (lower signal curve) are significantly wider than the corresponding pulses in the diagram of FIG Fig. 8 and have a width of just under 7 pm and just under 118 ps. If the diameter of the irradiated area is increased further, there is even the risk that the pulses generated by optical absorption in the gas will overlap.
Der verglichen mit Fig. 8 größere Durchmesser des optischen Elements 12 führt zu einer größeren Entfernung zwischen dem Ort der Anregung und dem Ort der Detektion und somit zu längeren Laufzeiten und demgemäß zu den in Fig. 9 ersichtlichen größeren zeitlichen Verzögerungen der im optischen Element 12 (mittlerer Signalverlauf) und im Gas (unterer Signalverlauf) erzeugten Pulse relativ zu den korrespondieren Laserpulsen (oberer Signalverlauf). The larger diameter of the optical element 12 compared to FIG. 8 leads to a greater distance between the location of the excitation and the location of the detection and thus to longer transit times and accordingly to the greater time delays in the optical element 12 (which can be seen in FIG. 9) middle signal curve) and pulses generated in the gas (lower signal curve) relative to the corresponding laser pulses (upper signal curve).
Ein Problem bei der Nutzung des photoakustischen Effekts in Lithographieoptiken stellt die in diesem Bereich extrem hohe Materialqualität der optischen Elemente 12 und damit deren geringe optische Absorption dar, durch die letztendlich die Körperschallwellen und Schallwellen angeregt werden. Dies führt zu vergleichsweise schwachen Signalen, die je nach den gewählten Parametern sogar unterhalb der Nachweisgrenze liegen können. A problem with the use of the photoacoustic effect in lithography optics is the extremely high material quality of the optical elements 12 in this area and thus their low optical absorption, through which the structure-borne sound waves and sound waves are ultimately excited. This leads to comparatively weak signals which, depending on the selected parameters, can even be below the detection limit.
Eine Möglichkeit der Erhöhung der Signalstärken besteht darin, die Intensität der für die Anregung verwendeten Laserpulse zu erhöhen. Allerdings ist die Pulsenergie des Lasers in der Regel vorgegeben und kann nicht nennenswert erhöht werden. Es besteht jedoch die Möglichkeit, lediglich einen kleinen Bereich zu bestrahlen und dadurch die Energie der Laserpulse in einen kleinen Anregungsbereich zu konzentrieren und auf diese Weise stärkere Signale zu erzeugen. Dies wird anhand von Fig. 10 näher erläutert. One way of increasing the signal strengths is to increase the intensity of the laser pulses used for the excitation. However, the pulse energy of the laser is usually specified and cannot be increased significantly. However, it is possible to irradiate only a small area and thereby concentrate the energy of the laser pulses in a small excitation area and in this way generate stronger signals. This is explained in more detail with reference to FIG. 10.
Fig. 10 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der durch die Laserpulse erzeugten Temperaturerhöhung von der Größe des bestrahlten Bereichs des optischen Elements 12. Hierzu ist in Fig. 10 die durch die Laserpulse erzeugte Temperaturerhöhung DT des Materials des optischen Elements 12 über den Durchmesser Dspot des bestrahlten Bereichs aufgetragen. Dabei wurde eine logarithmische Darstellung gewählt. Das Diagramm bezieht sich auf ein optisches Element 12, das als eine Linse aus Quarz ausgebildet ist, die einen Linsendurchmesser von 300 mm, eine Linsendicke von 20 mm, eine optische Absorption von 2 x 104 / cm und eine relative Wärmeausdehnung von 5 x 107 aufweist. Die Laserpulse weisen eine Pulsenergie von 5 mJ auf. 10 shows a diagram to illustrate the dependence of the temperature increase generated by the laser pulses on the size of the irradiated area of the optical element 12. For this purpose, FIG. 10 shows the temperature increase DT of the material of the optical element 12 over the diameter Ds pot of the irradiated area applied. A logarithmic representation was chosen. The diagram relates to an optical element 12, which is designed as a lens made of quartz, which has a lens diameter of 300 mm, a lens thickness of 20 mm, an optical absorption of 2 × 10 4 / cm and a relative thermal expansion of 5 × 10 7 has. The laser pulses have a pulse energy of 5 mJ.
Dem Diagramm ist entnehmbar, dass die Temperaturerhöhung des optischen Elements 12 mit zunehmendem Durchmesser des bestrahlten Bereichs sehr stark abnimmt. Diese Temperaturerhöhung erfolgt auf einer sehr kurzen Zeitskala in der Größenordnung der Pulsdauer des Laserpulses und bewirkt eine schlagartige Ausdehnung des Materials des optischen Elements 12. Bei einer horizontalen Anordnung des optischen Elements 12 wird die vertikale Ausdehnungsgeschwindigkeit in der Grenzfläche zum Gas innerhalb des vom Laserpuls bestrahlten Bereichs in eine Schallschnelle des Gases transformiert. Der dadurch im Gas erzeugte Schalldruck wird mittels des Sensors 14 detektiert. Für diesen Zweck eignet sich ein sehr rauscharmes Mikrofon als Sensor 14. Ob der Schalldruck messbar ist, hängt davon ab, ob er oberhalb der Nachweisgrenze des Sensors 14 liegt. Dies wird anhand der Fig. 11 und 12 näher erläutert. It can be seen from the diagram that the temperature increase of the optical element 12 decreases very sharply as the diameter of the irradiated area increases. This temperature increase occurs on a very short time scale in the order of magnitude of the pulse duration of the laser pulse and causes a sudden expansion of the material of the optical element 12. With a horizontal arrangement of the optical element 12, the vertical expansion speed in the interface with the gas is within the area irradiated by the laser pulse transformed into a sound velocity of the gas. The sound pressure thus generated in the gas is detected by means of the sensor 14. A very low-noise microphone is suitable as sensor 14 for this purpose. Whether the sound pressure can be measured depends on whether it is above the detection limit of sensor 14. This is explained in more detail with reference to FIGS. 11 and 12.
Fig. 11 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des durch die Laserpulse erzeugten Schalldruckpegels von der Größe des bestrahlten Bereichs des optischen Elements 12. Fig. 12 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Signal -/Rausch- Verhältnisses der vom Sensor 14 ausgegebenen Signale von der Größe des bestrahlten Bereichs des optischen Elements 12. 11 shows a diagram to illustrate the dependence of the sound pressure level generated by the laser pulses on the size of the irradiated area of the optical element 12. FIG on the size of the irradiated area of the optical element 12.
In Fig. 11 ist der durch die Laserpulse erzeugte Schalldruckpegel Lp über den Durchmesser Dspot des bestrahlten Bereichs aufgetragen. Dieser Verlauf ist durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Wie aus dem in Fig. 10 dargestellten Temperaturverlauf zu erwarten, nimmt der Schalldruckpegel stark mit steigendem Durchmesser des bestrahlten Bereichs ab. In FIG. 11, the sound pressure level Lp generated by the laser pulses is plotted over the diameter Dspot of the irradiated area. This course is shown by a solid line. As is to be expected from the temperature profile shown in FIG. 10, the sound pressure level decreases sharply as the diameter of the irradiated area increases.
Im selben Diagramm ist durch eine horizontale gestrichelte Linie die Vollband- Nachweisgrenze des Sensors 14 dargestellt. Mit dem Sensor 14 können nur photoakustische Signale detektiert werden, deren Schalldruckpegel oberhalb dieser Linie liegt. Aus dem Diagramm lässt sich ablesen, dass diese Bedingung dann erfüllt ist, wenn der Durchmesser des bestrahlten Bereichs nicht größer als ca. 10 mm ist. In Fig. 12 ist das Signal -/Rausch-Verhältnisses S/R der vom Sensor 14 ausgegebenen Signale über den Durchmesser Dspot des bestrahlten Bereichs aufgetragen (durchgezogene Linie). Durch eine horizontale gestrichelte Linie ist wiederum die Vollband-Nachweisgrenze des Sensors 14 dargestellt. Der Verlauf des Signal -/Rausch- Verhältnisses entspricht dem in Fig. In the same diagram, the full-band detection limit of the sensor 14 is shown by a horizontal dashed line. The sensor 14 can only detect photoacoustic signals whose sound pressure level is above this line. The diagram shows that this condition is met when the diameter of the irradiated area is no greater than approx. 10 mm. In FIG. 12, the signal / noise ratio S / R of the signals output by the sensor 14 is plotted over the diameter Ds pot of the irradiated area (solid line). The full-band detection limit of the sensor 14 is again shown by a horizontal dashed line. The course of the signal / noise ratio corresponds to that in Fig.
11 dargestellten Verlauf des Schalldruckpegels. Demgemäß lässt sich auch aus dem Diagramm der Fig. 12 ablesen, dass mit dem Sensor 14 nur dann photoakustische Signale detektiert werden können, wenn der Durchmesser des bestrahlten Bereichs nicht größer als ca. 10 mm ist. 11 shown curve of the sound pressure level. Accordingly, it can also be seen from the diagram in FIG. 12 that photoacoustic signals can only be detected with the sensor 14 if the diameter of the irradiated area is not greater than approximately 10 mm.
Durch geeignete Maßnahmen, insbesondere durch Verwendung des Lock-In-Verstärkers 16, lässt sich das SignaL/Rausch-Verhältnis der vom Sensor 14 ausgegebenen Signale verbessern. In Diagramm der Fig. 12 ist dies durch zwei zusätzliche Kurvenverläufe veranschaulicht. Eine gestrichelte Kurve repräsentiert ein um 10 dB erhöhtes SignaL/Rausch-Verhältnis. Eine strichpunktierte Kurve repräsentiert ein um 20 dB erhöhtes SignaL/Rausch-Verhältnis. Entsprechende Kurvenverläufe sind auch in das Diagramm der Fig. 11 eingetragen (gestrichelte und strichpunktierte Kurve). Hierzu wurden die erhöhten SignaL/Rausch- Verhältnisse in entsprechend erhöhte Schalldrücke umgerechnet, die ohne Lock-In- Verstärker 16 etc. Signale mit entsprechend erhöhten Signal -/Rausch-Verhältnissen liefern würden. The signal / noise ratio of the signals output by the sensor 14 can be improved by suitable measures, in particular by using the lock-in amplifier 16. In the diagram in FIG. 12, this is illustrated by two additional curves. A dashed curve represents a signal / noise ratio increased by 10 dB. A dash-dotted curve represents a signal / noise ratio increased by 20 dB. Corresponding curves are also entered in the diagram in FIG. 11 (dashed and dash-dotted curve). For this purpose, the increased signal / noise ratios were converted into correspondingly increased sound pressures which without lock-in amplifier 16 etc. would deliver signals with correspondingly increased signal / noise ratios.
Aus den Diagrammen der Fig. 11 und 12 lässt sich ablesen, dass bei einem um 10 dB erhöhten SignaL/Rausch-Verhältnis eine Detektion noch bis zu einem Durchmesser des bestrahlten Bereichs von ca. 20 mm und bei einem um 20 dB erhöhten SignaL/Rausch- Verhältnis eine Detektion noch bis zu einem Durchmesser des bestrahlten Bereichs von knapp 40 mm möglich ist. From the diagrams in FIGS. 11 and 12 it can be seen that with a signal / noise ratio increased by 10 dB, detection is still possible up to a diameter of the irradiated area of approx. 20 mm and with a signal / noise increased by 20 dB - Ratio detection is still possible up to a diameter of the irradiated area of just under 40 mm.
Die Diagramme der Fig. 10 bis 12 basieren auf einem optischen Element 12, das absolut betrachtet eine geringe optische Absorption aufweist. Bezogen auf den Einsatz bei Anwendungen in der Lithographie ist die optische Absorption aber vergleichsweise hoch. Wird stattdessen ein optisches Element 12 mit einer noch geringeren optischen Absorption eingesetzt, so ist die Detektion der photoakustisch erzeugten Schallwellen nochmals schwieriger. Dies wird im Folgenden anhand der Fig. 13 bis 15 erläutert. Mit Ausnahme der optischen Absorption liegt diesen Figuren der gleiche Parametersatz zugrunde wie den Fig. 10 bis 12. Die optische Absorption des optischen Elements 12, das wiederum aus Quarz besteht, weist bei den Fig. 13 bis 15 einen Wert von 5 x 105 / cm auf. The diagrams in FIGS. 10 to 12 are based on an optical element 12 which, viewed in absolute terms, has a low optical absorption. In relation to the use in applications in lithography, however, the optical absorption is comparatively high. If instead an optical element 12 with an even lower optical absorption is used, the detection of the photoacoustically generated sound waves is even more difficult. This is explained below with reference to FIGS. 13 to 15. With the exception of the optical absorption, these figures are based on the same set of parameters as in FIG. 10 to 12. The optical absorption of the optical element 12, which in turn consists of quartz, has a value of 5 × 10 5 / cm in FIGS. 13 to 15.
Fig 13 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der durch die Laserpulse erzeugten Temperaturerhöhung von der Größe des bestrahlten Bereichs des optischen Elements 12. Die Darstellung ist analog zu Fig. 10 gewählt. Die Temperaturerhöhung weist in Fig. 13 einen ähnlichen Verlauf wie in Fig. 10 auf. Allerdings sind die Werte der Temperaturerhöhung für einen gegebenen Durchmesser des bestrahlten Bereichs in Fig. 13 deutlich geringer als in Fig. 10. Dies ist auch so zu erwarten, da beim optischen Element 12 gemäß Fig. 13 infolge der geringeren optischen Absorption eine geringere Wärmeenergie erzeugt wird. 13 shows a diagram to illustrate the dependence of the temperature increase generated by the laser pulses on the size of the irradiated area of the optical element 12. The representation is selected analogously to FIG. The temperature increase in FIG. 13 has a course similar to that in FIG. 10. However, the values of the temperature increase for a given diameter of the irradiated area in FIG. 13 are significantly lower than in FIG. 10. This is also to be expected since the optical element 12 according to FIG. 13 generates less thermal energy as a result of the lower optical absorption will.
Fig. 14 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des durch die Laserpulse erzeugten Schalldruckpegels von der Größe des bestrahlten Bereichs des optischen Elements 12 analog zu Fig. 11. Fig. 15 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Signal -/Rausch-Verhältnisses der vom Sensor 14 ausgegebenen Signale von der Größe des bestrahlten Bereichs des optischen Elements 12 analog zu Fig. 12. Die Vollband- Nachweisgrenze des Sensors 14 ist wiederum jeweils durch eine horizontale gestrichelte Linie dargestellt. Die durchgezogene Kurve zeigt den Verlauf des durch die Laserpulse erzeugten Schalldruckpegels (Fig. 14) bzw. des Signal-/Rausch-Verhältnisses S/R der vom Sensor 14 ausgegebenen Signale (Fig. 15). Die gestrichelte Kurve bzw. die strichpunktierte Kurve repräsentieren in Fig. 15 den Verlauf eines um 10 dB bzw. um 20 dB verbesserten Signal/Rauchverhältnisses und in Fig. 14 die daraus errechneten Schalldruckpegel. FIG. 14 shows a diagram to show the dependence of the sound pressure level generated by the laser pulses on the size of the irradiated area of the optical element 12, analogous to FIG. 11. FIG Signals output by the sensor 14 of the size of the irradiated area of the optical element 12 analogous to FIG. 12. The full-band detection limit of the sensor 14 is again shown in each case by a horizontal dashed line. The solid curve shows the course of the sound pressure level generated by the laser pulses (FIG. 14) or the signal / noise ratio S / R of the signals output by the sensor 14 (FIG. 15). The dashed curve and the dash-dotted curve in FIG. 15 represent the course of a signal / smoke ratio improved by 10 dB and 20 dB, respectively, and in FIG. 14 the sound pressure level calculated therefrom.
Die Kurvenverläufe der Figuren 14 und 15 entsprechen qualitativ den Kurvenverläufen der Figuren der Fig. 11 und 12. Allerdings kommt es aufgrund der geringeren optischen Absorption bei den Kurven der Fig. 14 verglichen mit Fig. 11 zu einer Verschiebung zu niedrigeren Schalldruckpegeln und bei den Kurven der Fig. 15 verglichen mit Fig. 12 zu einer Verschiebung zu niedrigeren Signal-/Rausch-Verhältnissen. Dies hat letztendlich zur Folge, dass ohne Zusatzmaßnahmen für eine aussagekräftige Messung ein Durchmesser des bestrahlten Bereichs unterhalb von ca. 6 mm erforderlich ist. Beim Einsatz von Zusatzmaßnahmen, die eine Erhöhung des Signal -/Rausch-Verhältnisses von 10 dB bewirken sind Messungen unterhalb eines Durchmessers des bestrahlten Bereichs von ca. 10 mm möglich. Beim Einsatz von Zusatzmaßnahmen, die eine Erhöhung des Signal-/Rausch- Verhältnisses von 20 dB bewirken sind Messungen unterhalb eines Durchmessers des bestrahlten Bereichs von knapp 20 mm möglich. Somit halbieren sich die maximal möglichen Durchmesser des bestrahlten Bereichs ungefähr beim Übergang von einem Material des optischen Elements 12 mit einer optischen Absorption von 2 x 104 / cm auf ein Material mit einer optischen Absorption von 5 x 105 / cm. The curves in FIGS. 14 and 15 correspond qualitatively to the curves in FIGS. 11 and 12. However, due to the lower optical absorption in the curves in FIG. 14 compared to FIG. 11, there is a shift to lower sound pressure levels and in the curves 15 compared with FIG. 12 to a shift to lower signal-to-noise ratios. Ultimately, this has the consequence that, without additional measures, a meaningful measurement requires a diameter of the irradiated area below approx. 6 mm. If additional measures are used that increase the signal / noise ratio by 10 dB, measurements below a diameter of the irradiated area of approx. 10 mm are possible. When using additional measures that increase the signal / noise With a ratio of 20 dB, measurements below a diameter of the irradiated area of just under 20 mm are possible. The maximum possible diameters of the irradiated area are thus roughly halved at the transition from a material of the optical element 12 with an optical absorption of 2 × 10 4 / cm to a material with an optical absorption of 5 × 10 5 / cm.
Als zentrale Aussage lässt sich den vorstehenden Betrachtungen entnehmen, dass die Detektion der photoakustisch erzeugten Schallwellen bei gegebener Laserleistung mit abnehmendem Durchmesser des bestrahlten Bereichs erleichtert wird und unterhalb eines Maximaldurchmessers des bestrahlten Bereichs, der von der optischen Absorption des Materials des optischen Elements 12 und von der Messanordnung abhängt, überhaupt erst möglich ist. Für das optische Element 12 ein Material mit einer starken optischen Absorption zu verwenden, um die Detektion zu erleichtern, macht allenfalls in Spezialanwendungen Sinn, da in der Lithographie bevorzugt Materialien mit möglichst geringer optischer Absorption eingesetzt werden. Eine Optimierung der Messanordnung ist sicherlich sinnvoll. Allerdings sind die damit erreichbaren Verbesserungen begrenzt. Somit verbleibt nach der Optimierung der Messanordnung oder als Alternative zur Optimierung der Messanordnung als Mittel zur Verbesserung der Detektion der photoakustisch erzeugten Schallwellen die Reduktion des Durchmessers des bestrahlten Bereichs. As a central statement, it can be seen from the above considerations that the detection of the photoacoustically generated sound waves is facilitated with a given laser power with decreasing diameter of the irradiated area and below a maximum diameter of the irradiated area, which is determined by the optical absorption of the material of the optical element 12 and by the Measurement arrangement depends, is even possible in the first place. Using a material with a strong optical absorption for the optical element 12 in order to facilitate the detection only makes sense in special applications, since in lithography it is preferred to use materials with the lowest possible optical absorption. Optimizing the measurement arrangement is certainly useful. However, the improvements that can be achieved are limited. Thus, after the optimization of the measuring arrangement or as an alternative to optimizing the measuring arrangement, the reduction in the diameter of the irradiated area remains as a means for improving the detection of the photoacoustically generated sound waves.
Bei einer Messung während des Belichtungsbetriebs ist der optische Strahlengang allerdings für einen möglichst effizienten Belichtungsbetrieb ausgelegt. Eine Abwandlung zur Optimierung der Messung ginge zu Lasten der Effizienz bei der Belichtung und scheidet daher in der Regel aus. Allerdings werden während des Belichtungsbetriebs unterschiedlich große Bereiche der einzelnen optischen Elemente 12 des Projektionsobjektivs 2 bestrahlt. Es besteht daher die Möglichkeit, für die Messung optische Elemente 12 auszuwählen, bei denen die bestrahlten Bereiche einen möglichst geringen Durchmesser aufweisen. Dies ist in der Regel bei feldnahen optischen Elementen 12 der Fall, d. h. bei optischen Elementen 12 in geringer Entfernung zur Objektebene, in der die Maske 5 angeordnet ist oder zur Bildebene, in der das Substrat 8 angeordnet ist oder zu ggf. vorhandenen Zwischenbildebenen. Bei den optischen Elementen 12 nahe der Objektebene ist der bestrahlte Bereich aber wenigstens so groß wie der zur gleichen Zeit abgebildete Bereich des Objekts. Für die optischen Elemente 12 nahe der Bildebene oder einer Zwischenbildebene gilt das sinngemäß ebenfalls, wobei jeweils noch der wirksame Abbildungsmaßstab zu berücksichtigen ist. Abhängig von der Beleuchtung der Maske 5 können weitere optische Elemente 12 vorhanden sein, bei denen der Durchmesser der bestrahlten Bereiche vergleichsmäßig gering ist. Bei diesen optischen Elementen 12 handelt es sich um pupillennahe optische Elemente 12, d. h. um optische Elemente 12 in geringer Entfernung zu einer Pupillenebene, in der in der Regel eine Aperturblende des Projektionsobjektivs 2 angeordnet ist. Dies triff jedenfalls dann zu, wenn ein Beleuchtungssetting verwendet wird, bei dem das Licht lediglich in eng begrenzten Einfallswinkelbereichen auf die Maske 5 trifft. Typische derartige Beleuchtungssettings sind beispielsweise Dipol- und Quadrupol-Settings. In the case of a measurement during exposure operation, however, the optical beam path is designed for the most efficient exposure operation possible. A modification to optimize the measurement would have a detrimental effect on the efficiency of the exposure and is therefore usually ruled out. However, areas of the individual optical elements 12 of the projection objective 2 of different sizes are irradiated during the exposure operation. It is therefore possible to select optical elements 12 for the measurement in which the irradiated areas have the smallest possible diameter. This is usually the case with optical elements 12 close to the field, ie with optical elements 12 at a short distance from the object plane in which the mask 5 is arranged or from the image plane in which the substrate 8 is arranged or from any intermediate image planes that may be present. In the case of the optical elements 12 close to the object plane, however, the irradiated area is at least as large as the area of the object imaged at the same time. This also applies analogously to the optical elements 12 near the image plane or an intermediate image plane, the effective imaging scale also having to be taken into account in each case. Depending on the illumination of the mask 5, further optical elements 12 can be present in which the diameter of the irradiated areas is comparatively small. These optical elements 12 are optical elements 12 close to the pupil, ie optical elements 12 at a short distance from a pupil plane in which an aperture stop of the projection objective 2 is usually arranged. This applies in any case when an illumination setting is used in which the light strikes the mask 5 only in narrowly limited angle of incidence ranges. Typical such lighting settings are, for example, dipole and quadrupole settings.
Bei den vorstehenden Betrachtungen wurde jeweils von einer Detektion der photoakustisch erzeugten Schallwellen bzw. Körperschallwellen während des Belichtungsbetriebs ausgegangen. Es ist jedoch auch möglich, die Detektion in einem gesonderten Messbetrieb durchzuführen. Da das Licht im Messbetrieb nicht für die Abbildung der Maske 5 benötigt wird, entfallen die damit verbundenen Einschränkungen und es kann eine Optimierung auf eine möglichst gute Detektion vorgenommen werden. Hierzu kann insbesondere im Rahmen der maschinellen Möglichkeiten eine lokal stark konzentrierte Beleuchtung angestrebt werden. Bei gegebener Leistung der Lichtquelle 3 kann dies durch einen kleinen Durchmesser des bestrahlten Bereichs erreicht werden. The above considerations were based on detection of the photoacoustically generated sound waves or structure-borne sound waves during the exposure operation. However, it is also possible to carry out the detection in a separate measuring mode. Since the light is not required for the imaging of the mask 5 in the measurement mode, the restrictions associated therewith do not apply and an optimization for the best possible detection can be carried out. For this purpose, a locally highly concentrated lighting can be aimed for, particularly within the scope of the machine possibilities. With a given power of the light source 3, this can be achieved by a small diameter of the irradiated area.
Weiterhin besteht im Messbetrieb die Möglichkeit, eine oder mehrere optische Elemente 12 abzurastem, d. h. die Position des bestrahlten Bereichs auf dem jeweiligen optischen Element 12 zu variieren, um eine ortsaufgelöste Information bzgl. des optischen Absorptionsverhaltens zu ermitteln. Furthermore, there is the possibility of scanning one or more optical elements 12 during the measuring operation, i. H. to vary the position of the irradiated area on the respective optical element 12 in order to determine spatially resolved information regarding the optical absorption behavior.
Abhängig von der Ausbildung des Beleuchtungssystems 1 können Größe und Position des bestrahlten Bereichs auf unterschiedliche Weise beeinflusst werden. Im Folgenden wird dies für zwei gängige Typen von Beleuchtungssystemen 1 näher erläutert: Depending on the design of the lighting system 1, the size and position of the irradiated area can be influenced in different ways. This is explained in more detail below for two common types of lighting systems 1:
Bei einem ersten Typ von Beleuchtungssystemen 1 wird das Beleuchtungssetting mittels eines diffraktiven optischen Elements (DOE) in Verbindung mit einem Zoom-Axikon eingestellt. Es sind DOEs erhältlich, die ein Beleuchtungssetting mit zwei oder mehr Polen erzeugen. Demgemäß können in der Umgebung der Pupillenebene des Projektionsobjektivs 2 zwei oder mehr bestrahlte Bereiche erzeugt werden. Hierzu wird die Maske 5 aus dem Strahlengang entfernt. Es ist prinzipiell auch möglich, ein DOE so auszubilden, dass ein Beleuchtungssetting mit lediglich einem Pol erzeugt wird. Demgemäß würde lediglich ein bestrahlter Bereich in der Umgebung der Pupillenebene erzeugt. Den Durchmesser des bestrahlten Bereiches kann man jeweils mit Hilfe des Zoom-Axikons variieren. Prinzipiell besteht auch die Möglichkeit, den bestrahlten Bereich über eine Blende in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems 1 zu beeinflussen. Das ist aber mit einem Lichtverlust verbunden. In a first type of lighting system 1, the lighting setting is set by means of a diffractive optical element (DOE) in conjunction with a zoom axicon. DOEs are available that create a lighting setting with two or more poles. Accordingly, two or more irradiated areas can be generated in the vicinity of the pupil plane of the projection objective 2. For this purpose, the mask 5 is from the Beam path removed. In principle, it is also possible to design a DOE in such a way that an illumination setting is generated with only one pole. Accordingly, only an irradiated area would be generated in the vicinity of the pupil plane. The diameter of the irradiated area can be varied with the help of the zoom axicon. In principle, there is also the possibility of influencing the irradiated area via a diaphragm in the pupil plane of the illumination system 1. But this is associated with a loss of light.
Eine Variation des bestrahlten Bereichs in der Umgebung der Objektebene und den dazu konjugierten Ebenen des Projektionsobjektivs 2 ist mit Hilfe einer Feldblende, d. h. einer Blende, die in einer dieser Ebenen angeordnet ist, möglich. Ebenso ist es auch möglich eine derartige Blende im Beleuchtungssystem 1 anzuordnen und in die Objektebene des Projektionsobjektivs 2 abzubilden. Eine derartige Blende im Beleuchtungssystem 1 wird auch als ReMa-Blende bezeichnet. Da die Blenden jeweils das Licht nicht konzentrieren, sondern lediglich teilweise ausblenden, ist die Blenden-Lösung primär für die Beeinflussung der Position der bestrahlten Bereiche sinnvoll. A variation of the irradiated area in the vicinity of the object plane and the conjugate planes of the projection objective 2 is possible with the aid of a field stop, i.e. H. a diaphragm, which is arranged in one of these planes, is possible. It is also possible to arrange such a diaphragm in the lighting system 1 and to image it in the object plane of the projection lens 2. Such a diaphragm in the lighting system 1 is also referred to as a ReMa diaphragm. Since the diaphragms do not concentrate the light, but only partially hide it, the diaphragm solution is primarily useful for influencing the position of the irradiated areas.
Bei einem zweiten Typ von Beleuchtungssystemen 1 wird das Beleuchtungssetting mittels Spiegel-Arrays eingestellt. Dies erlaubt nahezu beliebige Beleuchtungssettings durch eine entsprechende Ansteuerung der Spiegel-Arrays einzustellen. Insbesondere können damit sehr kleine Pole erzeugt werden. Beim Betrieb des Projektionssystems 2 mit einem derartigen Beleuchtungssetting werden in der Umgebung der Pupillenebene des Projektionsobjektivs 2 demgemäß ein oder mehrere Pole erzeugt. Da mit diesem Beleuchtungssystem 1 nahezu beliebige Beleuchtungssettings erzeugt werden können, ist es auch möglich, damit Beleuchtungssettings zu erzeugen, die den gleichen Beleuchtungspol aufweisen, der allerdings jeweils an einer anderen Stelle angeordnet ist. In a second type of lighting system 1, the lighting setting is set by means of mirror arrays. This allows almost any lighting settings to be set by appropriately controlling the mirror arrays. In particular, very small poles can be generated with it. When the projection system 2 is operated with such an illumination setting, one or more poles are accordingly generated in the vicinity of the pupil plane of the projection objective 2. Since almost any desired lighting settings can be generated with this lighting system 1, it is also possible to use it to generate lighting settings that have the same lighting pole, which, however, is each arranged at a different point.
Somit kann ohne weitere Hilfsmittel der bestrahlte Bereich in der Pupillenebene des Projektionsobjektivs 2 und in deren Umgebung lateral gescannt werden. Da das Licht dabei lediglich jeweils etwas anders abgelenkt, aber nicht ausgeblendet wird, ist die Erzeugung des bestrahlten Bereichs und dessen Scan nahezu verlustlos möglich. Die Variation des beleuchteten Bereichs in der Umgebung der Objektebene oder einer dazu konjugierten Ebene des Projektionsobjektivs 2 ist bei diesem Beleuchtungssystem 1 aber ebenfalls nur mittels Blenden und somit verlustbehaftet möglich. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden jeweils ein oder mehrere als Linsen ausgebildete optische Elemente 12 und/oder ein oder mehrere gasgefüllte Hohlräume 19 des Projektionsobjektivs 2 mit Hilfe des photoakustischen Effekts überwacht. Das Projektionsobjektiv 2 kann darüber hinaus oder alternativ auch reflektive, diffraktive oder andere optische Elemente 12 mit oder ohne Brechkraft aufweisen. Außerdem besteht die Möglichkeit zusätzlich oder alternativ zu den als Linsen ausgebildeten optischen Elementen 12 und/oder den gasgefüllten Hohlräumen 19 reflektive, diffraktive oder andere optische Elemente 12 mit Hilfe des photoakustischen Effekts zu überwachen. The irradiated area in the pupil plane of the projection objective 2 and in the vicinity thereof can thus be scanned laterally without further aids. Since the light is only deflected slightly differently in each case, but not masked out, the irradiated area can be generated and scanned with almost no loss. The variation of the illuminated area in the vicinity of the object plane or a conjugate plane of the projection objective 2 is also only possible in this illumination system 1 by means of diaphragms and thus with losses. In the exemplary embodiments described above, one or more optical elements 12 in the form of lenses and / or one or more gas-filled cavities 19 of the projection objective 2 were monitored with the aid of the photoacoustic effect. In addition or as an alternative, the projection objective 2 can also have reflective, diffractive or other optical elements 12 with or without refractive power. In addition or as an alternative to the optical elements 12 designed as lenses and / or the gas-filled cavities 19, there is also the possibility of monitoring reflective, diffractive or other optical elements 12 with the aid of the photoacoustic effect.
Ebenso ist es auch möglich, zusätzlich zum Projektionsobjektiv 2 oder anstelle des Projektionsobjektivs 2 das Beleuchtungssystem 1 mit einem oder mehreren Sensoren 14 auszustatten, die mittels des photoakustischen Effekts erzeugten Körperschall oder Schallwellen erfassen. Dies kann in analoger Weise erfolgen wie vorstehend für das Projektionsobjektiv 2 beschrieben. It is also possible, in addition to the projection lens 2 or instead of the projection lens 2, to equip the lighting system 1 with one or more sensors 14 which detect structure-borne noise or sound waves generated by means of the photoacoustic effect. This can take place in a manner analogous to that described above for the projection objective 2.
Die in das Projektionsobjektiv 2 oder das Beleuchtungssystem 1 eingebauten Sensoren 14 können auch dazu verwendet werden, die Justage des Projektionsobjektivs 2 oder des Beleuchtungssystems 1 bei der Herstellung oder zu einem späteren Zeitpunkt zu unterstützen und/oder das Projektionsobjektiv 2 oder das Beleuchtungssystem 1 einer Qualitätsprüfung zu unterziehen. Die bei der Herstellung ermittelten Messwerte können als Referenzwerte für spätere Messungen oder für die Überwachung gespeichert werden. The sensors 14 built into the projection lens 2 or the lighting system 1 can also be used to support the adjustment of the projection lens 2 or the lighting system 1 during manufacture or at a later point in time and / or to a quality inspection of the projection lens 2 or the lighting system 1 undergo. The measured values determined during production can be saved as reference values for subsequent measurements or for monitoring.
Die vorstehend beschriebenen photoakustischen Messungen können beim Betrieb des Lithographiesystems derart eingesetzt werden, dass mit den Messungen Informationen ermittelt werden, auf deren Basis Abbildungsfehler des Lithographiesystems korrigiert werden. Die Korrektur kann durch Manipulation wenigstens eines optischen Elements 12 des Lithographiesystems mit den Manipulatoren 20 erfolgen. The photoacoustic measurements described above can be used during the operation of the lithography system in such a way that the measurements are used to determine information on the basis of which imaging errors of the lithography system are corrected. The correction can take place by manipulating at least one optical element 12 of the lithography system with the manipulators 20.
Insbesondere ermöglichen die photoakustischen Messungen eine vorausschauende Kompensation von Abbildungsfehlern des Projektionsobjektivs 2. Diese Abbildungsfehler können durch Erwärmung von Teilen des Projektionsobjektives 2 durch das für die Belichtung des Substrats 8 verwendete Licht erzeugt werden. Wie bereits erläutert können mit den photoakustischen Messungen Daten über eine lokale optische Absorption im Projektionsobjektiv 2 oder Teilen davon, z. B. eines oder mehrerer optischer Elemente 12 ggf. inklusive eines oder mehrerer gasgefüllter Hohlräume 19, erhoben werden. Aus den Daten über die lokale optische Absorption können die während der Belichtung des Substrats 8 erwartete zeitabhängige Erwärmung und die daraus resultierenden Abbildungsfehler des Projektionsobjektivs 2 numerisch berechnet werden. Die Berechnungen können auf der Basis von Modellen für die Erwärmung der optischen Elemente 12, die auch als Lensheating- Modelle bezeichnet werden, durchgeführt werden. In particular, the photoacoustic measurements enable a predictive compensation of imaging errors of the projection lens 2. These imaging errors can be generated by heating parts of the projection lens 2 by the light used to expose the substrate 8. As already explained, with the photoacoustic measurements, data about a local optical absorption in the projection lens 2 or parts thereof, e.g. B. one or more optical elements 12 if necessary including one or more gas-filled cavities 19. The time-dependent heating expected during the exposure of the substrate 8 and the resulting imaging errors of the projection objective 2 can be calculated numerically from the data on the local optical absorption. The calculations can be carried out on the basis of models for the heating of the optical elements 12, which are also referred to as lens heating models.
In die Berechnungen können weitere Informationen einfließen. Insbesondere können Informationen über die Beleuchtung der Maske 5, wie beispielsweise das verwendete Beleuchtungssetting einfließen. Das Beleuchtungssetting hat Einfluss auf die Lichtverteilung in den einzelnen optischen Elementen 12 und damit auf deren Erwärmungsverhalten. Außerdem können Informationen über die Maske 5, insbesondere über die auf der Maske vorhandenen Strukturen einfließen. Diese Strukturen beeinflussen ebenfalls die Lichtverteilung in den optischen Elementen 12 und damit deren Erwärmungsverhalten. Further information can be incorporated into the calculations. In particular, information about the illumination of the mask 5, such as, for example, the illumination setting used, can be incorporated. The lighting setting has an influence on the light distribution in the individual optical elements 12 and thus on their heating behavior. In addition, information about the mask 5, in particular about the structures present on the mask, can flow in. These structures also influence the light distribution in the optical elements 12 and thus their heating behavior.
Die berechneten Abbildungsfehler können durch zeitabhängiges Ansteuem eines Manipulators 20 oder mehrerer Manipulatoren 20 eines optischen Elements 12 zumindest teilweise kompensiert werden. Mit den Manipulatoren 20 kann die Lage des optischen Elements 12 durch eine Starrkörperbewegung beeinflusst werden. Beispielsweise kann das optische Element 12 verschoben oder verkippt werden. Ebenso ist es möglich, das optische Element 12 mit Hilfe von Manipulatoren 20 zu deformieren. All diese Einwirkungen auf das optische Element 12 dienen dazu, die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs 2 in einer gewünschten Weise zu beeinflussen. Es können auch mehrere optische Elemente 12 manipuliert werden. The calculated imaging errors can be at least partially compensated for by controlling a manipulator 20 or a plurality of manipulators 20 of an optical element 12 in a time-dependent manner. With the manipulators 20, the position of the optical element 12 can be influenced by a rigid body movement. For example, the optical element 12 can be shifted or tilted. It is also possible to deform the optical element 12 with the aid of manipulators 20. All of these effects on the optical element 12 serve to influence the imaging properties of the projection objective 2 in a desired manner. Several optical elements 12 can also be manipulated.
Die Kompensation von Abbildungsfehlern kann gemäß einem vorgegebenen Schema immer wieder durchgeführt werden, um eine möglichst gleichbleibende Abbildungsqualität zu erzielen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Kompensation wenigstens einmal bei jeder Belichtung eines Substrats 8 mit dem Projektionsobjektiv 2 durchzuführen. Bezugsziffem The compensation of imaging errors can be carried out again and again in accordance with a predetermined scheme in order to achieve an imaging quality that is as constant as possible. For example, it can be provided that the compensation is carried out at least once for each exposure of a substrate 8 with the projection objective 2. Reference numbers
1 Beleuchtungssystem1 lighting system
2 Projektionsobjektiv2 projection lens
3 Lichtquelle 3 light source
4 Reticlestage 4 reticle days
5 Maske 5 mask
6 Antrieb 6 drive
7 Substratstage 7 substrate days
8 Substrat 8 substrate
9 Antrieb 9 drive
10 Steuereinrichtung10 control device
11 Gehäuse 11 housing
12 Optisches Element12 Optical element
13 Halterung 13 Bracket
14 Sensor 14 sensor
15 Auswerteeinrichtung15 Evaluation device
16 Lock-In- V erstärker16 lock-in amplifiers
17 Tiefpassfilter 17 low pass filter
18 Bewertungseinheit18 Evaluation Unit
19 Hohlraum 19 cavity
20 Manipulator 20 manipulator

Claims

Patentansprüche Claims
1. Proj ektionsobj ektiv eines Lithographiesystems mit 1. Proj ektionsobj ektiv with a lithography system
- einem Gehäuse (11), - a housing (11),
- optischen Elementen (12), die innerhalb des Gehäuses (11) angeordnet sind und eine Maske (5) auf ein Substrat (8) abbilden und - Optical elements (12) which are arranged within the housing (11) and image a mask (5) on a substrate (8) and
- wenigstens einem Sensor (14), der innerhalb des Gehäuses (11) angeordnet ist und photoakustische Signale erfasst. - At least one sensor (14) which is arranged within the housing (11) and detects photoacoustic signals.
2. Projektionsobjektiv nach Anspruch 1, wobei der Sensor (14) als ein Körperschall sensor oder als ein Mikrophon ausgebildet ist. 2. Projection lens according to claim 1, wherein the sensor (14) is designed as a structure-borne sound sensor or as a microphone.
3. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (14) an einem der optischen Elemente (12) oder an einer Halterung (13) eines der optischen Elemente (12) angeordnet ist. 3. Projection objective according to one of the preceding claims, wherein the sensor (14) is arranged on one of the optical elements (12) or on a holder (13) of one of the optical elements (12).
4. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (11) wenigstens einen Hohlraum (19) aufweist, der mit einem Gas gefüllt ist und der Sensor (14) innerhalb des Hohlraums (19) angeordnet ist. 4. Projection objective according to one of the preceding claims, wherein the housing (11) has at least one cavity (19) which is filled with a gas and the sensor (14) is arranged within the cavity (19).
5. Beleuchtungssystem eines Lithographiesystems mit 5. Illumination system with a lithography system
- einem Gehäuse (11), - a housing (11),
- optischen Elementen (12), die innerhalb des Gehäuses (11) angeordnet sind und ein Beleuchtungssetting erzeugen, - optical elements (12) which are arranged within the housing (11) and generate a lighting setting,
- wenigstens einem Sensor (14), der innerhalb des Gehäuses (11) angeordnet ist und photoakustische Signale erfasst. - At least one sensor (14) which is arranged within the housing (11) and detects photoacoustic signals.
6. Lithographiesystem mit einem Projektionsobjektiv (2) und/oder einem Beleuchtungssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche. 6. lithography system with a projection lens (2) and / or an illumination system (1) according to one of the preceding claims.
7. Verfahren zur Überwachung eines Projektionsobjektivs (2) eines Lithographiesystems, wobei innerhalb des Projektionsobjektivs (2) durch Lichteinstrahlung photoakustische Signale erzeugt werden und diese photoakustischen Signale von einem Sensor (14) erfasst werden. 7. A method for monitoring a projection lens (2) of a lithography system, photoacoustic signals being generated within the projection lens (2) by irradiation of light and these photoacoustic signals being detected by a sensor (14).
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die photoakustischen Signale durch Bestrahlen eines Bereichs eines optischen Elements (12) oder eines mit Gas gefüllten Hohlraums (19) innerhalb des Projektionsobjektivs (2) erzeugt werden. 8. The method according to claim 7, wherein the photoacoustic signals are generated by irradiating a region of an optical element (12) or a gas-filled cavity (19) within the projection lens (2).
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Position des bestrahlten Bereichs des optischen Elements (12) oder des mit Gas gefüllten Hohlraums (19) variiert wird. 9. The method according to claim 8, wherein the position of the irradiated area of the optical element (12) or of the gas-filled cavity (19) is varied.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die photoakustischen Signale durch Anregung mit Licht der Arbeitswellenlänge des Projektionsobjektivs (2) erzeugt werden. 10. The method according to any one of claims 7 to 9, wherein the photoacoustic signals are generated by excitation with light of the working wavelength of the projection lens (2).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die photoakustischen Signale während des Belichtungsvorgangs erzeugt werden. 11. The method according to any one of claims 7 to 10, wherein the photoacoustic signals are generated during the exposure process.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die erfassten photoakustischen Signale mit Referenzsignalen verglichen werden, die während eines ordnungsgemäßen Funktionszustandes des Projektionsobjektivs (2) ermittelt wurden. 12. The method according to any one of claims 7 to 11, wherein the captured photoacoustic signals are compared with reference signals that were determined during a proper functional state of the projection lens (2).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei mit den erfassten photoakustischen Signalen geprüft wird, ob eine unzulässig starke Degradation des optischen Elements vorliegt. 13. The method according to any one of claims 7 to 12, wherein the detected photoacoustic signals are used to check whether there is an impermissibly strong degradation of the optical element.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei eine Aktion veranlasst wird, falls eine unzulässig starke Degradation des optischen Elements vorliegt. 14. The method according to claim 13, wherein an action is initiated if there is an impermissibly strong degradation of the optical element.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Aktion darin besteht, wenigstens einen Manipulator (20) wenigstens eines optischen Elements (12) anzusteuem. 15. The method according to claim 14, wherein the action consists in controlling at least one manipulator (20) of at least one optical element (12).
16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Aktion darin besteht, das optische Element (12) auszutauschen. 16. The method of claim 14, wherein the action is to replace the optical element (12).
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die photoakustischen Signale zu verschiedenen Zeitpunkten oder nach verschiedenen Bestrahlungen des optischen Elements (12) erfasst werden und aus dem Verlauf der erfassten photoakustischen Signale oder einer damit zusammenhängenden Größe ermittelt wird, zu welchem zukünftigen Zeitpunkt oder nach welcher weiteren Bestrahlung ein Austausch des optischen Elements (12) erforderlich sein wird. 17. The method according to any one of claims 7 to 12, wherein the photoacoustic signals are recorded at different times or after different irradiations of the optical element (12) and from the course of the recorded photoacoustic signals or a related variable is determined at what future time or after which further irradiation an exchange of the optical element (12) will be necessary.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Austausch des optischen Elements (12) im Rahmen einer ohnehin vorgesehenen Systemwartung vor der Überschreitung des ermittelten zukünftigen Zeitpunkts oder der ermittelten weiteren Bestrahlung vorgenommen wird. 18. The method according to claim 17, wherein the replacement of the optical element (12) is carried out within the framework of a system maintenance that is provided anyway before the determined future point in time or the determined further irradiation is exceeded.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei mit den erfassten photoakustischen Signalen ortsaufgelöst geprüft wird, ob eine unzulässig starke Degradation des optischen Elements (12) vorliegt. 19. The method according to any one of claims 13 to 18, wherein the detected photoacoustic signals are used to check in a spatially resolved manner whether there is an impermissibly strong degradation of the optical element (12).
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei im Falle einer unzulässig starken Degradation in einem Bereich des optischen Elements (12) auf ein auf Beleuchtungssetting umgestellt wird, bei dem in diesem Bereich des optischen Elements (12) eine geringere Lichtintensität auftritt als beim bisherigen Beleuchtungssetting. 20. The method according to claim 19, wherein in the event of an impermissibly strong degradation in an area of the optical element (12) is switched to a lighting setting in which a lower light intensity occurs in this area of the optical element (12) than in the previous lighting setting.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 20, wobei aus den erfassten photoakustischen Signalen ermittelt wird, ob es primär im Bereich der Oberfläche des optischen Elements (20) zu einer optischen Absorption kommt. 21. The method according to any one of claims 7 to 20, wherein it is determined from the captured photoacoustic signals whether there is optical absorption primarily in the area of the surface of the optical element (20).
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 21, wobei aus den erfassten photoakustischen Signalen ermittelt wird, ob eine Reinigung der Oberfläche des optischen Elements (20) erforderlich ist und/oder ob eine Reinigung der Oberfläche des optischen Elements (20) ein gewünschtes Ergebnis geliefert hat. 22. The method according to any one of claims 7 to 21, wherein it is determined from the captured photoacoustic signals whether cleaning of the surface of the optical element (20) is necessary and / or whether cleaning the surface of the optical element (20) is a desired result has delivered.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 22, wobei vom Sensor (14) Signale an einen Lock-In- Verstärker (16) ausgegeben werden. 23. The method according to any one of claims 7 to 22, wherein signals are output from the sensor (14) to a lock-in amplifier (16).
24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Lock-In- Verstärker (16) mit einer Frequenz abgemischt wird, die einer Hohlraumresonanz des mit Gas gefüllten Hohlraums (19) oder einer Strukturresonanz des optischen Elements (12) entspricht. 24. The method according to claim 23, wherein the lock-in amplifier (16) is mixed with a frequency which corresponds to a cavity resonance of the gas-filled cavity (19) or a structural resonance of the optical element (12).
25. Verfahren zur Herstellung eines Projektionsobjektivs (2) eines Lithographiesystems, wobei innerhalb des Projektionsobjektivs (2) durch Lichteinstrahlung photoakustische Signale erzeugt werden und auf Basis dieser photoakustischen Signale geprüft wird, ob eine vorgegebene Spezifikation erfüllt wird. 25. A method for producing a projection lens (2) of a lithography system, photoacoustic signals being generated within the projection lens (2) by irradiation of light and a check being carried out on the basis of these photoacoustic signals to determine whether a predetermined specification is being met.
26. Verfahren zur vorausschauenden Kompensation von Abbildungsfehlern eines Projektionsobjektivs (2) eines Lithographiesystems, die durch Erwärmung von Teilen des Projektionsobjektives (2) durch Belichtungslicht erzeugt werden, mit dem das Projektionsobjektiv (2) eine Maske (5) auf ein Substrat (8) abbildet, wobei 26. A method for predictive compensation of imaging errors of a projection lens (2) of a lithography system, which are generated by heating parts of the projection lens (2) with exposure light, with which the projection lens (2) images a mask (5) on a substrate (8) , whereby
- mittels photoakustischer Messung Daten über eine lokale optische Absorption im Projektionsobjektiv (2) oder Teilen davon erhoben werden, - By means of photoacoustic measurement, data are collected about a local optical absorption in the projection lens (2) or parts thereof,
- aus den Daten über die lokale optische Absorption und weiteren Daten über die Beleuchtung der Maske (5) und/oder auf der Maske (5) vorhandene Strukturen eine bei der Belichtung erwartete zeitabhängige Erwärmung und daraus resultierende Abbildungsfehler numerisch berechnet werden und - from the data on the local optical absorption and further data on the illumination of the mask (5) and / or structures present on the mask (5), a time-dependent heating expected during the exposure and the resulting imaging errors are calculated numerically and
- die berechneten Abbildungsfehler durch zeitabhängiges Ansteuern wenigstens eines Manipulators (20) eines optischen Elements (12) des Lithographiesystems zumindest teilweise kompensiert werden. - the calculated imaging errors are at least partially compensated by time-dependent control of at least one manipulator (20) of an optical element (12) of the lithography system.
27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Manipulation des optischen Elements (12) durch eine Starrkörperbewegung des optischen Elements (12) und/oder durch Deformation der Oberfläche des optischen Elements (12) erfolgt. 27. The method according to claim 26, wherein the manipulation of the optical element (12) takes place by a rigid body movement of the optical element (12) and / or by deformation of the surface of the optical element (12).
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 oder 27, wobei die Abbildungsfehler des Projektionsobjektivs (2) wenigstens einmal bei jeder Belichtung eines Substrats (8) mit dem Projektionsobjektiv (2) durch vorausschauende Kompensation korrigiert werden. 28. The method according to any one of claims 26 or 27, wherein the imaging errors of the projection lens (2) are corrected at least once for each exposure of a substrate (8) with the projection lens (2) by predictive compensation.
29. Verfahren zum Betreiben eines Lithographiesystems, wobei durch photoakustische Messungen Informationen ermittelt werden und auf Basis dieser Informationen die Abbildungseigenschaften des Lithographiesystems durch Manipulation wenigstens eines optischen Elements (12) des Lithographiesystems korrigiert werden. 29. A method for operating a lithography system, wherein information is determined by photoacoustic measurements and the imaging properties of the lithography system are corrected on the basis of this information by manipulating at least one optical element (12) of the lithography system.
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JPH11260688A (en) * 1998-03-11 1999-09-24 Nikon Corp Projection aligner
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"Research Disclosure", RESEARCH DISCLOSURE, KENNETH MASON PUBLICATIONS, HAMPSHIRE, UK, GB, vol. 613, no. 20, 1 May 2015 (2015-05-01), pages 2, XP007144062, ISSN: 0374-4353, [retrieved on 20150330] *

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