WO2023180393A1 - Optikvorrichtung, verfahren zur messung einer ist-verkippung einer optischen oberflaeche eines optischen elements und lithografiesystem - Google Patents

Optikvorrichtung, verfahren zur messung einer ist-verkippung einer optischen oberflaeche eines optischen elements und lithografiesystem Download PDF

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WO2023180393A1
WO2023180393A1 PCT/EP2023/057356 EP2023057356W WO2023180393A1 WO 2023180393 A1 WO2023180393 A1 WO 2023180393A1 EP 2023057356 W EP2023057356 W EP 2023057356W WO 2023180393 A1 WO2023180393 A1 WO 2023180393A1
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measuring
optical
waveguide
optical surface
tilting
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PCT/EP2023/057356
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Inventor
Heiner Zwickel
Tobias Harter
Matthias Hillenbrand
Stefan Richter
Ralf AMELING
Fabian Haacker
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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Publication date
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    • G03F7/70116—Off-axis setting using a programmable means, e.g. liquid crystal display [LCD], digital micromirror device [DMD] or pupil facets

Definitions

  • the invention relates to an optical device, in particular for a lithography system, with at least one optical element having at least one optical surface and with one or more actuators in order to tilt the optical surface of the optical element, and with a measuring device in order to tilt the optical surface in a resting position.
  • the invention further relates to a method for measuring an actual tilt of an optical surface of an optical element, in particular of a lithography system, wherein the actual tilt of the optical surface is determined by at least one measuring beam which propagates along a measuring path, one or more actuators being arranged to influence the tilting of the optical surface.
  • the invention also relates to a lithography system, in particular a projection exposure system for semiconductor lithography, with an illumination system with a radiation source and an optics which has at least one optical element.
  • Optical elements for guiding and shaping radiation in projection exposure systems are known from the prior art.
  • an optical surface of the optical element often guides and shapes the light waves incident on the optical element. Precise control of the alignment or tilting of the surface is therefore particularly advantageous for forming an exact and precisely aligned wave front with the desired properties.
  • an effect of the actuators on the optical surface is predicted, for example on the basis of modeling.
  • influences that are not taken into account when building the model can weaken the predictive power of the model.
  • the present invention is based on the object of creating an optical device which avoids the disadvantages of the prior art, in particular enables precise and reliable determination of an actual tilt of an optical surface.
  • the present invention is also based on the object of creating a method for measuring an actual tilt of an optical surface, which avoids the disadvantages of the prior art, in particular enables precise and reliable measurement of an actual tilt of the optical surface.
  • the present invention is also based on the object of creating a lithography system which avoids the disadvantages of the prior art, in particular enabling the formation of precisely aligned wave fronts.
  • this object is achieved by a lithography system with the features mentioned in claim 35.
  • the optical device according to the invention is particularly suitable for a lithography system.
  • the optical device according to the invention has at least one optical element which has at least one optical surface.
  • the optical device according to the invention has one or more actuators in order to tilt the optical surface of the optical element, as well as a measuring device in order to detect a tilting of the optical surface from a rest position.
  • the measuring device has at least one waveguide, which forms a closed measuring section, the waveguide being set up for coupling and propagating one or more modes of a measuring beam.
  • the waveguide is arranged in such a way that a tilting of the optical surface influences the measuring beam propagating through the waveguide, the measuring device being set up to detect an influence on the measuring beam caused by the tilting of the surface.
  • a waveguide is to be understood as a device which interacts at any point with an electromagnetic wave propagating in the waveguide in such a way that the direction of propagation of the electromagnetic radiation or wave is determined by the waveguide.
  • a measuring beam can be understood to mean a mode of an electromagnetic wave, in particular a light wave, which propagates, preferably in a waveguide.
  • a closed measuring section can in particular also be understood as meaning a measuring section which is formed by a waveguide designed as a completely closed channel in which the measuring beam propagates. It is not necessary that the inside of the channel is hollow. The walls of the channel can also differ from the interior of the channel by a refractive index.
  • the entire measuring section is designed as a waveguide-based measuring section.
  • the closed measuring section does not include any sections in which the measuring beam propagates as a free beam.
  • Such a closed design of the measuring section which only allows one-dimensional propagation of the measuring beam, has the advantage that the measuring section is shielded against the penetration of electromagnetic waves. In other words, this avoids, for example, contamination of the measuring beam by scattered light.
  • a measuring section is to be understood as meaning that section of the propagation path of the measuring beam in which the measuring beam experiences the influence to be measured, the measuring device being set up to measure the influencing of the measuring beam experienced in the measuring section.
  • the optical device according to the invention preferably has an optical element with an optical surface.
  • the optical device according to the invention can also have several optical elements.
  • the one or more optical elements can also have more than just one optical surface.
  • the optical device according to the invention has the advantage that the tilting of the optical surface can be monitored precisely and reliably by means of the measuring device.
  • information about tilting of the optical surface in close spatial and/or functional proximity to the optical element can be collected and recorded using the measuring device.
  • the optical device according to the invention has the advantage of using waveguides and measuring beams, that is to say generally optical sensors, as part of the measuring device the measuring device is designed to be less sensitive to temperature fluctuations.
  • the use of optical sensors allows compensation for measurement errors induced by temperature fluctuations.
  • the measuring device of the optical device according to the invention which is based on optical sensors, is also not disturbed by a plasma environment prevailing in the EUV projection exposure system and at the same time has a high sensitivity.
  • the at least one actuator of the optical device is designed as a piezo element, in particular as a piezoelectric layer, and/or as a comb electrode.
  • a radiation source is provided for forming a, preferably coherent, measuring radiation which forms the measuring beam.
  • the radiation source is provided as part of the optical device, a structure of the optical device that is as integrated as possible, in particular monolithic, can be achieved.
  • the radiation source can be integrated into a chip on which the optical device is formed.
  • the radiation source is preferably designed as part of the optical device. However, the radiation source does not necessarily have to be part of the optical device.
  • the measuring radiation which is preferably provided for forming the measuring beam, can be generated in a suitable manner without a radiation source having to be part of the optical device.
  • the tilting can be determined particularly precisely using interference phenomena.
  • the measuring device can have a photonic, preferably photonically integrated, circuit and/or can be designed as a photonic, preferably photonically integrated, circuit.
  • a beam steering device preferably at least one active electro-optical modulator (EOM), can be provided, which is preferably designed to be integrated into the photonic circuit of the measuring device.
  • EOM active electro-optical modulator
  • a single radiation source is provided for generating the measuring radiation and measuring beams are or are distributed over several measuring sections by means of the beam steering device, in particular by means of the active electro-optical modulator.
  • the measuring radiation is modulated depending on the measuring section to be supplied with the measuring beam and can then be combined again in a common waveguide fiber.
  • the modulation allows a distinction between individual measuring sections.
  • the use of the beam steering device, preferably the active electro-optical modulator, can allow targeted switching of individual measuring sections.
  • the waveguide is set up to propagate one or more modes of a coherent measuring beam.
  • the waveguide is set up to propagate one or more modes of a coherent measurement beam, the advantages of using coherent measurement radiation, in particular in the form of interference phenomena, can be used particularly advantageously.
  • the at least one actuator is designed as a microelectromechanical system and/or the at least one optical element is designed as a micromirror and/or the radiation source is monolithically integrated.
  • the optical device according to the invention is particularly suitable if the at least one actuator is designed as a microelectromechanical system (MEMS).
  • MEMS microelectromechanical system
  • the optical device thereby has a particularly compact design.
  • the optical device according to the invention is particularly suitable if the at least one optical element is designed as a micromirror.
  • the optical device preferably has optical elements which are designed as micromirrors or individual mirrors of a field facet mirror or pupil facet mirror described later, which can have a plurality of optical elements.
  • a plurality, preferably all, of the optical elements of the facet mirror or the pupil facet mirror are designed as optical elements of the optical device according to the invention.
  • each of the micromirrors of a field facet mirror or a pupil facet mirror is designed as an optical element of an optical device according to the invention.
  • the optical device according to the invention has a plurality of optical elements, each of which is designed as a micromirror of a field facet mirror or a pupil facet mirror.
  • a monolithic integration of the radiation source offers the advantage that a relative displacement of the radiation source to the waveguide and/or to the measuring device, for example due to drift, is minimized.
  • the at least one actuator is designed as a microelectromechanical system and the at least one optical element is designed as a micromirror and the radiation source is monolithically integrated.
  • optical elements or the micromirror have a maximum spatial extent of 100 pm.
  • the at least one waveguide is arranged in such a way that the actual tilting of the optical surface can be determined by measuring the translation or deformation of the optical element or an element connected to the optical element.
  • the measurement of the actual tilt of the optical surface can be traced back to a measurement of the translation or deformation of the optical element or an element connected to the optical element, this enables a particularly precise determination of the actual tilt, since translations and / or deformations can be determined with high precision in the smallest of spaces.
  • a direction or a polarity of the actual tilting can be determined from a measurement of the translation and/or the deformation.
  • the deformation is in the form of a compression, for example, this results in a shortening of the measuring section.
  • knowing the position of the measuring section for example in a connected element, preferably a spring element, it can be concluded in which direction the spring element is deflected and thus in which direction the optical surface is tilted.
  • the measuring section is at least partially arranged in and/or on the optical element and/or the measuring section is at least partially arranged in and/or on the element connected to the optical element.
  • the measuring section is at least partially arranged in or on the optical element, this results in a strong and reliable mechanical coupling of the measuring section to the optical element, whereby a tilting of the optical surface can be detected particularly precisely.
  • a close mechanical coupling can also be achieved in that the measuring section is at least partially arranged in or on the element connected to the optical element.
  • the connected element is a spring element to which the optical element is at least indirectly connected and/or on which the optical element is arranged and/or formed.
  • the connected element is a spring element to which the optical element is at least indirectly connected and/or on which the optical element is arranged and/or formed, the above-described at least indirect mechanical coupling of the measuring section to the optical element results.
  • the connected element designed as a spring element conveys restoring forces which act on the optical surface of the optical element and, for example, due to Hook's spring law, deformations of the spring element are in a close deterministic connection with the tilting of the optical surface.
  • a photonic integrated circuit is integrated into the spring element. Due to the bending of the spring element, the at least one waveguide in this circuit experiences mechanical tension and/or directional compression and/or stretching.
  • the at least one waveguide is aligned in such a way that the length of the waveguide changes due to compression and/or stretching of the spring element.
  • the waveguide is designed such that the measuring beam is influenced by an elasto-optical effect, in which an effective mode index of the waveguide changes due to a mechanical stress caused by the compression and / or stretching.
  • the integrated photonic circuit has an interferometric and/or a resonant measuring section, which can detect this change in length with sufficient sensitivity.
  • the measuring device has a path length measuring device for detecting a change in length of the measuring section provided by the waveguide, and the measuring device is set up to determine the actual tilting of the optical surface from the change in length.
  • the measurement of the tilt can be traced back to a detection of the change in length of the measuring section provided by the waveguide, which is detected by a path length measuring device of the measuring device, then, for example, the indifference of the preferably coherent measuring radiation can be used to determine the path length.
  • the path length measuring device is set up to produce preferably coherent measuring radiation in at least to split two measurement beams and cause them to interfere and/or to generate a measurement spectrum of the measurement radiation.
  • the tilting can be represented, for example, by a change in the optical path lengths of one of the two measuring beams. If the two measuring beams are superimposed at different tilts, different interference patterns result between the two measuring beams due to different path length differences. This can particularly preferably happen with measuring beams from a coherent measuring radiation.
  • the path length measuring device can be set up to generate a measurement spectrum of the measurement radiation, which can contain information about the change in path length caused by the tilting.
  • the measuring device has a Mach-Zehnder interferometer.
  • the measuring device has at least two waveguides, with at least a first waveguide being arranged in a first region which is deformed when the optical surface is tilted, in particular in a first flexible region of the spring element, with at least a second Waveguide is arranged in a second area in such a way that a tilting of the optical surface causes a phase offset between a first measuring beam propagating in the first waveguide and a second measuring beam propagating in the second waveguide,
  • the first area and the second area can also overlap and/or be identical.
  • first and second measuring beams accumulate different phases when the optical surface is tilted during propagation through the first and second waveguides, conclusions can be drawn about the extent of the tilting.
  • the waveguides are arranged and designed in such a way that the phase offset between the first and the second measuring beam can be assigned bijectively, preferably proportionally, to a tilt angle of the optical surface.
  • the measuring device has at least two waveguides, with at least a first waveguide in a first area, which is used when the optical surface is deformed, in particular in a first flexible region of the spring element, wherein at least one second waveguide is arranged in a second region, which is deformed or not deformed in a manner different from the first region when the optical surface is tilted, wherein the waveguides are preferably arranged in a common plane.
  • the second area can be a flexible area of the spring element.
  • measurement beams propagating through the first and second waveguides preferably accumulate different phases when the optical surface is tilted. This allows conclusions to be drawn about the extent of the tilting.
  • a differential phase accumulation of the measuring beams can be brought about by a differential deformation of the regions in which the first and second waveguides are arranged.
  • an effect of the tilting of the optical surface on the first and second areas can be distinguished from effects that act globally equally on both areas. Based on mechanical simulations or calibration data sets, the actual tilting can then be determined.
  • the measuring device has at least two waveguides, with at least a first waveguide being arranged in a region which is deformed when the optical surface is tilted, in particular in a flexible region of the spring element, and with at least one second waveguide is arranged in a region which is rigid or is not deformed when the optical surface is tilted, in particular in a rigid region of the optical element, the waveguides preferably being arranged in a common plane.
  • At least one of the waveguides is arranged in a deformable region which is affected by a deformation when the surface is tilted, and at least one other waveguide is arranged in a rigid region which remains undeformed or is rigid when the surface is tilted,
  • a degree of deformation of the deformable region can be determined, since only one of the two waveguides is affected by the deformation and therefore experiences a change in length, for example.
  • An interference pattern of the measuring beams from the respective waveguides therefore changes with the degree of deformation of the waveguide deformed under the tilting area.
  • An arrangement in a common plane has the advantage that distortions caused by tilting do not affect the waveguides to the same extent.
  • the second waveguide is not necessarily to be mounted in a rigid area.
  • a different stretch of the two waveguides may be sufficient. Differential behavior can even be advantageous, in which one waveguide is stretched and the other is compressed.
  • the path length measuring device has at least one grating device for the measuring radiation, with the at least one grating device preferably being designed as a fiber Bragg grating.
  • fiber Bragg grating is not to be understood as limited to optical fibers.
  • fiber Bragg grating also means a Bragg grating, for example a refractive index varying, which is formed in a waveguide which is not an optical fiber.
  • An optical grating device for example, is suitable for generating a measurement spectrum.
  • the use of a fiber Bragg grating provides access to a reliable technology for measuring path length changes.
  • grating structures in particular Bragg grating structures
  • a grating period of the grating structures and a refractive index in the waveguides change.
  • certain wavelengths can be linked to a fixed grating period, at which a minimum and/or a maximum occurs in reflected and/or transmitted wavelength spectra.
  • the spectral positions of the minima and/or maxima also change, which can be read out using a spectrally broadband radiation source and/or a spectrally tunable radiation source.
  • the measuring device has both interferometric structures and grating structures.
  • temperature sensors and/or gas sensors can also be provided, which can be based on resonator structures and/or interferometer structures. These structures can be integrated into the photonic circuit and used to compensate for interference.
  • the measuring device has a plurality of waveguides, each of which forms a closed measuring section, with at least two waveguides being formed at different depths of the spring element.
  • the measuring device has several waveguides, each of which forms a closed measuring section, with at least two waveguides being formed at different depths of the spring element, different degrees of expansion of the spring element can be used in different positions to precisely determine the deflection of the spring and thus the tilting of the optical surface be used.
  • At least one of the waveguides is arranged in a strain-neutral plane of the spring element and at least one of the waveguides is arranged in or on the spring element in such a way that the length of the waveguide increases when the optical surface is tilted changes.
  • At least one of the waveguides is arranged in a strain-neutral plane of the spring element and if at least one of the waveguides is arranged in or on the spring element in such a way that the length of the waveguide changes when the optical surface is tilted, then one can be caused by the tilting of the optical surface
  • Conditional expansion of one waveguide must be distinguished from expansion that has another cause, such as a change in temperature.
  • both waveguides are affected by an expansion, while in the event of a tilt, the waveguide arranged in the expansion-neutral plane is not affected by an expansion and thus by a change in length. This means that path length changes that are based on a tilting of the optical surface can be distinguished from path length changes that have another cause.
  • At least two waveguides are present and are each arranged lying in different planes of the spring element, with different expansion occurring in the different planes when the optical surface is tilted.
  • path length changes which are based on a tilting of the optical surface, can also be determined have another cause.
  • the path length measuring device has a power divider, which is set up and arranged to divide the measuring radiation into at least two measuring beams and the measuring beams into one each
  • the waveguide forming the measuring section is to be coupled in, the path length measuring device having a power combiner which is set up and arranged to bring the measuring beams together again after propagation through the respective waveguides, the measuring device being set up to detect the superimposed measuring beams.
  • the measuring sections each form arms of a Mach-Zehnder interferometer.
  • the arms of the Mach-Zehnder interferometer are formed in the element connected to the optical element, in particular the spring element.
  • one of the arms forms a measuring arm and another of the arms forms a reference arm of the Mach-Zehnder interferometer.
  • the measuring arm experiences a change in length when the optical element or the connected element, in particular the spring element, is deformed, while the reference arm is not or only slightly influenced by the deformation.
  • any change in length of the measuring arm and thus the actual tilting can then be determined from an interferometric comparison of the optical path lengths of the measuring arm and the reference arm between a situation in which there is a deformation of the connected element, in particular of the spring element, and a situation in which a deformation of the connected element, in particular the spring element, is not present.
  • the separation and superimposition of the respective measuring beams is effected by a power splitter or a power combiner, this has the advantage that the power splitter and/or the power combiner can be designed as monolithically integrated components as part of the optical device.
  • the waveguide is integrated into the spring element and is designed as a resonant structure, in particular as a ring resonator and/or a racetrack resonator.
  • the change in path length induced by the deformation of the spring element allows a shift in the resonance frequency of the resonant structure to be observed.
  • the Mach-Zehnder interferometer is implemented with a two-on-two coupler, for example a 2x2 multimode interferometer (MMI), and two photodetectors. This has the advantage that the entire power of the measuring beams can always be detected.
  • the Mach-Zehnder interferometer has a two-to-three coupler, for example a 2x3 multimode interferometer, and three photodetectors. This ensures high accuracy over an entire measuring range.
  • a static reference arm of the Mach-Zehnder interferometer is also accommodated in the flexible spring element. This allows differential measurement.
  • the at least one waveguide is arranged and set up in such a way that the waveguide approaches or moves away from a reference region located in the immediate vicinity of the waveguide by tilting the optical surface in such a way that the reference region an evanescent field emerging from the waveguide is influenced, and the measuring device is set up to measure the influence.
  • the measuring device is set up to determine the actual tilting of the waveguide from an interference pattern of the measuring beam and/or to determine the actual tilting of the waveguide from a transmittance of the measuring beam.
  • an interference pattern is used to detect the actual tilt of the waveguide.
  • the actual tilt of the optical surface can be deduced from the actual tilt of the waveguide.
  • an actual tilting of the waveguide can also be determined from a transmittance of the measuring beam and/or the measuring radiation. Particularly when using evanescent fields and when measuring the actual tilt, determining the transmittance of the measuring beam and/or the measuring radiation can be of particular advantage.
  • the waveguide is designed as an integrated waveguide, with a mode index of the waveguide being changeable due to the evanescent field when a refractive index distribution changes in the immediate vicinity of the core of the waveguide.
  • the waveguide can be part of an interferometric and/or a resonant structure, which is designed to measure refractive index changes by detecting interference phenomena or resonance shifts. Alternatively or additionally, a variable transmission can be used be evaluated.
  • the refractive index distribution in the immediate vicinity of the waveguide core is thereby influenced in particular by a distance from the reference region.
  • the waveguide is in or on a substrate level, i.e. H. is formed on a substrate carrying the spring element and is therefore stationary and integrated into the substrate plane.
  • a substrate level i.e. H. is formed on a substrate carrying the spring element and is therefore stationary and integrated into the substrate plane.
  • elements mechanically coupled to the optical surface are arranged tightly and/or placed next to the waveguide. These elements can serve as a reference area. A change in the tilting of the optical surface can lead to a change in the distance between the elements and the waveguide. This can induce the above-described change in the mode index.
  • each waveguide is arranged, each with different distances from the reference region.
  • the formation of several reference areas can also be provided.
  • the at least one waveguide is arranged on the optical element and/or the at least one waveguide is arranged on the connected element, in particular the spring element, and the at least one reference region is stationary.
  • a configuration of the optical device, according to which the at least one waveguide is arranged on the optical element while the at least one reference region is stationary, has the advantage that the waveguide can be formed as part of the optical element.
  • the at least one waveguide is arranged on the connected element, in particular the spring element. Due to the close mechanical coupling achieved in this way between the optical surface and the waveguide, the latter can at least indirectly understand the movements of the optical element and a high level of measurement precision can be achieved.
  • a stationary design of the reference area has the advantage that the reference area can be arranged, for example, on base structures of the optical device.
  • the at least one reference region is arranged on the optical element and/or the at least one reference region is arranged on the connected element, in particular the spring element, and the at least one waveguide is arranged in a stationary manner.
  • An inverted configuration of the arrangement of the reference region or of the at least one waveguide compared to the previously described configuration has the advantage that a possibly less complex reference region is arranged on the movable spring element and / or the movable optical element, while a waveguide that is potentially more complex to be formed is on can be arranged and formed in a stationary base area. This is particularly true in the case of a monolithic Design of the optical device as a microsystem Advantages.
  • the measuring device has at least two waveguides, each of which forms a closed measuring section, the measuring sections being arranged in such a way that an actual tilting of the optical surface about a first axis and An actual tilting of the optical surface about a second axis, which is orthogonal to the first axis, can be detected by means of a second measuring section.
  • the optical device can be used, for example, to measure tilting of optical surfaces mounted on gimbal joints.
  • an array of micromirrors can be provided, which is intended to achieve an advantageously large fill factor for use in optical systems for lithography.
  • the spring elements are preferably below the micromirror, i.e. H. are arranged on the side of the optical element facing away from the optical surface.
  • spring elements can be provided for each of the two tilting axes and arranged accordingly.
  • four spring elements can be provided, which form a gimbal joint. Two of the spring elements can enable the mirror to be tilted about an
  • the micromirror can be tilted, for example, by actuators designed as piezo layers, which are applied to the spring elements.
  • An additional or alternative possibility of tilting consists in integrating a capacitive actuator, consisting of electrodes, which are each formed on an upper side of a substrate carrying the spring elements and the micromirror and on an underside of the micromirror.
  • the two axes run below the optical surface in a plane that is spaced apart from the rest position of the optical surface and is plane-parallel, in particular in a plane of the at least one spring element.
  • the two axes run in the optical surface. In this way, during tilting, pivoting of the optical surface about a point or axis lying outside the optical surface can be avoided, which may have to be compensated for by a translational movement of the optical surface.
  • a control device with a, preferably closed, control loop is provided in order to set a target tilting of the optical surface by means of the at least one actuator, an actual tilting of the optical surface determined by the measuring device surface is taken into account.
  • the use of the information obtained from measuring the actual tilt to control the tilt of the optical surface to a predetermined target tilt enables particularly precise control and regulation of the actual tilt and thus the effect of the optical surface on incident radiation.
  • a controlled system can be implemented by the control device, with the actual tilt being used to record the current tilt position, i.e. H. the actual tilting is provided.
  • the measurement of the actual tilt is based on the influence of the measuring beam in the closed measuring section, while capacitive and/or piezoresistive sensors are used according to the prior art.
  • the piezoresistive sensors known from the prior art are per se temperature-sensitive and therefore susceptible to high temperature fluctuations.
  • Complex temperature correction methods for compensating for temperature errors are known from the prior art, which require additional temperature sensors and complex calibration.
  • Capacitive sensors can also be disturbed by a plasma environment prevailing in an EUV projection exposure system and are further limited in their sensitivity and thus in their possible uses due to a limited installation space in the optical device.
  • the optical device according to the invention and its preferred design options avoid these disadvantages.
  • control device is set up to correct at least one temperature-induced and/or strain-induced deviation of an actual tilt from a target tilt of the optical surface.
  • the actual tilting can deviate from a target tilting, for example due to temperature changes or expansion. If the control device is set up to correct such deviations, this enables an even more precise effect of the optical surface on incident radiation, since it can be precisely aligned even over longer periods of time.
  • the optical device thereby counteracts drift movements and fluctuations and thus enables long-term stability of the effect of the optical element. Particularly when used in projection exposure systems, such long-term stability can enable increased throughput with consistently high precision, which can lead to economic advantages.
  • the measuring device has a measuring section constructed as a Mach-Zehnder interferometer, which is designed symmetrically.
  • asymmetrical Mach-Zehnder interferometers can be combined with reference Mach-Zehnder interferometers to enable temperature-independent measurements.
  • alternative interferometric structures such as Michelson interferometers, can be provided as measuring sections.
  • the temperature of the optical element and/or the optical surface can be measured by means of a ring resonator integrated in the optical element, in particular near the optical surface. This also makes it possible to directly measure the power of EUV radiation absorbed by the optical surface.
  • optical device it can be provided that several optical elements are provided and the optical elements are designed as micromirrors.
  • the optical elements are all designed as micromirrors, they benefit particularly from high-precision measurement of the actual tilt.
  • the micromirrors can be designed as part of a facet mirror described below, in particular a field facet mirror and/or a pupil facet mirror of a projection exposure system. It can be provided here that an optical surface of an optical element forms a facet of the facet mirror.
  • the optical device is designed as a field facet mirror and / or as a pupil facet mirror, which has a plurality of optical elements that are designed as micromirrors, the optical surfaces being designed as mirror planes, which are each around Two axes that are orthogonal to each other can be tilted.
  • individual field facets of the Field facet mirror can be assigned to differently positioned pupil facets of a pupil facet mirror.
  • an increasingly finer segmentation of the field facets can be provided, whereby the individual segments can be realized by micromirrors, which in turn can be tilted individually.
  • micromirrors can be tilted about two axes and at the same time can dissipate the high thermal loads caused by the EUV radiation, which represents the projection radiation in an EUV lithography system.
  • the optical device is designed as a field facet mirror and/or as a pupil facet mirror, which has a plurality of optical elements, and the optical surfaces are designed as mirror planes that can be tilted about two axes
  • devices of the optical device can be used to measure and control a large number of optical elements .
  • a single radiation source of the optical device can be provided to supply a plurality of measuring sections in a plurality of optical elements. This makes it possible to save costs accordingly.
  • the entire actuator system, sensor system and other mechanical elements, in particular the at least one actuator, the measuring device and the spring element, are located below the optical surface, preferably on the underside of the optical element.
  • the above-described embodiments of the optical device according to the invention enable an advantageously high positioning accuracy of the optical surface as well as an associated low sensitivity of the alignment of the optical surface to disturbances, such as temperature fluctuations.
  • optical device described above and its embodiments have the advantage that the optical sensor system used is designed to be robust against electromagnetic radiation and requires less space compared to interdigital electrodes for capacitive measurements known from the prior art.
  • optical sensor system used is designed to be robust against electromagnetic radiation and requires less space compared to interdigital electrodes for capacitive measurements known from the prior art.
  • multi-sensor fusion which is due to the platform nature of the technology of photonic integrated circuits (PIC technology).
  • PIC technology photonic integrated circuits
  • the use of interference phenomena or resonance phenomena in optical sensors enables the implementation of a sensitive measurement method, which is caused by the leverage of the interference phenomena or resonance phenomena.
  • the invention further relates to a method for measuring an actual tilt of an optical surface with the features mentioned in claim 24.
  • the actual tilting of the optical surface is determined by at least one measuring beam which propagates along a measuring path, with one or more actuators being arranged to influence the tilting of the optical surface.
  • a closed measuring section is formed by at least one waveguide, a measuring beam being coupled into the waveguide in such a way that one or more modes of the measuring beam propagate through the waveguide.
  • the waveguide is arranged in such a way that the measuring beam propagating through the waveguide is influenced by a tilting of the optical surface, the influence on the measuring beam caused by the tilting of the surface being detected and the actual tilting of the surface being determined from this.
  • the method according to the invention offers the advantage that the success of an effect of the at least one actuator on the optical surface can be checked directly by using a mechanical effect, i.e. H. the actual tilt of the optical surface is determined.
  • the information recorded by the method according to the invention enables precise monitoring of the effect of the optical surface on radiation incident on the optical surface.
  • beam deflection can be predicted precisely.
  • optical measurement technology embodied by the waveguide and the measuring beam propagating in the waveguide, also enables contact-free detection of the actual tilt. This can advantageously increase the stability of the optical device or the alignment of the optical surface.
  • the optical surface is tilted by the at least one actuator by up to 30°, in particular by 3° to 30°, relative to a rest position in order to set a target tilting.
  • the at least one actuator is formed by a microelectromechanical system and/or the at least one optical element is formed by a micromirror.
  • Designing the actuator and/or the at least one optical element as a microsystem has the advantage that they particularly benefit from a high-precision measurement of the actual tilting.
  • a deflection of the optical surface by just a few nanometers can lead to a relevant tilting of a micromirror.
  • the method according to the invention uses a non-contact optical measurement a particularly advantageous option.
  • a change in length of the measuring section provided by the waveguide is detected, and the actual tilting of the optical surface is determined from the change in length.
  • distance measurement methods can be used, which can represent a reliable and precise alternative to the direct angle measurement method.
  • the measuring sections are each formed by arms of a Mach-Zehnder interferometer.
  • the arms of the Mach-Zehnder interferometer are formed in the element connected to the optical element, in particular the spring element.
  • a measuring arm is formed by one of the arms and a reference arm of the Mach-Zehnder interferometer is formed by another of the arms.
  • a tilt angle-dependent relative phase position of two measuring beams is brought about during recombination by a power combiner.
  • the fact that the two measuring beams are caused to interfere results in a tilt angle-dependent intensity or intensity pattern, which is measured using the photodetector, for example a CCD camera, and thus represents an evaluable measurement signal.
  • a path length difference of the measurement beam propagating through the waveguide caused by the actual tilting of the optical surface is measured, in particular an interference pattern, in particular a measurement spectrum, of the measurement beam is determined.
  • a measurement of interference patterns and/or measuring spectra of the measuring beam can be used. If the path length difference is functionally determined by the actual tilt of the optical surface, an analysis of the interference pattern and/or the measurement spectrum allows a particularly precise determination of the actual tilt.
  • the actual tilting causes a path length difference of the measuring beam
  • the path length difference of the measuring beam causes an interference pattern, in particular a measuring spectrum of the measuring beam, which is analyzed.
  • the actual tilt is concluded, taking into account the functional relationships between tilting, path length difference and interference pattern, in particular measurement spectrum.
  • a change in length of the waveguide is determined from a phase of the measuring beam.
  • the measurement of the change in length of the waveguide can in turn be attributed to an interference phenomenon, which enables a particularly precise measurement of the change in length.
  • the respective actual tilting is determined from the change in length of several waveguides at different depths of a spring element, by which the optical surface is held.
  • the respective actual tilting is determined from the change in length of several waveguides at different depths of the spring element
  • the expansion of the spring element at the different depths and thus its deflection can be deduced from a comparison of the changes in length in the different depths of the spring element.
  • the deflection of the spring element can in turn be used to determine the actual tilting of the optical surface, which is held by the spring element.
  • the spring element represents the component of the optical device with the greatest deformation. If the measuring section is integrated directly into or on the spring element, an advantageously strong signal can be achieved and direct feedback can be provided for controlling the spring element.
  • At least one of the waveguides is arranged in a strain-neutral plane of the spring element and at least one of the waveguides is arranged in or on the spring element in such a way that the length of the waveguide increases when the optical surface is tilted , especially if an intended tilt (target tilt) is set, changes.
  • the arrangement of at least one of the waveguides in the expansion-neutral plane of the spring element enables the separation of those expansions of the spring element that lead to a tilting of the optical surface from those expansions of the spring element that are due to other causes.
  • a temperature-related expansion of the spring element affects the expansion-neutral level of the spring element to the same extent as the other levels of the spring element.
  • a deflection of the spring element does not cause any expansion in the expansion-neutral plane.
  • all waveguides are arranged in a single or common plane, with only a region in which the waveguide forming the measuring arm is arranged bending significantly and in particular being a flexible region of the spring element.
  • a region of the waveguide forming the reference arm can be arranged in such a way that it does not undergo any bending, or in particular is a rigid region of the optical element.
  • a measuring radiation is divided into at least two measuring beams and the measuring beams are each coupled into a waveguide forming a measuring section, the measuring beams being brought together again after propagation through the respective waveguides, and the superimposed measuring beams , in particular the power of the superimposed measuring beams, are recorded, in particular detected with a photodetector, in order to determine an actual tilt of the optical surface.
  • a division of the measuring radiation into at least two measuring beams, which are brought together and superimposed after each passing through the measuring path assigned to them, enables the direct formation of interference phenomena, which are caused by different path length changes of the different parameters of the measuring radiation or the different measuring beams.
  • the change in the interference phenomena observed in this way can allow conclusions to be drawn about the actual tilting.
  • a photodetector is particularly suitable for detecting interference patterns, which manifest themselves as intensity patterns, in a simple and cost-effective manner in real time.
  • devices for detecting the measuring beams are replaced by decoupling elements and the measuring beam is coupled into an optical waveguide, preferably a glass fiber.
  • the measuring beam is then detected using a radiation measuring device that is spatially separated from the measuring section, in particular using a photodiode and/or a CCD camera.
  • a multiplexing device can be provided which is set up for spectral and/or temporal multiplexing in order to enable reading out of several measurement sections, preferably more than 100 measurement sections, via a single optical waveguide and/or via a single photodiode.
  • a first measuring beam in a first measuring section passes through an area which is at the Tilting of the optical surface is deformed, in particular through a flexible region of the spring element, with a second measuring beam in a second measuring section through a region which is deformed or not deformed in a manner different from the first region when the optical surface is tilted, is guided, the measuring beams preferably being guided within a common plane.
  • a first measuring beam is guided in a first measuring section through an area which is deformed when the optical surface is tilted, in particular through a flexible area of the spring element, with a second measuring beam in a second measuring section is guided through an area which remains rigid or is not deformed when the optical surface is tilted, in particular through a rigid area of the optical element, the measuring beams preferably being guided within a common plane.
  • a degree of deformation of the deformable region can be determined, since only one of the two waveguides is affected by the deformation and therefore experiences a change in length, for example.
  • An interference pattern of the measuring beams from the respective waveguides therefore changes with the degree of deformation of the deformable region.
  • the at least one waveguide is arranged and set up in such a way that the waveguide is brought closer to or removed from a reference region located in the immediate vicinity of the waveguide by tilting the optical surface in such a way that the Reference range an evanescent field emerging from the waveguide is influenced, and the influence is measured and from this the actual tilt of the optical surface is determined.
  • evanescent fields to measure the actual tilt has the advantage that interactions of the reference area with the evanescent field are highly distance-dependent. This allows distances between the waveguide and the reference region to be determined on very small scales, for example in the nanometer range. This enables a highly precise determination of the actual tilt, particularly when the optical element is designed as a micromirror.
  • the actual tilting of the optical surface relative to the reference area is determined from an interference pattern of the measuring beams, and / or the actual tilting of the optical surface from a Transmission of the measuring beam is determined.
  • an interference pattern and/or a transmission of the measuring radiation can be used as a readout signal.
  • Such signals can be analyzed and evaluated in a known and reliable manner.
  • An advantageous embodiment of the method can include one or more of the following steps: the coherent measurement radiation is coupled from an integrated radiation source or an external radiation source into a supplying waveguide; The light is divided into at least two closed measuring sections via a power divider, each of which is formed by a waveguide, the two measuring sections being designed as two arms of a Mach-Zehnder interferometer; the measuring beam propagates through the arm realized by the waveguide and thereby accumulates a phase which is determined according to the product of a free-space propagation constant, an effective mode index and a physical length of the waveguide; the measurement beams from the two arms of the Mach-Zehnder interferometer are recombined into a single waveguide by a power combiner; the power of the superimposed signal is detected using a photodetector.
  • the invention further relates to a lithography system with the features mentioned in claim 35.
  • the lithography system according to the invention in particular a projection exposure system for semiconductor lithography, comprises an illumination system with a radiation source and an optics which has at least one optical element.
  • at least one optical device according to the invention is provided, wherein at least one of the optical elements is an optical element of the at least one optical device according to the invention and / or at least one of the optical elements has an optical surface, the actual tilting of which is carried out using a method according to the invention is or is determined.
  • the lithography system according to the invention enables particularly reliable and precise operation through the precise measurement or control of the alignment of the individual optical surfaces of the optical elements.
  • the lithography system when the information obtained by measuring the actual tilt is fed into at least one control loop that controls the actuators for aligning or tilting the optical surface, the lithography system is operated with high long-term stability and thus high throughput enabled.
  • optical sensors can be provided, which are/are integrated wholly or partially in or on a movable element of the micromirror, are in contact with it and/or between the connected element of the micromirror and an underlying substrate or a base area are arranged.
  • the optical sensor which can be part of the measuring device, is set up to cause the measuring beam to cause optical interference.
  • the actual tilting of the micromirror is realized by measuring the translation or deformation of the micromirror itself or a movable element connected to the micromirror based on the principle of optical interference.
  • Figure 1 shows an EUV projection exposure system in a meridional section
  • Figure 2 shows a DUV projection exposure system
  • Figure 3 shows a schematic representation of a possible embodiment of the optical device according to the invention
  • Figure 4 shows a schematic representation of a possible embodiment of the optical device according to the invention as a field facet mirror
  • Figure 5 shows a schematic representation of a section through a part of a further possible embodiment of the optical device
  • Figure 6 is a schematic representation of a part of the embodiment of the optical device according to Figure 5 in an upwardly deflected state
  • Figure 7 is a schematic representation of a part of the embodiment of the optical device according to Figure 5 in a downwardly deflected state
  • Figure 8 is a schematic representation of a top view of a part of the embodiment of the optical device according to Figure 5;
  • Figure 9 is a schematic representation of part of a further possible embodiment of the optical device according to the invention.
  • Figure 10 is a schematic representation of a modification of the embodiment according to Figure 9;
  • Figure 11 is a schematic representation of part of a further possible embodiment of the optical device according to the invention.
  • Figure 12 is a schematic representation of an enlarged section from Figure 11;
  • Figure 13 shows a block diagram-like representation of the method according to the invention.
  • Figure 14 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the optical device according to the invention.
  • Figure 15 is a schematic representation of a possible arrangement of two measuring sections.
  • An illumination system 101 of the EUV projection exposure system 100 has, in addition to a radiation source 102, illumination optics 103 for illuminating an object field 104 in an object plane 105.
  • a reticle 106 arranged in the object field 104 is exposed.
  • the reticle 106 is held by a reticle holder 107.
  • the reticle holder 107 can be displaced in particular in a scanning direction via a reticle displacement drive 108.
  • a Cartesian xyz coordinate system is shown in Figure 1 for explanation purposes.
  • the x-direction runs vertically into the drawing plane.
  • the y-direction is horizontal and the z-direction is vertical.
  • the scanning direction in Figure 1 runs along the y-direction.
  • the z direction runs perpendicular to the object plane 105.
  • the EUV projection exposure system 100 includes projection optics 109.
  • the projection optics 109 is used to image the object field 104 into an image field 110 in an image plane 111.
  • the image plane 111 runs parallel to the object plane 105. Alternatively, there is also an angle between the object plane that is different from 0° 105 and the image plane 111 possible.
  • a structure on the reticle 106 is imaged on a light-sensitive layer of a wafer 112 arranged in the area of the image field 110 in the image plane 111.
  • the wafer 1 12 is held by a wafer holder 113.
  • the wafer holder 113 can be displaced in particular along the y direction via a wafer displacement drive 114.
  • the displacement, on the one hand, of the reticle 106 via the reticle displacement drive 108 and, on the other hand, of the wafer 112 via the wafer displacement drive 114 can take place in synchronization with one another.
  • the radiation source 102 is an EUV radiation source.
  • the radiation source 102 emits in particular EUV radiation 115, which is also referred to below as useful radiation or illumination radiation.
  • the useful radiation 115 in particular has a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm.
  • the radiation source 102 can be a plasma source, for example an LPP source (“Laser Produced Plasma”) or a DPP source (“Gas Discharged Produced Plasma”), plasma produced by gas discharge. It can also be a synchrotron-based radiation source.
  • the radiation source 102 can be a free electron laser (FEL).
  • the illumination radiation 115 which emanates from the radiation source 102, is focused by a collector 116.
  • the collector 116 can be a collector with one or more ellipsoidal and/or hyperboloid reflection surfaces.
  • the at least one reflection surface of the collector 116 can be in grazing incidence ("Grazing Incidence", Eq.), i.e. with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence ("Normal Incidence", NI), i.e. with angles of incidence smaller than 45° the lighting radiation 115 is applied.
  • the collector 116 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation 115 and on the other hand to suppress false light.
  • the intermediate focus plane 117 can represent a separation between a radiation source module, having the radiation source 102 and the collector 116, and the illumination optics 103.
  • the illumination optics 103 comprises a deflection mirror 118 and, downstream of this in the beam path, a first facet mirror 119.
  • the deflection mirror 118 can be a flat deflection mirror or alternatively a mirror with an effect that influences the bundle beyond the pure deflection effect.
  • the deflection mirror 1 18 can be designed as a spectral filter which separates a useful light wavelength of the illumination radiation 115 from false light of a wavelength that deviates from this.
  • the first facet mirror 119 is arranged in a plane of the illumination optics 103 that is optically conjugate to the object plane 105 as a field plane, it is also referred to as a field facet mirror.
  • the first facet mirror 119 comprises a large number of individual first facets 120, which are also referred to below as field facets. Some of these facets 120 are shown in FIG. 1 only as examples.
  • the first facets 120 can be designed as macroscopic facets, in particular as rectangular facets or as facets with an arcuate or part-circle edge contour.
  • the first facets 120 can be designed as flat facets or alternatively as convex or concave curved facets.
  • the first facets 120 themselves can also each be composed of a large number of individual mirrors, in particular a large number of micromirrors.
  • the first facet mirror 119 can in particular be designed as a microelectromechanical system (MEMS system).
  • MEMS system microelectromechanical system
  • the illumination radiation 115 runs horizontally, i.e. along the y-direction.
  • Facet mirror 121 If the second facet mirror 121 is in a pupil plane Illumination optics 103 is arranged, this is also referred to as a pupil facet mirror.
  • the second facet mirror 121 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the illumination optics 103.
  • the combination of the first facet mirror 119 and the second facet mirror 121 is also referred to as a specular reflector. Specular reflectors are known from US 2006/0132747 A1, EP 1 614 008 B1 and US 6,573,978.
  • the second facet mirror 121 comprises a plurality of second facets 122.
  • the second facets 122 are also referred to as pupil facets.
  • the second facets 122 can also be macroscopic facets, which can have, for example, round, rectangular or even hexagonal edges, or alternatively they can be facets composed of micromirrors. In this regard, reference is also made to DE 10 2008 009 600 A1.
  • the second facets 122 can have flat or alternatively convex or concave curved reflection surfaces.
  • the lighting optics 103 thus forms a double faceted system.
  • This basic principle is also known as the fly's eye integrator.
  • the second facet mirror 121 may be advantageous not to arrange the second facet mirror 121 exactly in a plane that is optically conjugate to a pupil plane of the projection optics 109.
  • the second facet mirror 121 is the last beam-forming mirror or actually the last mirror for the illumination radiation 115 in the beam path in front of the object field 104.
  • a transmission optics can be arranged in the beam path between the second facet mirror 121 and the object field 104, which contributes in particular to the imaging of the first facets 120 into the object field 104.
  • the transmission optics can have exactly one mirror, but alternatively also two or more mirrors, which are arranged one behind the other in the beam path of the illumination optics 103.
  • the transmission optics can in particular comprise one or two mirrors for perpendicular incidence (NL mirror, "normal incidence” mirror) and/or one or two mirrors for grazing incidence (Gl mirror, "gracing incidence” mirror).
  • the illumination optics 103 has exactly three mirrors after the collector 116, namely the deflection mirror 118, the field facet mirror 119 and the pupil facet mirror 121.
  • the deflection mirror 1 18 can also be omitted, as follows that the lighting optics 103 after the collector 1 16 can then have exactly two mirrors, namely the first facet mirror 119 and the second facet mirror 121.
  • the image of the first facets 120 by means of the second facets 122 or with the second facets 122 and a transmission optics into the object plane 105 is generally only an approximate image.
  • the projection optics 109 comprises a plurality of mirrors Mi, which are numbered consecutively according to their arrangement in the beam path of the EUV projection exposure system 100.
  • the projection optics 109 comprises six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible.
  • the penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illumination radiation 115.
  • the projection optics 109 are double-obscured optics.
  • the projection optics 109 has an image-side numerical aperture that is larger than 0.5 and which can also be larger than 0.6 and which can be, for example, 0.7 or 0.75.
  • Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without an axis of rotational symmetry.
  • the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one axis of rotational symmetry of the reflection surface shape.
  • the mirrors Mi just like the mirrors of the lighting optics 103, can have highly reflective coatings for the lighting radiation 115. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.
  • the projection optics 109 has a large object image offset in the y direction between a y coordinate of a center of the object field 104 and a y coordinate of the center of the image field 1 10.
  • This object image offset in the y direction can be approximately as large as a z-distance between the object plane 105 and the image plane 111.
  • the projection optics 109 can in particular be anamorphic. In particular, it has different imaging scales ßx, ßy in the x and y directions.
  • a positive magnification ß means an image without image reversal.
  • a negative sign for the image scale ß means an image with image reversal.
  • the projection optics 109 thus leads to a reduction in the x-direction, that is to say in the direction perpendicular to the scanning direction, in a ratio of 4:1.
  • the projection optics 109 leads to a reduction of 8:1 in the y direction, that is to say in the scanning direction.
  • Other image scales are also possible. Image scales of the same sign and absolutely the same in the x and y directions, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.
  • the number of intermediate image planes in the x and y directions in the beam path between the object field 104 and the image field 110 can be the same or, depending on the design of the projection optics 109, can be different. Examples of projection optics with different numbers of such intermediate images in the x and y directions are known from US 2018/0074303 A1.
  • One of the pupil facets 122 is assigned to exactly one of the field facets 120 to form an illumination channel for illuminating the object field 104. This can in particular result in lighting based on Köhler's principle.
  • the far field is broken down into a large number of object fields 104 using the field facets 120.
  • the field facets 120 generate a plurality of images of the intermediate focus on the pupil facets 122 assigned to them.
  • the field facets 120 are each imaged onto the reticle 106 by an assigned pupil facet 122, superimposed on one another, in order to illuminate the object field 104.
  • the illumination of the object field 104 is in particular as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%. Field uniformity can be achieved by overlaying different lighting channels.
  • the illumination of the entrance pupil of the projection optics 109 can be geometrically defined by an arrangement of the pupil facets.
  • the intensity distribution in the entrance pupil of the projection optics 109 can be adjusted. This intensity distribution is also referred to as the lighting setting.
  • a likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 103 can be achieved by redistributing the illumination channels.
  • the projection optics 109 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. It can also be inaccessible.
  • the entrance pupil of the projection optics 109 cannot regularly be illuminated precisely with the pupil facet mirror 121.
  • the aperture rays often do not intersect at a single point.
  • an area can be found in which the pair-determined Distance between the aperture beams becomes minimal.
  • This surface represents the entrance pupil or a surface conjugate to it in local space. In particular, this surface shows a finite curvature.
  • the projection optics 109 have different positions of the entrance pupil for the tangential and sagittal beam paths.
  • an imaging element in particular an optical component of the transmission optics, should be provided between the second facet mirror 121 and the reticle 106. With the help of this optical component, the different positions of the tangential entrance pupil and the sagittal entrance pupil can be taken into account.
  • the pupil facet mirror 121 is arranged in a surface conjugate to the entrance pupil of the projection optics 109.
  • the first field facet mirror 119 is tilted relative to the object plane 105.
  • the first facet mirror 119 is arranged tilted to an arrangement plane that is defined by the deflection mirror 1 18.
  • the first facet mirror 119 is arranged tilted to an arrangement plane that is defined by the second facet mirror 121.
  • the DUV projection exposure system 200 has an illumination system 201, a device called reticle stage 202 for receiving and exact positioning of a reticle 203, through which the later structures on a wafer 204 are determined, a wafer holder 205 for holding, moving and exact positioning of the wafer 204 and an imaging device, namely a projection optics 206, with a plurality of optical elements, in particular lenses 207, which are held via mounts 208 in a lens housing 209 of the projection optics 206.
  • an illumination system 201 a device called reticle stage 202 for receiving and exact positioning of a reticle 203, through which the later structures on a wafer 204 are determined
  • a wafer holder 205 for holding, moving and exact positioning of the wafer 204
  • an imaging device namely a projection optics 206, with a plurality of optical elements, in particular lenses 207, which are held via mounts 208 in a lens housing 209 of the projection optics 206.
  • various refractive, diffractive and/or reflective optical elements including mirrors, prisms, end plates and the like, can be provided.
  • the basic operating principle of the DUV projection exposure system 200 provides that the structures introduced into the reticle 203 are imaged onto the wafer 204.
  • the illumination system 201 provides a projection beam 210 in the form of electromagnetic radiation required for imaging the reticle 203 onto the wafer 204.
  • a laser, a plasma source or the like can be used as the source for this radiation.
  • the radiation is shaped in the illumination system 201 via optical elements so that the projection beam 210 has the desired properties in terms of diameter, polarization, shape of the wavefront and the like when it hits the reticle 203.
  • An image of the reticle 203 is generated by the projection beam 210 and by the projection optics 206 transferred to the wafer 204 in a correspondingly reduced size.
  • the reticle 203 and the wafer 204 can be moved synchronously, so that areas of the reticle 203 are imaged onto corresponding areas of the wafer 204 practically continuously during a so-called scanning process.
  • an air gap between the last lens 207 and the wafer 204 can be replaced by a liquid medium which has a refractive index greater than 1.0.
  • the liquid medium can be, for example, highly pure water.
  • Such a setup is also known as immersion lithography and has increased photolithographic resolution.
  • the use of the invention is not limited to use in projection exposure systems 100, 200, in particular not with the structure described.
  • the invention is suitable for any lithography system, but in particular for projection exposure systems, with the structure described.
  • the invention is also suitable for EUV projection exposure systems which have a smaller image-side numerical aperture than that described in connection with Figure 1.
  • the invention is also suitable for EUV projection exposure systems which have an image-side numerical aperture of 0.25 to 0.5, preferably 0.3 to 0.4, particularly preferably 0.33.
  • the invention and the following exemplary embodiments are not to be understood as being limited to a specific design.
  • the following figures represent the invention merely as an example and in a highly schematized manner.
  • Figure 3 shows a perspective schematic representation of a possible embodiment of an optical device 1, in particular for a lithography system.
  • the lithography system can in particular be a projection exposure system 100, 200 for semiconductor lithography.
  • the optical device 1 has at least one optical element 2 with at least one optical surface 3. Furthermore, the optical device 1 has one, preferably several, actuators 4 in order to tilt the optical surface 3 of the optical element 2.
  • the optical device 1 further comprises a measuring device 5 in order to detect a tilting of the optical surface 3 from a rest position.
  • the measuring device 5 has at least one waveguide 6, which forms a closed measuring section 7, the waveguide 6 being set up for coupling and propagating one or more modes of a measuring beam 8.
  • the waveguide 6 is arranged in such a way that a tilting of the optical surface 3 influences the measuring beam 8 propagating through the waveguide s, the measuring device 5 being set up to detect an influence on the measuring beam 8 caused by the tilting of the surface 3.
  • a radiation source 9 is preferably provided for forming a, preferably coherent, measuring radiation which forms the measuring beam 8.
  • the radiation source 9 is part of the optical device 1.
  • the measuring radiation can also be provided by an external radiation source 9.
  • the radiation source 9 is preferably designed to be monolithically integrated into the optical device 1.
  • the waveguide 6 is preferably set up to propagate one or more modes of a coherent measuring beam 8.
  • Figure 3 shows an exemplary embodiment of the optical device 1, in which the at least one actuator 4 is preferably designed as a micromechanical system and the at least one optical element 2 is designed as a micromirror 2a.
  • Embodiments can preferably be provided in which the at least one optical element 2 is designed as a micromirror 2a of a facet mirror, in particular a field facet mirror or a pupil facet mirror, in particular the field facet mirror 119 or the pupil facet mirror 121 of Figure 1.
  • the at least one actuator 4 is designed to be monolithically integrated as a micromechanical system and the radiation source 9, also not shown in FIG. 4.
  • micromirror 2a is provided with the reference numbers 120 and 122, respectively.
  • At least one actuator 4 is designed as a micromechanical system and/or the at least one optical element 2 is monolithically integrated as a micromirror 2a and/or the radiation source 9.
  • the at least one waveguide 6 is preferably arranged such that the actual tilting of the optical surface 3 can be determined by measuring the deformation of an element 10 connected to the optical element 2.
  • the measuring section 7 is preferably at least partially arranged in the element 10 connected to the optical element 2.
  • the connected element 10 is preferably designed as a spring element 11, to which the optical element 2 is connected or on which the optical element 2 is arranged.
  • the connected element 10 is a spring element 11, with which the optical element 2 can be connected indirectly, e.g. B. is connected via a further intermediate element or on which the optical element 2 is formed directly.
  • the measuring device 5 has a path length measuring device 12 for detecting a change in length of the measuring section 7 provided by the waveguide. Furthermore, the measuring device 5 is set up to determine the actual tilting of the optical surface 3 from the change in length.
  • the path length measuring device 12 preferably has at least one grating device for the measuring radiation, wherein in the exemplary embodiment shown the at least one grating device is preferably designed as a fiber Bragg grating 13.
  • a control device 14 with a, preferably closed, control loop is provided in order to set a target tilting of the optical surface 3 by means of the actuators 4, taking into account an actual tilting of the optical surface 3 determined by the measuring device 5 is.
  • the connection between the control device 14, the measuring device 5 and the actuators 4 is shown by dashed lines.
  • the measuring device 5 preferably has at least two waveguides 6, each of which forms a closed measuring section 7, the measuring sections 7 being arranged in such a way that an actual tilting of the optical surface 3 by one is achieved by means of a first measuring section 7a first axis 15 and by means of a second measuring section 7b an actual tilting of the optical surface 3 about a second axis 16, which is orthogonal to the first axis 15, can be detected.
  • the two axes 15, 16 run under the optical surface 3 in a plane of the spring elements 11.
  • the plane of the spring elements 11, in which the two axes 15, 16 run, is spaced apart and arranged plane-parallel to the rest position of the optical surface 3.
  • the axes 15 and 16 are only indicated in the middle of the optical device 1. In fact, the axes 15, 16 run as virtual axes in both directions to infinity.
  • Figure 4 shows a schematic representation of a possible embodiment of the optical device 1 as a field facet mirror 119 and / or as a pupil facet mirror 121, which has a plurality of optical elements 2, which are designed as micromirrors 2a, the optical surfaces 3 being designed as mirror planes, which each can be tilted about two mutually orthogonal axes.
  • FIG 4 thus shows an exemplary embodiment in which the plurality of optical elements 2 of the optical device 1 are designed as micromirrors 2a.
  • Figure 5 shows a schematic representation of a section through a part of a further possible embodiment of the optical device 1.
  • the measuring device 5 preferably has several (two are shown) waveguides 6.
  • the waveguides 6 each form a closed measuring section 7, with at least two of the waveguides 6 being formed or extending at different or different depths of the spring element 11.
  • the waveguides 6 are thus arranged in the spring element 11 offset from one another in the depth direction.
  • the actuator 4 is designed as a piezoelectric layer and a voltage source 17 is provided and set up to supply the actuator 4 with an electrical voltage.
  • Figure 6 shows a schematic representation of a part of the embodiment of the optical device 1 according to Figure 5 in a state deflected upwards or towards the optical element 2.
  • Figure ß at least the spring element 11 is deflected upwards.
  • the deflection results from a corresponding control of the actuator(s) 4, whereby a desired target tilting of the optical surface 3 is set or, in general, a tilting of the optical surface 3 is to be achieved.
  • the representation according to FIG. 5 shows a rest position of the optical surface 3 or the spring element 11. In this rest position it is preferably provided that the two waveguides have an identical length.
  • At least one of the waveguides 6 is arranged in a strain-neutral plane 19 of the spring element 11 and at least one of the waveguides 6 is arranged in or on the spring element 11 in such a way that the length of the waveguide 6 increases when the optical one is tilted Surface 3 changes or the length of the waveguide 6 is changed compared to a rest position when a target tilt of the optical surface 3 is set or an actual tilt is achieved.
  • the expansion-neutral plane 19 runs centrally in the depth direction in the spring element 11, so that the correspondingly arranged waveguide 6 is also preferably arranged centrally (in the depth direction) in the spring element 11.
  • Figure 7 shows a schematic representation according to Figure 6 in a downwardly deflected state.
  • the actuator 4 designed as a piezo layer also has a plane, which is shown as a dashed line in Figures 6 and 7 and in which a measuring section 7 could be arranged.
  • the embodiment according to Figures 5, 6 and 7 therefore shows an arrangement of the at least one waveguide 6 such that the actual tilting of the optical surface 3 is determined by measuring the deformation or the tilting or the bending of a waveguide connected to the optical element 2 Elementsl O, in this case the spring element 11, can be determined.
  • the at least one waveguide 6 can also be arranged in such a way that the actual tilting of the optical surface 3 can be self-determined by measuring the deformation or the tilting or the bending of the optical element 2.
  • the measuring section 7 is arranged in the element 10 connected to the optical element 2, in this case the spring element 11.
  • the measuring section 7 can preferably be arranged at least partially in and/or on the optical element 2.
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a top view of a part of the embodiment of the optical device 1 according to FIG. 5.
  • the waveguide 6, which forms the closed measuring section 7, is designed to be meandering in the exemplary embodiment shown in FIG.
  • the straight sections of the meandering loops of the waveguide 6 run along the direction of the greatest deformation of the spring element 11.
  • the loops of the waveguide 6 shown in FIG. 8 can just as easily be arranged in the expansion-neutral plane 19 of the spring element 11. 8, it is preferably provided that, as shown in FIGS.
  • the (preferably two) waveguides 6 are arranged such that one of the waveguides 6 runs in the expansion-neutral plane 19 of the spring element 11 and the other Waveguide 6 is arranged in or on the spring element 11 in such a way that the length of the waveguide 6 changes when the optical surface 3 is tilted. All waveguides 6 can preferably be arranged in a meandering manner.
  • the waveguide s which forms the closed measuring section 7, which runs in the expansion-neutral plane 19 of the spring element 11, can be used for a reference measurement, the result of which is then compared with the measurement result of the closed measuring section 7 of the waveguide 6 or the waveguide 6 does not run in the expansion-neutral plane 19.
  • Figure 9 shows a schematic representation of part of a further possible embodiment of the optical device 1.
  • the path length measuring device 12 is included set up to divide the preferably coherent measurement radiation into at least two measurement beams 8 and to cause them to interfere.
  • the path length measuring device 12 is set up to divide the preferably coherent measuring radiation into at least two measuring beams 8 and to generate a measuring spectrum of the measuring radiation.
  • the path length measuring device 12 has a power divider 21, which is set up and arranged to divide the measuring radiation formed by the radiation source 9 into at least two measuring beams 8 and to couple the measuring beams 8 into a waveguide s forming a measuring section 7, wherein the path length measuring device 12 has a power combiner 22, which is set up and arranged to bring the measuring beams 8 together again after their propagation through the respective waveguides.
  • the measuring device 5 is set up to detect the superimposed measuring beams 8.
  • Figure 10 shows a schematic representation of a modification of the embodiment according to Figure 9.
  • one of the two waveguides 6 or one of the two measuring sections 7 is arranged to meander over the spring element 11.
  • a similar arrangement of the waveguide 6 or the measuring section 7 is also shown in FIG.
  • the measuring device 5 is designed as a preferably integrated photonic circuit which has a Mach-Zehnder interferometer.
  • the measuring device 5 has a Mach-Zehnder interferometer, in which one arm of the Mach-Zehnder interferometer undergoes a change in length and is therefore designed as a measuring arm.
  • the other arm shown on the right in Figure 9, is static and therefore designed as a reference arm.
  • the waveguide 6 forming the measuring arm is at least partially integrated on the left side of FIG. 9 in a deforming part of the spring element 11.
  • the static reference arm on the other hand, is integrated in a rigid area of the optical device 1, possibly also in the neutral plane 19 of the spring element 11.
  • FIG. 10 shows a special embodiment of FIG.
  • Figure 11 shows a schematic representation of part of another possible embodiment Optical device 1.
  • At least one waveguide 6 is arranged and set up in such a way that the waveguide 6 approaches or moves away from a reference region 23 located in the immediate vicinity of the waveguide 6 through an actual tilting of the optical surface 3 removing that the reference region 23 influences an evanescent field 24 emerging from the waveguide 6 (see FIG. 12), and the measuring device 5 is set up to measure the influence.
  • the measuring device 5 is set up to determine the actual tilting of the waveguide 6 from an interference pattern of the measuring beam 8 or the measuring beams 8 and/or the actual tilting of the waveguide 6 from a transmittance of the measuring beam 8 and/or the to determine measurement radiation.
  • the at least one waveguide 6 is arranged on an element 10 connected to the optical element, in the present case on the actuator 4, and the at least one reference region 24 is stationary.
  • the at least one waveguide s is arranged on the optical element 2 and/or the at least one waveguide 6 is arranged on another connected element, in particular the spring element 11.
  • the at least one reference area 24 is stationary.
  • the reference region 23 is further arranged on a stationary base region 25, for example a substrate.
  • the at least one reference region 23 is arranged on the optical element 2 and/or the at least one reference region 23 is arranged on the connected element 10, in particular the spring element 11 or the actuator 4, is arranged and the at least one waveguide 6 is arranged in a stationary manner.
  • the at least one waveguide s is arranged such that the actual tilting of the optical surface 3 can be determined by measuring the translation of the element 10 connected to the optical element 2.
  • the at least one waveguide 6 can be arranged on the optical element 2, so that the actual tilting of the optical surface 3 can be determined by measuring the translation of the optical element 2.
  • the measuring section 7 is at least partially arranged on the element 10 connected to the optical element 2. In an alternative embodiment it is provided that the measuring section 7 is at least partially arranged on the optical element 2.
  • Figure 12 shows an enlarged view of a section from Figure 11.
  • FIG. 12 shows how the evanescent field 24, which emerges from the waveguide s, can interact with the reference region 23 in the immediate vicinity of the waveguide 6. Due to the rapid decay of the evanescent field 24 with increasing distance from the waveguide 6, an arrangement of the reference region 23 in the immediate vicinity of the waveguide 6 is advantageous, whereby a high spatial resolution can be achieved.
  • the components can be designed as integrated photonic components.
  • the at least one waveguide 6 can be designed as a dielectric single-mode waveguide.
  • the power divider 21 and/or the power combiner 22 can be designed as a multimode interference coupler.
  • the radiation source 9 can be designed as a laser.
  • decoupling structures for vertical coupling of the light for example grating couplers or prism couplers, can be provided.
  • the above-described components can be formed by photonic integrated circuit (PIC) semiconductor manufacturing processes.
  • the at least one waveguide s made of silicon can be structured on a silicon-on-insulator (SOI) wafer.
  • waveguides 6 made of silicon nitrite can be formed on SOI substrates or waveguides from the III-V semiconductor class on corresponding substrates.
  • SOI-PIC technology can preferably be provided.
  • the radiation source 9 can preferably be integrated into a photonic level as a laser in a wafer-level process, for example by transfer printing and/or a flip-chip bonding process.
  • external radiation sources 9 that are not integrated on a chip of the optical device 1 can be used.
  • the measuring radiation from such an external radiation source 9 is then preferably divided into measuring beams 8 via an integrated distribution network or distributed to the respective measuring sections 7.
  • the external measuring radiation is preferably supplied from an underside of a stationary base region, in particular the base region 25 or the substrate forming the base region 25, in order to ensure a high fill factor when used in a field facet mirror 119 and/or a pupil facet mirror 121.
  • the use of a transparent substrate and/or the formation of holes or bores in the substrate can preferably be provided.
  • Alternatively or additionally, coupling of the measuring radiation from an edge of the optical device 1 into the optical device 1 and/or into the measuring section 7 can be provided.
  • the spring element 11 is preferably designed as a silicon membrane.
  • the effective refractive index of the optical mode of the measuring beam 8, which propagates in the waveguide 6, which is preferably designed as a silicon membrane, depends on a distance between the waveguide 6 and the reference region 23, the reference region 23 being a silicon block can be trained. From Figure 12 it can be seen that the described change in the mode index is caused by the evanescent portion of the electric field of the measuring beam 8 overlapping with the reference region 23, in particular with the silicon block.
  • a grid of waveguides 6 can be provided in order to ensure a high spatial resolution over a sufficiently large measuring range.
  • the individual waveguides 6 in FIG. 11 assume different distances from the reference region 23, so that when the deflection changes, one of the waveguides 6 is always arranged at an optimal measuring distance from the reference region 23.
  • free-beam propagation of the measuring beam 8 can advantageously be dispensed with.
  • the embodiments of the optical device 1 shown in Figures 3 to 12 are particularly suitable for carrying out a method for measuring the actual tilting of the optical surface 3 of the optical element 2.
  • Figure 13 shows a block diagram-like representation of a possible embodiment of a method for measuring an actual tilt of the optical surface 3 of the optical element 2.
  • the actual tilting of the optical surface 3 of the optical element 2 is determined by the at least one measuring beam 8, which propagates along the measuring section 7, with the one or more actuators 4 being arranged in order to influence the tilting of the optical surface 3.
  • a closed measuring section 7 is formed by at least one waveguide, the measuring beam 8 being coupled into the waveguide 6 in such a way that one or more modes of the measuring beam 8 propagate through the waveguide 6.
  • the waveguide 6 is arranged in such a way that the measuring beam 8 propagating through the waveguide 6 is influenced by a tilting of the optical surface 3, the influence on the measuring beam 8 caused by the tilting of the optical surface 3 being detected and the actual tilting of the measuring beam 8 being determined from this optical surface 3 is determined.
  • the process according to the invention can preferably be carried out as follows.
  • the closed measuring section 7 is formed by the at least one waveguide 6.
  • the one or more actuators 4 are arranged in an arrangement block 31 in order to influence the tilting of the optical surface 3.
  • the waveguide 6 is arranged in such a way that the measuring beam 8 propagating through the waveguide s is influenced by a tilt of the optical surface 3.
  • the measuring beam 8 is coupled into the waveguide 6 in such a way that one or more modes of the measuring beam 8 propagate through the waveguide s.
  • the measuring beam 8 propagating through the waveguide s is influenced by the tilting of the optical surface 3.
  • the influence on the measuring beam 8 caused by the tilting of the optical surface 3 is recorded in a detection block 34.
  • a determination block 35 the actual tilting of the optical surface 3 is determined from the detected influence.
  • the actual tilting of the optical surface 3 is determined by the at least one measuring beam 8, which propagates along the measuring section 7.
  • the at least one actuator 4 is formed by a microelectromechanical system and/or the at least one optical element 2 is formed by a micromirror 2a.
  • the actual tilting of the optical surface 3 causes a change in length of the measuring section 7 provided by the waveguide 6.
  • the detection block 34 it can be provided that the change in length through the Waveguide 6 provided measuring section 7 is recorded.
  • the determination block 35 it can preferably be provided that the actual tilting of the optical surface 3 is determined from the change in length.
  • the detection block 34 it can preferably be provided that a path length difference of the measuring beam 8 propagating through the waveguide s, which is caused by the actual tilting of the optical surface 3, is measured.
  • a path length difference of the measuring beam 8 propagating through the waveguide s, which is caused by the actual tilting of the optical surface 3, is measured.
  • an interference pattern, in particular the measurement spectrum, of the measurement beam 8 is determined.
  • the change in length of the waveguide 6 is determined from a phase of the measuring beam 8.
  • the measuring section block 30 it can preferably be provided that two or more waveguides 6 are arranged in a spring element 11 and the spring element 11 is an element 10 connected to the optical element 2, the at least two waveguides 6 being at different depths of the spring element 11 can be arranged.
  • At least one of the waveguides is arranged in the expansion-neutral plane 19 of the spring element 11 and at least one of the waveguides 6 is arranged in or on the spring element 11 in such a way that the length of the waveguide 6, in Frame of the influencing block 33 changes when the optical surface 3 is tilted.
  • the change in length of the at least two waveguides is detected at different depths of the spring element 11.
  • the respective actual tilting is determined from the change in length of the waveguides 6 at different depths of the spring element 11, by which the optical element 23 or the optical surface 3 is held.
  • the measuring radiation is divided into at least two measuring beams 8 and the measuring beams 8 are each coupled into a waveguide 6 forming a measuring section 7.
  • the measuring beams 8 are brought together again after propagation through the respective waveguide 6 and the superimposed measuring beams 8, in particular the power of the superimposed measuring beams 8, are recorded, in particular detected with a photodetector.
  • a first measuring beam 8 in a first measuring section 7 passes through an area which is at the tilting of the optical surface 3 is deformed, in particular through a flexible area of the spring element 1 1, is guided, with a second measuring beam 8 in a second measuring section 7 through an area which remains rigid or not when the optical surface 3 is tilted or is deformed in a different way, in particular through a rigid region of the optical element 2. It is preferably provided that the measuring beams 8 are guided within a common plane.
  • the actual tilting of the optical surface 3 is determined from the measured data of the measuring beams 8.
  • the at least one waveguide 6 is arranged and set up in such a way that the waveguide 6 is brought closer to the reference region 23 located in the immediate vicinity of the waveguide 6 by an actual tilting of the optical surface 3 or it is removed from this that within the framework of the influencing block 33 the evanescent field 24 emerging from the waveguide 6 is influenced by the reference region 23 and within the framework of the detection block 34 the influence is measured and within the framework of the determination block 35 from this the actual tilting of the optical surface 3 is determined.
  • the actual tilting of the optical surface 3 relative to the reference area 23 is determined from an interference pattern of the measuring beams 8 and/or the actual tilting of the optical surface 3 is determined from a transmission of the measuring beam 8.
  • optical device 1 shown in FIGS. 3 to 12 and the method outlined in connection with FIG. 13 are particularly suitable for use in a lithography system.
  • the lithography system can in particular be a projection exposure system, in particular the projection exposure system 100, 200 (see Figure 1 and Figure 2) for semiconductor lithography.
  • a lighting system 101, 201 with a radiation source 102 and optics 103, 109, 206, which has at least one optical element 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207, can be provided.
  • at least one optical device 1 according to at least one of the exemplary embodiments is provided in the lithography system, wherein at least one of the optical elements 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 is an optical element 2 of the at least one optical device 1.
  • at least one of the optical elements 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 has an optical surface 3, the actual tilting of which is determined using at least one embodiment of the method.
  • Figure 14 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the optical device 1.
  • the measuring device 5 has at least two waveguides 6.
  • at least one first waveguide 6 is arranged in a region which is deformed when the optical surface 3 is tilted, in particular in a flexible region of the spring element 11.
  • at least one second waveguide 6 is arranged in a region which is rigid or is not deformed when the optical surface 3 is tilted, in particular in a rigid region of the optical element 2.
  • the waveguides 6 are preferably arranged in a common plane.
  • the common plane is spaced apart and arranged plane-parallel to the rest position of the optical surface 3.
  • the waveguides s are preferably arranged in a common plane.
  • a detection device 36 designed as a photodetector is provided in FIG. 14 in order to detect radiation formed from the superimposed measuring beams 8.
  • Figure 15 shows a schematic representation of a possible arrangement of two measuring sections 7 in the spring element 11.
  • At least two waveguides are present and are each arranged lying in different planes of the spring element 11, not shown, shown as dashed lines, with a different expansion occurring in the different planes when the optical surface 3 is tilted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Optikvorrichtung (1) insbesondere für ein Lithografiesystem (100, 200), mit wenigstens einem optischen Element (2) aufweisend wenigstens eine optische Oberfläche (3) und mit einem oder mehreren Aktuatoren (4) um die optische Oberfläche (3) des optischen Elements (2) zu verkippen, und mit einer Messeinrichtung (5), um eine Verkippung der optischen Oberfläche (3) aus einer Ruhelage zu erfassen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Messeinrichtung (5) wenigstens einen Wellenleiter (6) aufweist, welcher eine geschlossene Messstrecke (7) ausbildet, wobei der Wellenleiter (6) zur Einkopplung und Propagation einer oder mehrerer Moden eines Messstrahls (8) eingerichtet ist, und wobei der Wellenleiter (6) derart angeordnet ist, dass eine Verkippung der optischen Oberfläche (3) den durch den Wellenleiter (6) propagierenden Messstrahl (8) beeinflusst, wobei die Messeinrichtung (5) eingerichtet ist, um eine durch die Verkippung der optischen Oberfläche (3) bewirkte Beeinflussung des Messstrahls (8) zu erfassen.

Description

Optikvorrichtunq, Verfahren zur Messung einer Ist-Verkippung einer optischen Oberfläche eines optischen
Elements und Lithografiesystem
Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2022 202 989.5 in Anspruch, deren Inhalt durch Verweis hierin vollständig mit aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft eine Optikvorrichtung, insbesondere für ein Lithografiesystem, mit wenigstens einem optischen Element aufweisend wenigstens eine optische Oberfläche und mit einem oder mehreren Aktuatoren, um die optische Oberfläche des optischen Elements zu verkippen, und mit einer Messeinrichtung, um eine Verkippung der optischen Oberfläche aus einer Ruhelage zu erfassen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Messung einer Ist-Verkippung einer optischen Oberfläche eines optischen Elements, insbesondere eines Lithografiesystems, wobei die Ist- Verkippung der optischen Oberfläche durch wenigstens einen Messstrahl bestimmt wird, der entlang einer Messstrecke propagiert, wobei ein oder mehrere Aktuatoren angeordnet werden, um die Verkippung der optischen Oberfläche zu beeinflussen.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist.
Optische Elemente zur Führung und Formung einer Strahlung in Projektionsbelichtungsanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei den bekannten optischen Elementen führt und formt häufig eine optische Oberfläche des optischen Elements die auf das optische Element einfallenden Lichtwellen. Eine genaue Kontrolle der Ausrichtung bzw. Verkippung der Oberfläche ist daher zur Ausbildung einer exakten und präzise ausgerichteten Wellenfront mit gewünschten Eigenschaften von besonderem Vorteil.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, optische Elemente in Optikvorrichtungen zu integrieren, welche Aktuatoren zur Krafterzeugung aufweisen, um die optische Oberfläche, welche mit den Lichtwellen interagiert, gezielt zu verkippen.
Gemäß dem Stand der Technik wird eine Wirkung der Aktuatoren auf die optische Oberfläche, beispielsweise auf Basis einer Modellbildung vorhergesagt. Allerdings können in der Modellbildung nichtberücksichtigte Einflüsse eine Vorhersagekraft des Modells schwächen.
Zur Erfüllung der stetig steigenden Anforderungen zur Erhöhung der Präzision ist es entscheidend, dass die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche möglichst exakt der gewünschten Soll-Verkippung entspricht. Hierzu ist es erforderlich, die jeweilige Ist-Verkippung möglichst exakt zu bestimmen. Die bekannten Maßnahmen zur exakten Bestimmung der Ist- Verkippung haben sich zur weiteren Erhöhung der Präzision als unzureichend herausgestellt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Optikvorrichtung zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine präzise und zuverlässige Bestimmung einer Ist-Verkippung einer optischen Oberfläche ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Optikvorrichtung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung einer Ist-Verkip- pung einer optischen Oberfläche zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine präzise und zuverlässige Messung einer Ist-Verkippung der optischen Oberfläche ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den in Anspruch 24 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Lithografiesystem zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere die Ausbildung präzise ausgerichteter Wellenfronten ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 35 genannten Merkmalen gelöst.
Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung eignet sich insbesondere für ein Lithografiesystem. Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung weist wenigstens ein optisches Element auf, welches wenigstens eine optische Oberfläche aufweist. Ferner weist die erfindungsgemäße Optikvorrichtung einen oder mehrere Aktuatoren auf, um die optische Oberfläche des optischen Elements zu verkippen, sowie eine Messeinrichtung, um eine Verkippung der optischen Oberfläche aus einer Ruhelage zu erfassen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Messeinrichtung wenigstens einen Wellenleiter aufweist, welcher eine geschlossene Messstrecke ausbildet, wobei der Wellenleiter zur Einkopplung und Propagation einer oder mehrerer Moden eines Messstrahls eingerichtet ist. Ferner ist vorgesehen, dass der Wellenleiter derart angeordnet ist, dass eine Verkippung der optischen Oberfläche den durch den Wellenleiter propagierenden Messstrahl beeinflusst, wobei die Messeinrichtung eingerichtet ist, um eine durch die Verkippung der Oberfläche bewirkte Beeinflussung des Messstrahls zu erfassen.
Im Rahmen der Erfindung ist unter einem Wellenleiter eine Einrichtung zu verstehen, welche mit einer in dem Wellenleiter propagierenden elektromagnetischen Welle an jeder Stelle derart interagiert, dass die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung bzw. Welle durch den Wellenleiter bestimmt ist.
Im Rahmen der Erfindung kann unter einem Messstrahl eine, vorzugsweise in einem Wellenleiter, propagierende Mode einer elektromagnetischen Welle, insbesondere einer Lichtwelle, verstanden werden. Im Rahmen der Erfindung kann unter einer geschlossenen Messstrecke insbesondere auch eine Messstrecke verstanden werden, welche durch einen als rundum geschlossener Kanal ausgebildeten Wellenleiter ausgebildet ist, in welchem der Messstrahl propagiert. Es ist hierbei nicht notwendig, dass das Innere des Kanals hohl ist. Die Wandungen des Kanals können sich von einem Inneren des Kanals auch durch einen Brechungsindex unterscheiden.
Es ist im Rahmen der Erfindung insbesondere vorgesehen, dass die gesamte Messstrecke als wellenleiterbasierte Messstrecke ausgebildet wird. Insbesondere umfasst die geschlossene Messstrecke keine Abschnitte, in welchen der Messstrahl als Freistrahl propagiert.
Eine derartige geschlossene Bauweise der Messstrecke, welche lediglich eine eindimensionale Ausbreitung des Messstrahls zulässt, hat den Vorteil, dass die Messstrecke gegen ein Eindringen elektromagnetischer Wellen abgeschirmt ist. Mit anderen Worten wird hierdurch beispielsweise eine Verunreinigung des Messstrahls durch Streulicht vermieden.
Ferner ist unter einer Messstrecke derjenige Abschnitt des Propagationsweges des Messstrahls zu verstehen, in dem der Messstrahl die zu messende Beeinflussung erfährt, wobei die Messeinrichtung eingerichtet ist, die in der Messstrecke erfahrene Beeinflussung des Messstrahls zu messen.
Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung weist vorzugsweise ein optisches Element mit einer optischen Oberfläche auf. Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung kann jedoch auch mehrere optische Elemente aufweisen. Ferner kann das eine oder die mehreren optischen Elemente auch mehr als nur eine optische Oberfläche aufweisen.
Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung hat den Vorteil, dass mittels der Messeinrichtung exakt und zuverlässig die Verkippung der optischen Oberfläche überwacht werden kann.
Hierbei können mittels der Messeinrichtung Informationen über Verkippungen der optischen Oberfläche in enger räumlicher und/oder funktionaler Nähe zu dem optischen Element gesammelt und erfasst werden.
Eine Überwachung der Ist- Verkippung der optischen Oberfläche bzw. Informationen betreffend die Ist-Ver- kippung der optischen Oberfläche ermöglichen eine Kenntnis der Ausrichtungen der optischen Oberfläche und damit eine Kenntnis ihrer Wirkung auf durch die optische Oberfläche geführtes und geformtes Licht bzw. Strahlung. Hierdurch wird, wenigstens mittelbar, ein Aufschluss über die an der optischen Oberfläche erzielte Wirkung der Aktuatoren, welche zur Verkippung der optischen Oberfläche eingerichtet sind, ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung hat durch die Verwendung von Wellenleitern und Messstrahlen, das heißt im Allgemeinen von optischer Sensorik, als Teil der Messeinrichtung den Vorteil, dass hierdurch die Messeinrichtung weniger empfindlich gegenüber Temperaturschwankungen ausgebildet ist. Insbesondere erlaubt die Verwendung optischer Sensorik eine Kompensation von durch Temperaturschwankungen induzierten Messfehlern. Die auf optischer Sensorik beruhende Messeinrichtung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung wird ferner nicht durch eine in der EUV-Projektionsbelichtungsanlage vorherrschende Plasmaumgebung gestört und weist zugleich eine hohe Sensitivität auf.
Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator der Optikvorrichtung als Piezoelement, insbesondere als piezoelektrische Schicht, und/oder als Kammelektrode ausgebildet ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass eine Strahlungsquelle zur Ausbildung einer den Messstrahl ausbildenden, vorzugsweise kohärenten, Messstrahlung vorgesehen ist.
Ist die Strahlungsquelle als Teil der Optikvorrichtung vorgesehen, so kann hierdurch ein möglichst integrierter, insbesondere monolithischer, Aufbau der Optikvorrichtung realisiert werden. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle in einen Chip integriert sein, auf welchem die Optikvorrichtung ausgebildet wird.
Die Strahlungsquelle ist vorzugsweise als Teil der Optikvorrichtung ausgebildet. Die Strahlungsquelle muss jedoch nicht zwingend Teil der Optikvorrichtung sein. Die Messstrahlung, die zur Ausbildung des Messstrahls vorzugsweise vorgesehen ist, kann in geeigneter Weise erzeugt werden, ohne dass eine Strahlungsquelle Teil der Optikvorrichtung sein muss.
Liefert die Strahlungsquelle kohärentes Licht, so kann unter Ausnutzung von Interferenzphänomenen die Verkippung besonders präzise bestimmt werden.
Die Messeinrichtung kann einen photonischen, vorzugsweise photonisch integrierten, Schaltkreis aufweisen und/oder als photonischer, vorzugsweise photonisch integrierter, Schaltkreis ausgebildet sein.
Es kann eine Strahllenkungseinrichtung, vorzugsweise wenigstens ein aktiver elektro-optischer Modulator (EOM) vorgesehen sein, welcher vorzugsweise in den photonischen Schaltkreis der Messeinrichtung integriert ausgebildet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass eine einzelne Strahlungsquelle zur Erzeugung der Messstrahlung vorgesehen ist und mittels der Strahllenkungseinrichtung, insbesondere mittels des aktiven elektro-optischen Modulators Messstrahlen auf mehrere Messstrecken verteilt werden bzw. verteilt sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die Messstrahlung in Abhängigkeit von der mit dem Messstrahl zu beschickenden Messstrecke moduliert und anschließend wieder in einer gemeinsamen Wellenleiterfaser kombinierbar ist. Die Modulation erlaubt hierbei eine Unterscheidung von einzelnen Messstrecken. Ferner kann der Einsatz der Strahllenkungseinrichtung, vorzugsweise des aktiven elektro-optischen Modulators, ein gezieltes Schalten von einzelnen Messstrecken erlauben.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Wellenleiter zur Propagation einer oder mehrerer Moden eines kohärenten Messstrahls eingerichtet ist.
Ist der Wellenleiter zur Propagation einer oder mehrerer Moden eines kohärenten Messstrahls eingerichtet, so können die Vorteile in der Verwendung kohärenter Messstrahlung, insbesondere in Form von Interferenzphänomenen, besonders vorteilhaft genutzt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator als mikroelektromechanisches System und/oder das wenigstens eine optische Element als Mikrospiegel und/oder die Strahlungsquelle monolithisch integriert ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung eignet sich in besonderer Weise, wenn der wenigstens eine Aktuator als mikroelektromechanisches System (MEMS) ausgebildet ist. Die Optikvorrichtung weist hierdurch eine besonders kompakte Bauweise auf.
Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung eignet sich in besonderer Weise, wenn das wenigstens eine optische Element als Mikrospiegel ausgebildet ist. Die Optikvorrichtung weist vorzugsweise optische Elemente auf, die als Mikrospiegel bzw. Einzelspiegel eines an späterer Stelle beschriebenen Feldfacettenspiegels oder Pupillenfacettenspiegels ausgebildet sind, welche eine Vielzahl von optischen Elementen aufweisen kann. Vorzugsweise sind eine Mehrzahl, vorzugsweise alle optischen Elemente des Facettenspiegels oder des Pupillenfacettenspiegels als optische Elemente der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung ausgebildet.
Von Vorteil ist es, wenn jeder der Mikrospiegel eines Feldfacettenspiegels oder eines Pupillenfacettenspiegels als optisches Element einer erfindungsgemäßen Optikvorrichtung ausgebildet ist. Das heißt, dass bei einem Feldfacettenspiegel und/oder einem Pupillenfacettenspiegel, der eine Mehrzahl an Mikrospiegeln aufweist, eine entsprechende Anzahl an erfindungsgemäßen Optikvorrichtungen realisiert sind. Grundsätzlich ist es selbstverständlich auch möglich, dass nur ein Teil der Mikrospiegel als optische Elemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildet sind. Ferner kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Optikvorrichtung mehrere optische Elemente aufweist, die jeweils als Mikrospiegel eines Feldfacettenspiegels oder eines Pupillenfacettenspiegels ausgebildet sind.
Eine monolithische Integration der Strahlungsquelle bietet den Vorteil, dass eine relative Verschiebung der Strahlungsquelle zu dem Wellenleiter und/oder zu der Messeinrichtung, beispielsweise bedingt durch Drift, minimiert wird.
In besonderem Maße ergeben sich Vorteile hinsichtlich des Bauraumbedarfs und einer einfachen Austauschbarkeit, wenn der wenigstens eine Aktuator als mikroelektromechanisches System und das wenigstens eine optische Element als Mikrospiegel und die Strahlungsquelle monolithisch integriert ausgebildet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die optischen Elemente bzw. der Mikrospiegel eine maximale räumliche Ausdehnung von 100 pm aufweist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Wellenleiter derart angeordnet ist, dass die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche durch eine Messung der Translation oder der Deformation des optischen Elements oder eines mit dem optischen Element verbundenen Elements bestimmbar ist.
Kann die Messung der Ist-Verkippung der optischen Oberfläche auf eine Messung der Translation oder der Deformation des optischen Elements oder eines mit dem optischen Element verbundenen Elements zurückgeführt werden, so ermöglicht dies eine besonders präzise Bestimmung der Ist-Verkippung, da Translationen und/oder Deformationen auf kleinstem Raum mit hoher Präzision bestimmt werden können.
Ferner kann vorgesehen sein, dass aus einer Messung der Translation und/oder der Deformation eine Richtung bzw. eine Polarität der Ist-Verkippung ermittelbar ist.
Liegt die Deformation beispielsweise als Stauchung vor, so ergibt sich eine Verkürzung der Messstrecke. Hierdurch kann bei Kenntnis der Lage der Messstrecke, beispielsweise in einem verbundenen Element, vorzugsweise einem Federelement, darauf geschlossen werden, in welche Richtung das Federelement ausgelenkt ist und damit, in welche Richtung die optische Oberfläche verkippt ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Messstrecke wenigstens teilweise in und/oder an dem optischen Element angeordnet ist und/oder die Messstrecke wenigstens teilweise in und/oder an dem mit dem optischen Element verbundenen Element angeordnet ist.
Ist die Messstrecke wenigstens teilweise in oder an dem optischen Element angeordnet, so ergibt sich eine starke und zuverlässige mechanische Kopplung der Messstrecke an das optische Element, wodurch eine Verkippung der optischen Oberfläche besonders präzise erfassbar ist.
Eine enge mechanische Kopplung kann alternativ auch dadurch erreicht werden, dass die Messstrecke wenigstens teilweise in oder an dem mit dem optischen Element verbundenen Element angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine mittelbare mechanische Kopplung zwischen der Messstrecke und dem optischen Element, welche jedoch bei einer engen mechanischen Kopplung zwischen dem verbundenen Element und dem optischen Element ebenso zuverlässige Daten liefert. In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass das verbundene Element ein Federelement ist, mit welchem das optische Element wenigstens mittelbar verbunden ist und/oder an dem das optische Element angeordnet und/oder ausgebildet ist.
Ist das verbundene Element ein Federelement, mit welchem das optische Element wenigstens mittelbar verbunden ist und/oder an dem das optische Element angeordnet und/oder ausgebildet ist, so ergibt sich die vorbeschriebene wenigstens mittelbare mechanische Kopplung der Messstrecke an das optische Element. Insbesondere vermittelt das als Federelement ausgebildete verbundene Element Rückstellkräfte, welche auf die optische Oberfläche des optischen Elements wirken und beispielsweise bedingt durch das Hooksche Federgesetz stehende Deformationen des Federelements in einem engen deterministischen Zusammenhang mit der Verkippung der optischen Oberfläche stehen.
Es kann vorgesehen sein, dass ein photonisch integrierter Schaltkreis in das Federelement integriert ist. Durch die Verbiegung des Federelements erfährt der wenigstens eine Wellenleiter in diesem Schaltkreis eine mechanische Spannung und/oder eine gerichtete Stauchung und/oder Streckung.
Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Wellenleiter derart ausgerichtet ist, dass sich die Länge des Wellenleiters durch eine Stauchung und/oder eine Streckung des Federelements ändert.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Wellenleiter derart ausgebildet ist, dass der Messstrahl durch einen elasto-optischen Effekt beeinflusst ist, bei welchem sich ein effektiver Modenindex des Wellenleiters aufgrund einer durch die Stauchung und/oder Streckung bedingte mechanische Spannung ändert.
Es kann vorgesehen sein, dass der integrierte photonische Schaltkreis eine interferometrische und/oder eine resonante Messstrecke aufweist, welche diese Längenänderung hinreichend sensitiv detektieren kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung eine Weglängenmesseinrichtung zur Erfassung einer Längenänderung der durch den Wellenleiter bereitgestellten Messstrecke aufweist, und die Messeinrichtung eingerichtet ist, aus der Längenänderung die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche zu bestimmen.
Kann die Messung der Verkippung auf eine Erfassung der Längenänderung der durch den Wellenleiter bereitgestellten Messstrecke zurückgeführt werden, welche durch eine Weglängenmesseinrichtung der Messeinrichtung erfasst wird, so kann beispielsweise zur Ermittlung der Weglänge die Indifferenz der vorzugsweise kohärenten Messstrahlung genutzt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Weglängenmesseinrichtung eingerichtet ist, die vorzugsweise kohärente Messstrahlung in wenigstens zwei Messstrahlen aufzuteilen und diese zur Interferenz zu bringen und/oder ein Messspektrum der Messstrahlung zu erzeugen.
Ist die Weglängenmesseinrichtung eingerichtet, die vorzugsweise kohärente Messstrahlung in wenigstens zwei Messstrahlen aufzuteilen und diese zur Interferenz zu bringen, so kann die Verkippung beispielsweise durch eine Änderung der optischen Weglängen eines der beiden Messstrahlen repräsentiert werden. Werden die beiden Messstrahlen bei verschiedenen Verkippungen überlagert, so ergeben sich durch jeweils unterschiedliche Weglängenunterschiede unterschiedliche Interferenzmuster zwischen den beiden Messstrahlen. Dies kann besonders bevorzugt bei Messstrahlen aus einer kohärenten Messstrahlung geschehen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Weglängenmesseinrichtung zur Erzeugung eines Messspektrums der Messstrahlung eingerichtet sein, welches Informationen über die Weglängenänderung, welche durch die Verkippung bedingt ist, beinhalten kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung ein Mach-Zehnder-Interferometer aufweist.
Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung wenigstens zwei Wellenleiter aufweist, wobei wenigstens ein erster Wellenleiter in einem ersten Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche deformiert wird, insbesondere in einem ersten flexiblen Bereich des Federelements, angeordnet ist, wobei wenigstens ein zweiter Wellenleiter in einem zweiten Bereich derart angeordnet ist, dass durch eine Verkippung der optischen Oberfläche ein Phasenversatz zwischen einem in dem ersten Wellenleiter propagierenden ersten Messstrahl und einem in dem zweiten Wellenleiter propagierenden zweiten Messstrahl bewirkt ist,
Hierbei können der erste Bereich und der zweite Bereich auch überlappen und/oder identisch sein.
Dadurch, dass bei der Propagation durch den ersten und den zweiten Wellenleiter der erste und der zweite Messstrahl bei einer Verkippung der optischen Oberfläche unterschiedliche Phasen akkumulieren, kann auf ein Ausmaß der Verkippung zurückgeschlossen werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Wellenleiter derart angeordnet und ausgebildet sind, dass der Phasenversatz zwischen dem ersten und dem zweiten Messstrahl bijektiv, vorzugsweise proportional, zu einem Kippwinkel der optischen Oberfläche zuordenbar ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung wenigstens zwei Wellenleiter aufweist, wobei wenigstens ein erster Wellenleiter in einem ersten Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche deformiert wird, insbesondere in einem ersten flexiblen Bereich des Federelements, angeordnet ist, wobei wenigstens ein zweiter Wellenleiter in einem zweiten Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche in einer von dem ersten Bereich verschiedenen Weise oder nicht deformiert wird, angeordnet ist, wobei die Wellenleiter vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
Der zweite Bereich kann ein flexibler Bereich des Federelements sein.
Dadurch, dass der erste und der zweite Bereich bei einer Verkippung der optischen Oberfläche auf unterschiedliche Weisen, insbesondere unterschiedlich stark, deformiert werden, akkumulieren vorzugsweise durch den ersten und den zweiten Wellenleiter propagierende Messstrahlen bei einer Verkippung der optischen Oberfläche jeweils unterschiedliche Phasen. Hierdurch kann auf ein Ausmaß der Verkippung zurückgeschlossen werden.
In anderen Worten kann durch eine differenzielle Deformation der Bereiche, in welchen der erste bzw. der zweite Wellenleiter angeordnet sind, eine differenzielle Phasenakkumulation der Messstrahlen bewirkt werden. Hierdurch kann ein Effekt der Verkippung der optischen Oberfläche auf den ersten und den zweiten Bereich von global auf beide Bereiche gleichermaßen wirkenden Effekten unterschieden werden. Auf Grundlage mechanischer Simulationen oder Kalibrationsdatensätzen kann dann auf die tatsächlich vorliegende Verkippung geschlossen werden.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung wenigstens zwei Wellenleiter aufweist, wobei wenigstens ein erster Wellenleiter in einem Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche deformiert wird, insbesondere in einem flexiblen Bereich des Federelements, angeordnet ist, und wobei wenigstens ein zweiter Wellenleiter in einem Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche starr ist bzw. nicht deformiert wird, insbesondere in einem starren Bereich des optischen Elements, angeordnet ist, wobei die Wellenleiter vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
Wird bei mehreren Wellenleitern wenigstens einer der Wellenleiter in einem deformierbaren Bereich angeordnet, der bei der Verkippung der Oberfläche von einer Deformation betroffen ist und wird wenigstens ein anderer Wellenleiter in einem starren Bereich angeordnet, der bei einer Verkippung der Oberfläche undeformiert verbleibt bzw. starr ist, so kann durch beispielsweise eine Überlagerung von in den jeweiligen Wellenleitern propagierenden Messstrahlen ein Grad der Deformation des deformierbaren Bereichs bestimmt werden, da nur einer der beiden Wellenleiter von der Deformation betroffen ist und dadurch beispielsweise eine Längenänderung erfährt. Ein Interferenzmuster der Messstrahlen aus den jeweiligen Wellenleitern ändert sich demnach mit dem Grad der Deformation des unter der Verkippung deformierten Bereichs.
Eine Anordnung in einer gemeinsamen Ebene hat den Vorzug, dass nicht durch die Verkippung bedingte Verzüge in gleichem Maße auf die Wellenleiter einwirken.
Wie vorstehend beschrieben, ist der zweite Wellenleiter nicht notwendigerweise in einem starren Bereich anzubringen. Ausreichend kann eine unterschiedliche Dehnung der beiden Wellenleiters sein. Vorteilhaft kann sogar ein differenzielles Verhalten sein, bei dem der eine Wellenleiter gedehnt und der andere gestaucht wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Weglängenmesseinrichtung wenigstens eine Gittereinrichtung für die Messstrahlung aufweist, wobei vorzugsweise die wenigstens eine Gittereinrichtung als Faser-Bragg-Gitter ausgebildet ist.
Im Rahmen der Erfindung ist der Begriff des Faser-Bragg-Gitters nicht auf optische Fasern beschränkt zu verstehen. Insbesondere ist unter dem Begriff des Faser-Bragg-Gitters auch ein, beispielsweise brechungsindexvariierendes, Bragg-Gitter zu verstehen, das in einem Wellenleiter ausgebildet ist, welcher keine optische Faser ist.
Zur Erzeugung eines Messspektrums eignet sich beispielsweise eine optische Gittereinrichtung. Insbesondere bietet die Verwendung eines Faser-Bragg-Gitters einen Zugriff auf eine zuverlässige Technologie zur Messung von Weglängenänderungen.
Anstelle der weiter oben beschriebenen Ausbildung der Messstrecke als interferometrischer Aufbau können auch Gitterstrukturen, insbesondere Bragg-Gitter-Strukturen in den integriert ausgebildeten Wellenleiter ausgebildet, insbesondere strukturiert werden. Bei einer mechanischen Verformung der derart strukturierten Wellenleiter ändert sich eine Gitterperiode der Gitterstrukturen sowie eine Brechzahl in den Wellenleitern. Mit einer festen Gitterperiode können beispielsweise bestimmte Wellenlängen verknüpft sein, bei welchen ein Minimum und/oder ein Maximum in reflektierten und/oder transmittierten Wellenlängenspektren auftritt. Bei einer Änderung der Gitterperiode, welche durch die mechanische Verformung bedingt sein kann, ändern sich auch spektrale Positionen der Minima und/oder Maxima, welche sich mithilfe einer spektralbreitbandigen Strahlungsquelle und/oder einer spektral durchstimmbaren Strahlungsquelle auslesen lassen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung sowohl interferometrische Strukturen als auch Gitterstrukturen aufweist.
Vorteilhafterweise können zusätzlich zu der oder den Messstrecken der Messeinrichtung auch Temperatursensoren und/oder Gassensoren vorgesehen sein, welche auf Resonatorstrukturen und/oder Interferometerstrukturen basieren können. Diese Strukturen können in den photonischen Schaltkreis integriert sein und dazu verwendet werden, um Störungen zu kompensieren.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung mehrere Wellenleiter aufweist, die jeweils eine geschlossene Messstrecke ausbilden, wobei zumindest zwei Wellenleiter in verschiedenen Tiefen des Federelements ausgebildet sind.
Weist die Messeinrichtung mehrere Wellenleiter auf, die jeweils eine geschlossene Messstrecke ausbilden, wobei zumindest zwei Wellenleiter in verschiedenen Tiefen des Federelements ausgebildet sind, so können verschieden starke Dehnungen des Federelements in verschiedenen Lagen zur genauen Bestimmung der Auslenkung der Feder und damit der Verkippung der optischen Oberfläche herangezogen werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer der Wellenleiter in einer dehnungsneutralen Ebene des Federelements angeordnet ist und wenigstens einer der Wellenleiter derart in oder an dem Federelement angeordnet ist, dass sich die Länge des Wellenleiters bei einer Verkippung der optischen Oberfläche ändert.
Ist wenigstens einer der Wellenleiter in einer dehnungsneutralen Ebene des Federelements angeordnet und ist ferner wenigstens einer der Wellenleiter derart in oder an dem Federelement angeordnet, dass sich die Länge des Wellenleiters bei einer Verkippung der optischen Oberfläche ändert, so kann eine durch die Verkippung der optischen Oberfläche bedingte Dehnung des einen Wellenleiters von einer Dehnung, welche eine andere Ursache, wie beispielsweise eine Temperaturänderung, hat, unterschieden werden. Im Falle einer Wärmeausdehnung sind beide Wellenleiter von einer Dehnung betroffen, während bei einer Verkippung der in der dehnungsneutralen Ebene angeordnete Wellenleiter von einer Dehnung und damit von einer Längenänderung nicht betroffen ist. Hierdurch können demnach Weglängenänderungen, welche auf einer Verkippung der optischen Oberfläche beruhen, von Weglängenänderungen, welche eine andere Ursache haben, unterschieden werden.
Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Wellenleiter vorhanden und jeweils in unterschiedlichen Ebenen des Federelements liegend angeordnet sind, wobei in den unterschiedlichen Ebenen bei der Verkippung der optischen Oberfläche eine unterschiedliche Dehnung auftritt.
Durch eine Analyse von in den unterschiedlichen Ebenen propagierenden Messstrahlen können bei einer Kenntnis der genauen Lage der Ebenen und der zu erwartenden Dehnung der unterschiedlichen Ebenen bei einer gegebenen Verkippung der optischen Oberfläche ebenfalls Weglängenänderungen, welche auf einer Verkippung der optischen Oberfläche beruhen, von Weglängenänderungen, welche eine andere Ursache haben, unterschieden werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Weglängenmesseinrichtung einen Leistungsteiler aufweist, welcher eingerichtet und angeordnet ist, die Messstrahlung in zumindest zwei Messstrahlen aufzuteilen und die Messstrahlen in jeweils einen eine Messstrecke ausbildenden Wellenleiter einzukoppeln, wobei die Weglängenmesseinrichtung einen Leis- tungskombinierer aufweist, welcher eingerichtet und angeordnet ist, um die Messstrahlen nach der Propagation durch die jeweiligen Wellenleiterwieder zusammenzuführen, wobei die Messeinrichtung eingerichtet ist, die überlagerten Messstrahlen zu erfassen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Messstrecken jeweils Arme eines Mach-Zehnder-Interferometers ausbilden.
Vorzugsweise sind die Arme des Mach-Zehnder-Interferometers in dem mit dem optischen Element verbundenen Element, insbesondere dem Federelement, ausgebildet.
Es kann vorgesehen sein, dass einer der Arme einen Messarm und ein anderer der Arme einen Referenzarm des Mach-Zehnder-Interferometers ausbildet.
Es kann hierbei vorgesehen sein, dass der Messarm bei einer Deformation des optischen Elements bzw. des verbundenen Elements, insbesondere des Federelements, eine Längenänderung erfährt, während der Referenzarm von der Deformation nicht oder nur gering beeinflusst wird.
Eine allfällige Längenänderung des Messarms und damit die Ist-Verkippung kann dann aus einem interfe- rometrischen Vergleich der optischen Weglängen des Messarms und des Referenzarms zwischen einer Situation, bei der eine Deformation des verbundenen Elements, insbesondere des Federelements, vorliegt und einer Situation, bei der eine Deformation des verbundenen Elements, insbesondere des Federelements, nicht vorliegt, ermittelt werden.
Wird die Trennung und Überlagerung der jeweiligen Messstrahlen durch einen Leistungsteiler bzw. einen Leistungskombinierer bewirkt, so hat dies den Vorteil, dass der Leistungsteiler und/oder der Leistungskom- binierer als monolithisch integrierte Bauteile als Teil der Optikvorrichtung ausgebildet werden können.
Ferner kann auf bewährte Technologien bei der Auswahl eines geeigneten Leistungsteilers und/oder eines geeigneten Leistungskombinierers zurückgegriffen werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Wellenleiter in das Federelement integriert und als resonante Struktur, insbesondere als ein Ringresonator und/oder ein Racetrack-Resonator ausgebildet ist. In diesem Fall erlaubt die durch die Deformation des Federelements induzierte Weglängenänderung eine Beobachtung einer Verschiebung der Resonanzfrequenz der resonanten Struktur.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Mach-Zehnder-Interferometer mit einem zwei- auf-zwei-Koppler, beispielsweise einem 2x2-Multimodeninterferometer (MMI), und zwei Fotodetektoren realisiert ist. Dies hat den Vorteil, dass stets eine gesamte Leistung der Messstrahlen detektiert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Mach-Zehnder-Interferometer einen zwei-auf- drei-Koppler, beispielsweise ein 2x3-Multimodeninterferometer, sowie drei Fotodetektoren aufweisen. Hierdurch kann eine hohe Genauigkeit über einen gesamten Messbereich sichergestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein statischer Referenzarm des Mach-Zehnder-In- terferometers ebenfalls in dem flexiblen Federelement untergebracht wird. Dies erlaubt eine differentielle Messung.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Wellenleiter derart angeordnet und eingerichtet ist, dass sich der Wellenleiter durch eine Verkippung der optischen Oberfläche einem in unmittelbarer Nähe des Wellenleiters befindlichen Referenzbereich derart annähert oder von diesem entfernt, dass der Referenzbereich ein aus dem Wellenleiter austretendes evaneszentes Feld beeinflusst, und die Messeinrichtung eingerichtet ist, um die Beeinflussung zu messen.
Wird die Messung der Ist-Verkippung auf die Messung der Beeinflussung des aus dem Wellenleiter austretenden evaneszenten Felds durch den Referenzbereich zurückgeführt, so lässt sich eine vorteilhaft präzise Messung der Ist-Verkippung realisieren, da evaneszente Felder von Lichtwellen und Lichtwellenleitern sehr geringe Eindringtiefen und damit eine starke Positionssensitivität aufweisen können.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung eingerichtet ist, die Ist- Verkippung des Wellenleiters aus einem Interferenzmuster des Messstrahls zu ermitteln und/oder die Ist- Verkippung des Wellenleiters aus einem Transmissionsgrad des Messstrahls zu ermitteln.
Insbesondere bei der Verwendung eines Faser-Bragg-Gitters ist es von Vorteil, wenn ein Interferenzmuster zur Erfassung der Ist-Verkippung des Wellenleiters herangezogen wird. Aus der Ist-Verkippung des Wellenleiters kann auf die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche geschlossen werden.
Ferner kann eine Ist-Verkippung des Wellenleiters auch aus einem Transmissionsgrad des Messstrahls und/oder der Messstrahlung ermittelt werden. Insbesondere bei der Verwendung von evaneszenten Feldern und bei der Messung der Ist- Verkippung kann eine Bestimmung des Transmissionsgrads des Messstrahls und/oder der Messstrahlung von besonderem Vorteil sein.
Es kann vorgesehen sein, dass der Wellenleiter als integrierter Wellenleiter ausgebildet ist, wobei ein Modenindex des Wellenleiters aufgrund des evaneszenten Feldes bei einer Änderung einer Brechungsindexverteilung in einer unmittelbaren Umgebung des Kerns des Wellenleiters veränderbar ist. Der Wellenleiter kann hierbei Teil einer interferometrischen und/oder einer resonanten Struktur sein, welche dazu eingerichtet ist, Brechungsindexänderungen über die Erfassung von Interferenzphänomenen bzw. von Resonanzverschiebungen zu messen. Alternativ oder zusätzlich kann eine veränderliche Transmission ausgewertet werden. Die Brechungsindexverteilung in der unmittelbaren Nähe des Wellenleiterkerns wird hierdurch insbesondere durch einen Abstand zu dem Referenzbereich beeinflusst.
Es kann vorgesehen sein, dass der Wellenleiter in oder auf einer Substratebene, d. h. auf einem das Federelement tragenden Substrat und damit ortsfest sowie integriert in die Substratebene ausgebildet ist. Hierzu kann insbesondere vorgesehen sein, dass mechanisch an die optische Oberfläche gekoppelte Elemente dicht und/oder neben dem Wellenleiter platziert angeordnet sind. Diese Elemente können dabei als Referenzbereich dienen. Eine Änderung der Verkippung der optischen Oberfläche kann hierbei zu einer Änderung des Abstands der Elemente zu dem Wellenleiter führen. Hierdurch kann die vorbeschriebene Änderung des Modenindex induziert werden.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass mehrere Wellenleiter mit jeweils unterschiedlichen Abständen zu dem Referenzbereich angeordnet sind. Insbesondere kann auch die Ausbildung mehrerer Referenzbereiche vorgesehen sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Wellenleiter an dem optischen Element angeordnet ist und/oder der wenigstens eine Wellenleiter an dem verbundenen Element, insbesondere dem Federelement, angeordnet ist und der wenigstens eine Referenzbereich ortsfest ist.
Eine Konfiguration der Optikvorrichtung, wonach der wenigstens eine Wellenleiter an dem optischen Element angeordnet ist, während der wenigstens eine Referenzbereich ortsfest ist, hat den Vorteil, dass der Wellenleiter als Teil des optischen Elements ausgebildet werden kann. Dergleichen gilt, wenn der wenigstens eine Wellenleiter an dem verbundenen Element, insbesondere dem Federelement, angeordnet ist. Durch die hierdurch erzielte enge mechanische Kopplung zwischen der optischen Oberfläche und dem Wellenleiter kann dieser die Bewegungen des optischen Elements wenigstens mittelbar nachvollziehen und es kann eine hohe Messpräzision erzielt werden. Eine ortsfeste Ausbildung des Referenzbereichs hat den Vorteil, dass der Referenzbereich beispielsweise an Basisstrukturen der Optikvorrichtung angeordnet werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Referenzbereich an dem optischen Element angeordnet ist und/oder der wenigstens eine Referenzbereich an dem verbundenen Element, insbesondere dem Federelement, angeordnet ist und der wenigstens eine Wellenleiter ortsfest angeordnet ist.
Eine im Vergleich mit vorbeschriebener Konfiguration invertierte Konfiguration der Anordnung des Referenzbereichs bzw. des wenigstens einen Wellenleiters hat den Vorteil, dass ein unter Umständen weniger komplexer Referenzbereich an dem beweglichen Federelement und/oder dem beweglichen optischen Element angeordnet ist, während ein potenziell komplexer auszubildender Wellenleiter an einem ortsfesten Basisbereich angeordnet und ausgebildet werden kann. Dies hat insbesondere bei einer monolithischen Ausbildung der Optikvorrichtung als Mikrosystem Vorteile.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung wenigstens zwei Wellenleiter aufweist, die jeweils eine geschlossene Messstrecke ausbilden, wobei die Messstrecken derart angeordnet sind, dass mittels einer ersten Messstrecke eine Ist- Verkippung der optischen Oberfläche um eine erste Achse und mittels einer zweiten Messstrecke eine Ist- Verkippung der optischen Oberfläche um eine zweite Achse, die zu der ersten Achse orthogonal verläuft, erfassbar ist.
Ist die Messeinrichtung mittels wenigstens zweier Wellenleiter derart konfiguriert, dass Verkippungen der optischen Oberfläche um wenigstens zwei Achsen erfasst werden können, so lässt sich die Optikvorrichtung beispielsweise zur Messung von Verkippungen von auf kardanischen Gelenken gelagerten optischen Oberflächen einsetzen.
Um eine Verkippung des Mikrospiegels zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn dieser an bewegliche Elemente, insbesondere Federelemente, gekoppelt ist. Insbesondere bei einer später beschriebenen Ausbildung als Facettenspiegel kann ein Array aus Mikrospiegeln vorgesehen sein, welches für einen Einsatz in optischen Systemen für die Lithografie einen vorteilhaft großen Füllfaktor erreichen soll. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Federelemente vorzugsweise unterhalb des Mikrospiegels, d. h. an der von der optischen Oberfläche abgewandten Seite des optischen Elements, angeordnet sind. Um eine Verkippung des Mikrospiegels um zwei Achsen zu ermöglichen, können Federelemente für jede der beiden Kippachsen vorgesehen und entsprechend angeordnet sein. Insbesondere können vier Federelemente vorgesehen sein, welche ein kardanisches Gelenk ausbilden. Zwei der Federelemente können hierbei eine Verkippung des Spiegels um eine X-Achse und die zwei anderen der Federelemente eine Verkippung um eine zu der X-Achse senkrecht verlaufenden Y-Achse ermöglichen.
Eine Verkippung des Mikrospiegels kann beispielsweise durch als Piezoschichten ausgebildete Aktuatoren erfolgen, welche auf die Federelemente aufgebracht sind. Eine zusätzliche oder alternative Möglichkeit der Verkippung besteht in einer Integration eines kapazitativen Aktuators, bestehend aus Elektroden, welche jeweils an einer Oberseite eines die Federelemente sowie den Mikrospiegel tragenden Substrats und an einer Unterseite des Mikrospiegels ausgebildet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die beiden Achsen unterhalb der optischen Oberfläche in einer zu der Ruhelage der optischen Oberfläche beabstandeten und planparallelen Ebene, insbesondere in einer Ebene des wenigstens einen Federelements, verlaufen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die beiden Achsen in der optischen Oberfläche verlaufen. Hierdurch kann bei der Verkippung ein Schwenken der optischen Oberfläche um einen außerhalb der optischen Oberfläche liegenden Punkt bzw. Achse vermieden werden, welches durch unter Umständen durch eine Translationsbewegung der optischen Oberfläche kompensiert werden muss. In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass eine Regeleinrichtung mit einem, vorzugsweise geschlossenen, Regelkreis vorgesehen ist, um eine Soll- Verkippung der optischen Oberfläche mittels des wenigstens einen Aktuators einzustellen, wobei eine durch die Messeinrichtung ermittelte Ist-Verkippung der optischen Oberfläche berücksichtigt ist.
Die Verwendung der aus der Messung der Ist-Verkippung gewonnenen Information zur Regelung der Verkippung der optischen Oberfläche auf eine vorgegebene Soll-Verkippung ermöglicht eine besonders präzise Steuerung und Regelung der Ist-Verkippung und damit der Wirkung der optischen Oberfläche auf eine einfallende Strahlung.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die derartig gewonnen Informationen bezüglich der Ist-Verkippung in eine Ansteuerung des wenigstens einen Aktuators einfließen können.
Zur Einstellung eines genauen Kippwinkels der optischen Oberfläche kann demnach die Realisierung eines geregelten Systems durch die Regeleinrichtung vorgesehen sein, wobei die Ist-Verkippung zur Erfassung der momentanen Kipp-Position, d. h. der Ist-Verkippung, vorgesehen ist.
Bei der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung basiert die Messung der Ist-Verkippung auf der Beeinflussung des Messstrahls in der geschlossenen Messstrecke, während gemäß dem Stand der Technik kapazitative und/oder piezoresistive Sensoren eingesetzt werden.
Die aus dem Stand der Technik bekannten piezoresistiven Sensoren sind per se temperaturempfindlich und damit anfällig gegen hohe Temperaturschwankungen. Aus dem Stand der Technik sind aufwendige Temperaturkorrekturverfahren zur Kompensation von Temperaturfehlern bekannt, welche zusätzliche Temperatursensoren und eine aufwendige Kalibration erfordern. Kapazitative Sensoren können ferner durch eine in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage vorherrschenden Plasmaumgebung gestört werden und sind weiterhin durch einen begrenzten Bauraum in der Optikvorrichtung in ihrer Sensitivität und damit in ihren Einsatzmöglichkeiten begrenzt. Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung und ihre bevorzugten Ausgestaltungsmöglichkeiten vermeiden diese Nachteile.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung eingerichtet ist, um wenigstens eine temperaturinduzierte und/oder dehnungsinduzierte Abweichung einer Ist- Verkippung von einer Soll- Verkippung der optischen Oberfläche zu korrigieren.
Die Ist-Verkippung kann beispielsweise bedingt durch Temperaturänderungen oder Dehnungen von einer Soll-Verkippung abweichen. Ist die Regeleinrichtung dazu eingerichtet, derartige Abweichungen zu korrigieren, ermöglicht dies eine noch präzisere Wirkung der optischen Oberfläche auf eine einfallende Strahlung, da diese auch über längere Zeiträume exakt ausgerichtet werden kann. Die Optikvorrichtung wirkt hierdurch Driftbewegungen und Fluktuationen entgegen und ermöglicht somit eine Langzeitstabilität der Wirkung des optischen Elements. Insbesondere bei einer Verwendung in Projektionsbelichtungsanlagen kann eine derartige Langzeitstabilität einen erhöhten Durchsatz bei gleichbleibend hoher Präzision ermöglichen, was zu wirtschaftlichen Vorteilen führen kann.
Es kann vorgesehen sein, dass zur Temperaturkompensation die Messeinrichtung eine als Mach-Zehnder- Interferometer aufgebaute Messstrecke aufweist, welche symmetrisch ausgebildet ist.
Alternativ oder zusätzlich können asymmetrische Mach-Zehnder-Interferometer mit Referenz-Mach-Zehn- der-lnterferometern kombiniert werden, um temperaturunabhängige Messungen zu ermöglichen. Ferner können alternative interferometrische Strukturen, wie beispielsweise Michelson-Interferometer als Messstrecken vorgesehen sein.
Es kann vorgesehen sein, dass die Temperaturdes optischen Elements und/oder der optischen Oberfläche mittels eines in dem optischen Element, insbesondere nahe der optischen Oberfläche, integrierten Ringresonators messbar ist. Hierdurch wird auch eine direkte Messung einer durch die optische Oberfläche absorbierten Leistung von EUV-Strahlung ermittelbar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass mehrere optische Elemente vorgesehen sind und die optischen Elemente als Mikrospiegel ausgebildet sind.
Sind die optischen Elemente alle als Mikrospiegel ausgebildet, so profitieren diese in besonderem Maß von einer hochpräzisen Messung der Ist-Verkippung. Ferner können die Mikrospiegel als Teil eines nachfolgend beschriebenen Facettenspiegels, insbesondere eines Feldfacettenspiegels und/oder eines Pupillenfacettenspiegels einer Projektionsbelichtungsanlagen, ausgebildet sein. Hierbei kann vorgesehen sein, dass jeweils eine optische Oberfläche eines optischen Elements eine Facette des Facettenspiegels ausbildet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Optikvorrichtung als Feldfacettenspiegel und/oder als Pupillenfacettenspiegel ausgebildet ist, welcher eine Mehrzahl an optischen Elementen aufweist, die als Mikrospiegel ausgebildet sind, wobei die optischen Oberflächen als Spiegelebenen ausgebildet sind, welche jeweils um zueinander orthogonal verlaufenden zwei Achsen kippbar sind.
Wird durch eine Vielzahl von, vorzugsweise eigenständigen, Oberflächen eine Gesamtoberfläche ausgebildet, so ist zur präzisen Steuerung der Form der Gesamtoberfläche eine genaue Kenntnis der Ist-Verkip- pung von besonderem Vorteil.
Insbesondere in Beleuchtungssystemen von EUV-Lithografiesystemen können einzelne Feldfacetten des Feldfacettenspiegels unterschiedlich positionierten Pupillenfacetten eines Pupillenfacettenspiegels zugeordnet sein. Zur Verbesserung von Abbildungseigenschaften des Beleuchtungssystems kann eine zunehmend feinere Segmentierung der Feldfacetten vorgesehen sein, wobei die einzelnen Segmente durch Mikrospiegel realisiert werden können, welche wiederum individuell verkippt werden können.
Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Mikrospiegel um zwei Achsen kippbar sind und gleichzeitig die durch die EUV-Strahlung, welche in einem EUV-Lithografiesystem die Projektionsstrahlung darstellt, entstehenden hohen Thermallasten ableiten können.
Ist die Optikvorrichtung als Feldfacettenspiegel und/oder als Pupillenfacettenspiegel ausgebildet, welcher eine Mehrzahl an optischen Elementen aufweist, und sind die optischen Oberflächen als um jeweils zwei Achsen kippbare Spiegelebenen ausgebildet, so können Einrichtungen der Optikvorrichtung zur Messung und Steuerung einer Vielzahl von optischen Elementen eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine einzelne Strahlungsquelle der Optikvorrichtung zur Versorgung einer Vielzahl von Messstrecken in einer Vielzahl von optischen Elementen vorgesehen sein. Hierdurch lassen sich entsprechend Kosten einsparen.
Um einen möglichst hohen Füllfaktor der vorzugsweise als Mikrospiegel ausgebildeten Facetten des Feldfacettenspiegels und/oder des Pupillenfacettenspiegels zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass die gesamte Aktuatorik, Sensorik und weitere mechanische Elemente, insbesondere der wenigstens eine Aktuator, die Messeinrichtung und das Federelement, unterhalb der optischen Oberfläche, vorzugsweise an der Unterseite des optischen Elements, angeordnet sind.
Die vorbeschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung ermöglichen eine vorteilhaft hohe Positioniergenauigkeit der optischen Oberfläche sowie eine damit verbundene geringe Sensi- tivität der Ausrichtung der optischen Oberfläche gegen Störungen, wie zum Beispiel Temperaturschwankungen.
Die vorbeschriebene Optikvorrichtung und ihre Ausführungsformen haben den Vorteil, dass die verwendete optische Sensorik robust gegenüber elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist und ein geringerer Platzbedarf im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten interdigitalen Elektroden für kapazitative Messungen besteht. Ferner besteht der Vorteil einer Multisensorfusion, welche durch einen Plattformcharakter der Technologie photonisch integrierter Schaltkreise (PIC-Technologie) bedingt ist. Die Nutzung von Interferenzphänomenen bzw. Resonanzphänomenen in der optischen Sensorik ermöglicht die Durchführung eines sensitiven Messverfahrens, welches durch die Hebelwirkung der Interferenzphänomene bzw. Resonanzphänomene bedingt ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Messung einer Ist-Verkippung einer optischen Oberfläche mit den in Anspruch 24 genannten Merkmalen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Messung einer Ist-Verkippung einer optischen Oberfläche eines optischen Elements, insbesondere eines Lithografiesystems, wird die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche durch wenigstens einen Messstrahl bestimmt, der entlang einer Messstrecke propagiert, wobei ein oder mehrere Aktuatoren angeordnet werden, um die Verkippung der optischen Oberfläche zu beeinflussen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass durch wenigstens einen Wellenleiter eine geschlossene Messstrecke ausgebildet wird, wobei in den Wellenleiter ein Messstrahl derart eingekoppelt wird, dass eine oder mehrere Moden des Messstrahls durch den Wellenleiter propagieren. Hierbei wird der Wellenleiter derart angeordnet, dass durch eine Verkippung der optischen Oberfläche der durch den Wellenleiter propagierende Messstrahl beeinflusst wird, wobei die durch die Verkippung der Oberfläche bedingte Beeinflussung des Messstrahls erfasst wird und hieraus die Ist-Verkippung der Oberfläche bestimmt.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass ein Erfolg einer Wirkung des wenigstens einen Aktuators auf die optische Oberfläche direkt überprüft werden kann, indem eine mechanische Wirkung, d. h. die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche, ermittelt wird.
Hierdurch lässt sich eine besonders genaue, da auf empirische Messerhebung gestützte Vorhersage der tatsächlichen Ist-Verkippung der optischen Oberfläche nach Einstellung der Wirkung des wenigstens einen Aktuators erzielen.
Ferner ermöglicht die durch das erfindungsgemäße Verfahren erfasste Information ein genaues Monitoring der Wirkung der optischen Oberfläche auf eine auf die optische Oberfläche einfallende Strahlung. Insbesondere kann eine Strahlablenkung präzise vorhergesagt werden.
Die Verwendung von optischer Messtechnik, verkörpert durch den Wellenleiter und den in dem Wellenleiter propagierenden Messstrahl, ermöglicht ferner eine berührungsfreie Erfassung der Ist-Verkippung. Dies kann die Stabilität der Optikvorrichtung bzw. der Ausrichtung der optischen Oberfläche vorteilhaft erhöhen.
Es kann vorgesehen sein, dass die optische Oberfläche durch den wenigstens einen Aktuator um bis zu 30°, insbesondere um 3° bis 30°, gegenüber einer Ruhelage verkippt wird, um eine Soll-Verkippung einzustellen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator durch ein mikroelektromechanisches System und/oder das wenigstens eine optische Element durch einen Mikrospiegel ausgebildet wird.
Eine Ausbildung des Aktuators und/oder des wenigstens einen optischen Elements als Mikrosystem hat den Vorteil, dass diese von einer hochpräzisen Messung der Ist-Verkippung besonders profitieren.
Eine Auslenkung der optischen Oberfläche um wenige Nanometer kann bei einem Mikrospiegel bereits zu einer relevanten Verkippung führen. Um Auslenkungen im Bereich weniger Nanometer mit hoher Präzision messen zu können, bietet das erfindungsgemäße Verfahren durch eine berührungsfreie optische Messung eine besonders vorteilhafte Möglichkeit.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Längenänderung der durch den Wellenleiter bereitgestellten Messstrecke erfasst wird, und aus der Längenänderung die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche bestimmt wird.
Kann die Messung der Ist- Verkippung auf eine Messung einer Längenänderung der Messstrecke zurückgeführt werden, so kann auf Verfahren zur Abstandsmessung zurückgegriffen werden, welche eine zuverlässige und präzise Alternative zum Verfahren einer direkten Winkelmessung darstellen können.
Es kann vorgesehen sein, dass die Messstrecken jeweils durch Arme eines Mach-Zehnder-Interferometers ausgebildet werden.
Vorzugsweise werden die Arme des Mach-Zehnder-Interferometers in dem mit dem optischen Element verbundenen Element, insbesondere dem Federelement, ausgebildet.
Es kann vorgesehen sein, dass durch einen der Arme ein Messarm und durch einen anderen der Arme ein Referenzarm des Mach-Zehnder-Interferometers ausgebildet wird.
Dadurch, dass die Länge des Messarms des Mach-Zehnder-Interferometers abhängig von einem Winkel der Ist-Verkippung der optischen Oberfläche ist, wird eine kippwinkelabhängige relative Phasenlage zweier Messstrahlen bei der Rekombination durch einen Leistungskombinierer bewirkt. Dadurch, dass die beiden Messstrahlen zur Interferenz gebracht werden, ergibt sich hierdurch eine kippwinkelabhängige Intensität bzw. Intensitätsmuster, welche mittels des Fotodetektors, beispielsweise einer CCD-Kamera, gemessen wird und somit ein auswertbares Messsignal darstellt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine durch die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche bedingte Weglängendifferenz des durch den Wellenleiter propagierenden Messstrahls gemessen, insbesondere ein Interferenzmuster, insbesondere ein Messspektrum, des Messstrahls ermittelt wird.
Kann insbesondere eine Längenänderung der Messstrecke auf eine Änderung der optischen Weglänge des Messstrahls in der Messstrecke zurückgeführt werden, so kann auf eine Messung von Interferenzmustern und/oder Messspektren des Messstrahls zurückgegriffen werden. Wenn die Weglängendifferenz durch die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche funktional bedingt wird, lässt eine Analyse des Interferenzmusters und/oder des Messspektrums eine besonders präzise Bestimmung der Ist-Verkippung zu.
Es wird mit anderen Worten durch die Ist-Verkippung eine Weglängendifferenz des Messstrahls bedingt, und durch die Weglängendifferenz des Messstrahls wird ein Interferenzmuster, insbesondere ein Messspektrum des Messstrahls, bedingt, welches analysiert wird. Hierbei wird auf Grundlage der Analyse des Interferenzmusters, insbesondere des Messspektrums, unter Berücksichtigung der funktionalen Zusammenhänge zwischen Verkippung, Weglängendifferenz und Interferenzmuster, insbesondere Messspektrum, auf die Ist- Verkippung geschlossen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Längenänderung des Wellenleiters aus einer Phase des Messstrahls bestimmt wird.
Wird die Längenänderung des Wellenleiters aus der Phase des Messstrahls bestimmt, so kann die Messung der Längenänderung wiederum auf ein Interferenzphänomen zurückgeführt werden, was eine besonders präzise Messung der Längenänderung ermöglicht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Ist-Verkippung aus der Längenänderung mehrerer Wellenleiter in verschiedenen Tiefen eines Federelements, von welchem die optische Oberfläche gehalten wird, bestimmt wird.
Wird die jeweilige Ist-Verkippung aus der Längenänderung mehrerer Wellenleiter in verschiedenen Tiefen des Federelements bestimmt, so kann aus einem Vergleich der Längenänderungen in den verschiedenen Tiefen des Federelements auf die Dehnungen des Federelements in den verschiedenen Tiefen und damit auf dessen Auslenkung geschlossen werden. Aus der Auslenkung des Federelements kann wiederum auf die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche, welche durch das Federelement gehalten wird, geschlossen werden.
Das Federelement stellt die Komponente der Optikvorrichtung mit der stärksten Verformung dar. Wird die Messstrecke direkt in bzw. an das Federelement integriert, kann ein vorteilhaft starkes Signal erzielt und ein direktes Feedback für eine Steuerung des Federelements zur Verfügung gestellt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass zur Bestimmung der Ist-Verkippung aus einem gemessenen Interferenzmuster der Messstrahlen empirische Kalibrationskurven erfasst werden und auf deren Grundlage von einem beobachteten Interferenzmuster direkt auf einen Wert der Ist-Verkippung geschlossen wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer der Wellenleiter in einer dehnungsneutralen Ebene des Federelements angeordnet wird und wenigstens einer der Wellenleiter derart in oder an dem Federelement angeordnet wird, dass sich die Länge des Wellenleiters bei einer Verkippung der optischen Oberfläche, insbesondere wenn eine vorgesehene Verkippung (Soll-Verkippung) eingestellt wird, ändert.
Die Anordnung wenigstens eines der Wellenleiter in der dehnungsneutralen Ebene des Federelements ermöglicht die Separation derjenigen Dehnungen des Federelements, welche zu einer Verkippung der optischen Oberfläche führen, von solchen Dehnungen des Federelements, welche auf andere Ursachen zurückgehen. Beispielsweise betrifft eine temperaturbedingte Dehnung des Federelements die dehnungsneutrale Ebene des Federelements in gleichem Maße wie die anderen Ebenen des Federelements. Eine Auslenkung des Federelements jedoch bewirkt in der dehnungsneutralen Ebene keine Dehnung. Durch einen Vergleich der Dehnungen in den verschiedenen Ebenen können demnach nicht auslenkende Effekte separiert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass alle Wellenleiter in einer einzelnen bzw. gemeinsamen Ebene angeordnet sind, wobei sich lediglich ein Bereich, in welchem der den Messarm ausbildende Wellenleiter angeordnet ist, signifikant verbiegt und insbesondere ein flexibler Bereich des Federelements ist. Ein Bereich des den Referenzarm ausbildenden Wellenleiters kann derart angeordnet werden, dass er keine Verbiegung erfährt, bzw. insbesondere ein starrer Bereich des optischen Elements ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Messstrahlung in zumindest zwei Messstrahlen aufgeteilt wird und die Messstrahlen in jeweils einen eine Messstrecke ausbildenden Wellenleiter eingekoppelt werden, wobei die Messstrahlen nach der Propagation durch die jeweiligen Wellenleiterwieder zusammengeführt werden, und die überlagerten Messstrahlen, insbesondere die Leistung der überlagerten Messstrahlen, erfasst, insbesondere mit einem Fotodetektor detektiert werden, um hieraus eine Ist-Verkippung der optischen Oberfläche zu bestimmen.
Eine Aufteilung der Messstrahlung in wenigstens zwei Messstrahlen, welche nach einem jeweiligen Durchlaufen der jeweils ihnen zugeordneten Messstrecke zusammengeführt und überlagert werden, ermöglicht die direkte Ausbildung von Interferenzphänomenen, welche durch unterschiedliche Weglängenänderungen der verschiedenen Parameter der Messstrahlung bzw. der verschiedenen Messstrahlen bedingt sind. Die Änderung der derart beobachten Interferenzphänomene kann hierbei Rückschlüsse auf die tatsächlich eingenommen Ist-Verkippung zulassen.
Ein Fotodetektor eignet sich in besonderem Maße, um Interferenzmuster, welche sich als Intensitätsmuster manifestieren, auf einfache und kostengünstige Art und Weise in Echtzeit zu detektieren.
Es kann vorgesehen sein, dass Einrichtungen zur Erfassung der Messstrahlen, insbesondere Fotodetektoren durch Auskoppelelemente ersetzt und der Messstrahl in einen Lichtwellenleiter, vorzugsweise eine Glasfaser, eingekoppelt wird. Eine Detektion des Messstrahls erfolgt dann mit einer von der Messstrecke räumlich getrennten Strahlungsmesseinrichtung, insbesondere mit einer Fotodiode und/oder einer CCD- Kamera.
Es kann eine Multiplexeinrichtung vorgesehen sein, welche für ein spektrales und/oder ein zeitliches Multiplexing eingerichtet ist, um ein Auslesen mehrerer Messstrecken, vorzugsweise von mehr als 100 Messstrecken, über einen einzigen Lichtwellenleiter und/oder über eine einzige Fotodiode zu ermöglichen.
Es kann vorgesehen sein, dass ein erster Messstrahl in einer ersten Messstrecke durch einen Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche deformiert wird, insbesondere durch einen flexiblen Bereich des Federelements, geleitet wird, wobei ein zweiter Messstrahl in einer zweiten Messstrecke durch einen Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche in einer von dem ersten Bereich verschiedenen Weise oder nicht deformiert wird, geleitet wird, wobei die Messstrahlen vorzugsweise innerhalb einer gemeinsamen Ebene geleitet werden.
Hiervon ausgehend stellt die nachfolgend beschriebene vorteilhafte Weiterbildung einen Spezialfall dar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass ein erster Messstrahl in einer ersten Messstrecke durch einen Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche deformiert wird, insbesondere durch einen flexiblen Bereich des Federelements, geleitet wird, wobei ein zweiter Messstrahl in einer zweiten Messstrecke durch einen Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche starr verbleibt bzw. nicht deformiert wird, insbesondere durch einen starren Bereich des optischen Elements, geleitet wird, wobei die Messstrahlen vorzugsweise innerhalb einer gemeinsamen Ebene geleitet werden.
Beispielsweise durch eine Überlagerung der in den jeweiligen Wellenleitern propagierenden Messstrahlen kann ein Grad der Deformation des deformierbaren Bereichs bestimmt werden, da nur einer der beiden Wellenleiter von der Deformation betroffen ist und dadurch beispielsweise eine Längenänderung erfährt. Ein Interferenzmuster der Messstrahlen aus den jeweiligen Wellenleitern ändert sich demnach mit dem Grad der Deformation des deformierbaren Bereichs.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Wellenleiter derart angeordnet und eingerichtet wird, dass der Wellenleiter durch eine Verkippung der optischen Oberfläche einem in unmittelbarer Nähe des Wellenleiters befindlichen Referenzbereich derart angenähert oder von diesem entfernt wird, dass durch den Referenzbereich ein aus dem Wellenleiter austretendes evaneszentes Feld beeinflusst wird, und die Beeinflussung gemessen und hieraus die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche bestimmt wird.
Die Verwendung evaneszenter Felder zur Messung der Ist-Verkippung hat den Vorteil, dass Interaktionen des Referenzbereichs mit dem evaneszenten Feld in starkem Maße abstandsabhängig sind. Hierdurch können Abstände zwischen dem Wellenleiter und dem Referenzbereich auf sehr geringen Skalen, beispielsweise im Nanometerbereich, bestimmt werden. Dies ermöglicht insbesondere bei einer Ausbildung des optischen Elements als Mikrospiegels eine hochpräzise Bestimmung der Ist-Verkippung.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche gegenüber dem Referenzbereich aus einem Interferenzmuster der Messstrahlen ermittelt wird, und/oder die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche aus einer Transmission des Messstrahls ermittelt wird.
Insbesondere bei der Nutzung evaneszenter Felder kann als Auslesesignal ein Interferenzmuster und/oder eine Transmission der Messstrahlung herangezogen werden. Derartige Signale können auf bekannte und zuverlässige Art und Weise analysiert und ausgewertet werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens kann einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen: die kohärente Messstrahlung wird aus einer integrierten Strahlungsquelle oder einer externen Strahlungsquelle in einen zuführenden Wellenleiter eingekoppelt; über einen Leistungsteiler wird das Licht in wenigstens zwei geschlossene Messstrecken aufgeteilt, die jeweils durch einen Wellenleiter ausgebildet sind, wobei die zwei Messstrecken als zwei Arme eines Mach-Zehnder-Interferometers ausgebildet sind; der Messstrahl propagiert jeweils durch den durch den Wellenleiter realisierten Arm und akkumuliert dabei eine Phase, welche gemäß dem Produkt aus einer Freiraumausbreitungskonstante, einem effektiven Modenindex und einer physikalischen Länge des Wellenleiters bestimmt ist; die Messstrahlen aus den beiden Armen des Mach-Zehnder-Interferometers werden durch einen Leistungskombinierer wieder in einem einzelnen Wellenleiter zusammengeführt; die Leistung des überlagerten Signals wird mittels eines Fotodetektors detektiert.
Die Erfindung betrifft ferner ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 35 genannten Merkmalen.
Das erfindungsgemäße Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, umfasst ein Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie eine Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eine erfindungsgemäße Optikvorrichtung vorgesehen ist, wobei wenigstens eines der optischen Elemente ein optisches Element der wenigstens einen erfindungsgemäßen Optikvorrichtung ist und/oder wenigstens eines der optischen Elemente eine optische Oberfläche aufweist, deren Ist-Ver- kippung mit einem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelt wird bzw. ist.
Das erfindungsgemäße Lithografiesystem ermöglicht durch die genaue Messung bzw. Kontrolle der Ausrichtung der einzelnen optischen Oberflächen der optischen Elemente einen besonders zuverlässigen und präzisen Betrieb.
Insbesondere bei einer Einspeisung der Informationen, welche durch die Messung der Ist-Verkippung gewonnen werden, in wenigstens einen Regelkreis, der die Aktuatoren zur Ausrichtung bzw. Verkippung der optischen Oberfläche kontrolliert, wird einen Betrieb des Lithografiesystem mit einer hohen Langzeitstabilität und damit einem hohen Durchsatz ermöglicht. Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe können optische Sensoren vorgesehen sein, welche ganz oder teilweise in oder an einem beweglichen Element des Mikrospiegels integriert sind/wer- den, mit diesem in Kontakt stehen und/oder zwischen dem verbundenen Element des Mikrospiegels und einem darunterliegenden Substrat bzw. einem Basisbereich angeordnet sind. Der optische Sensor, welcher Teil der Messeinrichtung sein kann, ist eingerichtet, den Messstrahl zu einer optischen Interferenz zu bringen. Hierbei wird die Ist-Verkippung des Mikrospiegels durch eine Messung der Translation oder der Deformation des Mikrospiegels selbst oder eines mit dem Mikrospiegel verbundenen beweglichen Elements auf Grundlage des Prinzips der optischen Interferenz realisiert.
Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch die erfindungsgemäße Optikvorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren oder das erfindungsgemäße Lithografiesystem, beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie "umfassend", "aufweisend" oder "mit" keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie "ein" oder "das", die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen "umfassend", "aufweisend" oder "mit" eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie "erstes" oder "zweites" etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden. In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
Figur 1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage im Meridionalschnitt;
Figur 2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
Figur 3 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
Figur 4 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung als Feldfacettenspiegel;
Figur 5 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen Teil einer weiteren möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung;
Figur 6 eine schematische Darstellung eines Teils der Ausführungsform der Optikvorrichtung nach Figur 5 in einem nach oben ausgelenkten Zustand;
Figur 7 eine schematische Darstellung eines Teils der Ausführungsform der Optikvorrichtung nach Figur 5 in einem nach unten ausgelenkten Zustand;
Figur 8 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf einen Teil der Ausführungsform der Optikvorrichtung nach Figur 5;
Figur 9 eine schematische Darstellung eines Teils einerweiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
Figur 10 eine schematische Darstellung einer Abwandlung der Ausführungsform nach Figur 9;
Figur 11 eine schematische Darstellung eines Teils einerweiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
Figur 12 eine schematische Darstellung eines vergrößerten Ausschnitts aus Figur 11 ;
Figur 13 eine blockdiagrammartige Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 14 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung; und Figur 15 eine schematische Darstellung einer möglichen Anordnung zweier Messstrecken.
Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf Figur 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 für die Mikrolithografie als Beispiel für ein Lithografiesystem beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
Ein Beleuchtungssystem 101 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 weist neben einer Strahlungsquelle 102 eine Beleuchtungsoptik 103 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 104 in einer Objektebene 105 auf. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 104 angeordnetes Retikel 106. Das Retikel 106 ist von einem Retikelhalter 107 gehalten. Der Retikelhalter 107 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 108 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In Figur 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in Figur 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 105.
Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 umfasst eine Projektionsoptik 109. Die Projektionsoptik 109 dient zur Abbildung des Objektfeldes 104 in ein Bildfeld 110 in einer Bildebene 111. Die Bildebene 1 11 verläuft parallel zur Objektebene 105. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 106 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 110 in der Bildebene 111 angeordneten Wafers 112. Der Wafer 1 12 wird von einem Waferhalter 113 gehalten. Der Waferhalter 113 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 114 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 106 über den Retikelverlagerungsantrieb 108 und andererseits des Wafers 112 über den Waferverlagerungsantrieb 114 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 102 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 102 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 115, welche im Folgen-den auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 1 15 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle ("Laser Produced Plasma", mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle ("Gas Discharged Produced Plasma", mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser ("Free-Electron-Laser", FEL) handeln. Die Beleuchtungsstrahlung 115, die von der Strahlungsquelle 102 ausgeht, wird von einem Kollektor 116 gebündelt. Bei dem Kollektor 116 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 116 kann im streifenden Einfall ("Grazing Incidence", Gl), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall ("Normal Incidence", NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 115 beaufschlagt werden. Der Kollektor 116 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung 115 und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 1 16 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 1 15 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 117. Die Zwischenfokusebene 117 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 102 und den Kollektor 116, und der Beleuchtungsoptik 103 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 103 umfasst einen Umlenkspiegel 118 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 119. Bei dem Umlenkspiegel 118 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 1 18 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 115 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 119 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, die zur Objektebene 105 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 1 19 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 120, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 120 sind in der Figur 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 120 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 120 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 120 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 119 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 116 und dem Umlenkspiegel 118 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 1 15 horizontal, also längs der y-Richtung.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 ist dem ersten Facettenspiegel 119 nachgeordnet ein zweiter
Facettenspiegel 121 . Sofern der zweite Facettenspiegel 121 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 121 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 1 19 und dem zweiten Facettenspiegel 121 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978.
Der zweite Facettenspiegel 121 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 122. Die zweiten Facetten 122 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 122 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 122 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 103 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator ("Fly's Eye Integrator") bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 121 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 109 optisch konjugiert ist, anzuordnen.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 121 werden die einzelnen ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 121 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 115 im Strahlengang vor dem Objektfeld 104.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Objektfeld 104 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (Nl-Spiegel, "Normal Incidence"-Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (Gl-Spiegel, "Gracing Incidence"-Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 103 hat bei der Ausführung, die in der Figur 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 1 16 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 118, den Feldfacettenspiegel 119 und den Pupillenfacettenspiegel 121 .
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann der Umlenkspiegel 1 18 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 103 nach dem Kollektor 1 16 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 119 und den zweiten Facettenspiegel 121.
Die Abbildung der ersten Facetten 120 mittels der zweiten Facetten 122 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 122 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 105 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 109 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 durchnummeriert sind.
Bei dem in der Figur 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 109 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 115. Bei der Projektionsoptik 109 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 109 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 103, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 115 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 109 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordi- nate eines Zentrums des Objektfeldes 104 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 1 10. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 1 11.
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy der Projektionsoptik 109 liegen bevorzugt bei (ßx, ßy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 109 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1 .
Die Projektionsoptik 109 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1. Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 104 und dem Bildfeld 110 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 109, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der Pupillenfacetten 122 ist genau einer der Feldfacetten 120 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 120 in eine Vielzahl an Objektfeldern 104 zerlegt. Die Feldfacetten 120 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 122.
Die Feldfacetten 120 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 122 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 auf das Retikel 106 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 104 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2% auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 103 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 104 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 beschrieben.
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 121 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 109, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 121 telezentrisch auf den Wafer 112 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 109 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Retikel 106 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Bauelements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der Figur 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 103 ist der Pupillenfacettenspiegel 121 in einerzur Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Feldfacettenspiegel 119 ist verkippt zur Objektebene 105 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 1 18 definiert ist.
Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 121 definiert ist.
In Figur 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 dargestellt. Die DUV- Projektionsbelichtungsanlage 200 weist ein Beleuchtungssystem 201 , eine Retikelstage 202 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 203, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 204 bestimmt werden, einen Waferhalter 205 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 204 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich eine Projektionsoptik 206, mit mehreren optischen Elementen, insbesondere Linsen 207, die über Fassungen 208 in einem Objektivgehäuse 209 der Projektionsoptik 206 gehalten sind, auf.
Alternativ oder ergänzend zu den dargestellten Linsen 207 können diverse refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente, unter anderem auch Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen, vorgesehen sein.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 sieht vor, dass die in das Retikel 203 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 204 abgebildet werden.
Das Beleuchtungssystem 201 stellt einen für die Abbildung des Retikels 203 auf den Wafer 204 benötigten Projektionsstrahl 210 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 201 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 210 beim Auftreffen auf das Retikel 203 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Mittels des Projektionsstrahls 210 wird ein Bild des Retikels 203 erzeugt und von der Projektionsoptik 206 entsprechend verkleinert auf den Wafer 204 übertragen. Dabei können das Retikel 203 und der Wafer 204 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 203 auf entsprechende Bereiche des Wafers 204 abgebildet werden.
Optional kann ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 207 und dem Wafer 204 durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex größer 1 ,0 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf.
Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, insbesondere auch nicht mit dem beschriebenen Aufbau, beschränkt. Die Erfindung eignet sich für beliebige Lithografiesysteme, insbesondere jedoch für Projektionsbelichtungsanlagen, mit dem beschriebenen Aufbau. Die Erfindung eignet sich auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine geringere bildseitige numerische Apertur als jene, die im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben ist. Insbesondere eignet sich die Erfindung auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine bildseitige numerische Apertur von 0,25 bis 0,5, vorzugsweise 0,3 bis 0,4, besonders bevorzug 0,33, aufweisen. Die Erfindung sowie die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sind ferner nicht auf eine spezifische Bauform beschränkt zu verstehen. Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar.
Figur 3 zeigt perspektivisch eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer Optikvorrichtung 1 , insbesondere für ein Lithografiesystem. Bei dem Lithografiesystem kann es sich insbesondere um eine Projektionsbelichtungsanlage 100, 200 für die Halbleiterlithografie handeln. Die Optikvorrichtung 1 weist wenigstens ein optisches Element 2 mit wenigstens einer optischen Oberfläche 3 auf. Ferner weist die Optikvorrichtung 1 einen, vorzugsweise mehrere Aktuatoren 4 auf, um die optische Oberfläche 3 des optischen Elements 2 zu verkippen. Die Optikvorrichtung 1 umfasst ferner eine Messeinrichtung 5, um eine Verkippung der optischen Oberfläche 3 aus einer Ruhelage zu erfassen.
Die Messeinrichtung 5 weist wenigstens einen Wellenleiter 6 auf, welcher eine geschlossene Messstrecke 7 ausbildet, wobei der Wellenleiter 6 zur Einkopplung und Propagation einer oder mehrerer Moden eines Messstrahls 8 eingerichtet ist.
Der Wellenleiter 6 ist derart angeordnet, dass eine Verkippung der optischen Oberfläche 3 den durch den Wellenleiter s propagierenden Messstrahl 8 beeinflusst, wobei die Messeinrichtung 5 eingerichtet ist, um eine durch die Verkippung der Oberfläche 3 bewirkte Beeinflussung des Messstrahls 8 zu erfassen.
In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 ist vorzugsweise eine Strahlungsquelle 9 zur Ausbildung einer den Messstrahl 8 ausbildenden, vorzugsweise kohärenten, Messstrahlung vorgesehen. Die Strahlungsquelle 9 ist im Ausführungsbeispiel Teil der Optikvorrichtung 1. Die Messstrahlung kann jedoch auch durch eine externe Strahlungsquelle 9 zur Verfügung gestellt werden.
In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Strahlungsquelle 9 vorzugsweise monolithisch in die Optikvorrichtung 1 integriert ausgebildet ist.
In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 ist vorzugsweise der Wellenleiter 6 zur Propagation einer oder mehrerer Moden eines kohärenten Messstrahls 8 eingerichtet.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 , bei dem vorzugsweise der wenigstens eine Aktuator 4 als mikromechanisches System ausgebildet ist und das wenigstens eine optische Element 2 als Mikrospiegel 2a ausgebildet ist.
Vorzugsweise können Ausführungsformen (siehe Figur 4) vorgesehen sein, bei denen das wenigstens eine optische Element 2 als Mikrospiegel 2a eines Facettenspiegels, insbesondere Feldfacettenspiegels oder eines Pupillenfacettenspiegels, insbesondere des Feldfacettenspiegels 119 oder des Pupillenfacettenspiegels 121 der Figur 1 , ausgebildet ist. Bei einer derartigen Ausführungsform ist vorzugsweise (in Figur 4 nicht dargestellt) vorgesehen, dass der wenigstens eine Aktuator 4 als mikromechanisches System und die ebenfalls in Figur 4 nicht dargestellte Strahlungsquelle 9 monolithisch integriert ausgebildet ist.
In Figur 1 ist der Mikrospiegel 2a mit den Bezugszeichen 120 bzw. 122 versehen.
In alternativen Ausführungsformen kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass lediglich derwenigstens eine Aktuator 4 als mikromechanisches System und/oder das wenigstens eine optische Element 2 als Mikrospiegel 2a und/oder die Strahlungsquelle 9 monolithisch integriert ausgebildet ist.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist der wenigstens eine Wellenleiter 6 vorzugsweise derart angeordnet, dass die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 durch eine Messung der Deformation eines mit dem optischen Element 2 verbundenen Elements 10 bestimmbar ist.
Die Messstrecke 7 ist hierbei vorzugsweise wenigstens teilweise in dem mit dem optischen Element 2 verbundenen Element 10 angeordnet.
Das verbundene Element 10 ist in dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel vorzugsweise als Federelement 11 ausgebildet, mit welchem das optische Element 2 verbunden ist bzw. an dem das optische Element 2 angeordnet ist.
Es können auch Ausführungsformen vorgesehen sein, bei denen das verbundene Element 10 ein Federelement 1 1 ist, mit welchem das optische Element 2 mittelbar, z. B. über ein weiteres Zwischenelement, verbunden ist oder an dem das optische Element 2 unmittelbar ausgebildet ist. In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Messeinrichtung 5 eine Weglängenmesseinrichtung 12 zur Erfassung einer Längenänderung der durch den Wellenleiters bereitgestellten Messstrecke 7 auf. Ferner ist die Messeinrichtung 5 eingerichtet, aus der Längenänderung die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 zu bestimmen.
Die Weglängenmesseinrichtung 12 weist in dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel vorzugsweise wenigstens eine Gittereinrichtung für die Messstrahlung auf, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die wenigstens eine Gittereinrichtung vorzugsweise als Faser-Bragg-Gitter 13 ausgebildet ist.
In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Regeleinrichtung 14 mit einem, vorzugsweise geschlossenen, Regelkreis vorgesehen, um eine Soll-Verkippung der optischen Oberfläche 3 mittels der Aktuatoren 4 einzustellen, wobei eine durch die Messeinrichtung 5 ermittelte Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 berücksichtigt ist. In Figur 3 ist die Verbindung zwischen der Regeleinrichtung 14, der Messeinrichtung 5 und den Aktuatoren 4 durch gestrichelte Linien dargestellt.
In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Messeinrichtung 5 vorzugsweise wenigstens zwei Wellenleiter 6 auf, die jeweils eine geschlossene Messstrecke 7 ausbilden, wobei die Messstrecken 7 derart angeordnet sind, dass mittels einer ersten Messstrecke 7a eine Ist- Verkippung der optischen Oberfläche 3 um eine erste Achse 15 und mittels einer zweiten Messstrecke 7b eine Ist- Verkippung der optischen Oberfläche 3 um eine zweite Achse 16, die zu der ersten Achse 15 orthogonal verläuft, erfassbar ist. Hierbei verlaufen die beiden Achsen 15, 16 unter der optischen Oberfläche 3 in einer Ebene der Federelemente 11 .
In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ebene der Federelemente 11 , in welcher die beiden Achsen 15, 16 verlaufen beabstandet und planparallel zu der Ruhelage der optischen Oberfläche 3 angeordnet.
In Figur 3 sind die Achsen 15 und 16 lediglich in der Mitte der Optikvorrichtung 1 angedeutet. Tatsächlich verlaufen die Achsen 15, 16 als virtuelle Achsen jeweils in beide Richtungen ins Unendliche.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 als Feldfacettenspiegel 119 und/oder als Pupillenfacettenspiegel 121 , welcher eine Mehrzahl an optischen Elementen 2 aufweist, die als Mikrospiegel 2a ausgebildet sind, wobei die optischen Oberflächen 3 als Spiegelebenen ausgebildet sind, welche jeweils um zwei zueinander orthogonal verlaufende Achsen kippbar sind.
Figur 4 zeigt somit ein Ausführungsbeispiel, bei dem die mehreren optischen Elemente 2 der Optikvorrichtung 1 als Mikrospiegel 2a ausgebildet sind. Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen Teil einer weiteren möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 .
In der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform weist die Messeinrichtung 5 vorzugsweise mehrere (dargestellt sind zwei) Wellenleiter 6 auf. Die Wellenleiter 6 bilden jeweils eine geschlossene Messstrecke 7 aus, wobei zumindest zwei der Wellenleiter 6 in verschiedenen bzw. unterschiedlichen Tiefen des Federelements 11 ausgebildet sind bzw. verlaufen. Die Wellenleiter 6 sind in dem Federelement 11 somit in Tiefe nrichtung versetzt zueinander angeordnet.
In dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Aktuator 4 als piezoelektrische Schicht ausgebildet und eine Spannungsquelle 17 ist vorgesehen und eingerichtet, um den Aktuator 4 mit einer elektrischen Spannung zu versorgen.
In Figur 5 sind ferner Anschlusselemente 18 dargestellte, welche das optische Element 2 mit dem Aktuator 4 bzw. das Federelement 1 1 mit einer (nicht dargestellten) ortsfesten Basis verbinden.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 nach Figur 5 in einem nach oben bzw. in Richtung auf das optische Element 2 ausgelenkten Zustand. Wie in Figur ß dargestellt, ist zumindest das Federelement 1 1 nach oben ausgelenkt. Die Auslenkung resultiert dabei aus einer entsprechenden Ansteuerung des oder der Aktuatoren 4, wodurch eine gewünschte Soll- Verkippung der optischen Oberfläche 3 eingestellt werden bzw. allgemein eine Verkippung der optischen Oberfläche 3 erreicht werden soll.
In dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5 bis 7 ist vorgesehen, dass die Darstellung gemäß Figur 5 eine Ruhelage der optischen Oberfläche 3 bzw. des Federelements 1 1 zeigt. In dieser Ruhelage ist vorzugsweise vorgesehen, dass die zwei Wellenleiter s eine identische Länge aufweisen.
In dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist wenigstens einer der Wellenleiter 6 in einer dehnungsneutralen Ebene 19 des Federelements 11 angeordnet und wenigstens einer der Wellenleiter 6 ist derart in oder an dem Federelement 11 angeordnet, dass sich die Länge des Wellenleiters 6 bei einer Verkippung der optischen Oberfläche 3 ändert bzw. die Länge des Wellenleiters 6 verglichen mit einer Ruhelage verändert ist, wenn eine Soll-Verkippung der optischen Oberfläche 3 eingestellt wird bzw. eine Ist-Verkippung erreicht ist. In dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5 bis 7 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die dehnungsneutrale Ebene 19 in Tiefenrichtung mittig in dem Federelement 11 verläuft, so dass der entsprechend angeordnete Wellenleiter 6 ebenfalls vorzugsweise mittig (in Tiefenrichtung) in dem Federelement 11 angeordnet ist.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung nach Figur 6 in einem nach unten ausgelenkten Zustand.
Hinsichtlich der Bezugszeichen wird auf die Beschreibung zur Figur 6 verwiesen. In der in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungsform weist auch der als Piezoschicht ausgebildete Aktuator 4 eine Ebene auf, welche in den Figuren 6 und 7 als gestrichelte Linie dargestellt ist und in welcher eine Messstrecke 7 angeordnet sein könnte.
Die Ausführungsform gemäß den Figuren 5, 6 und 7 zeigt demnach eine Anordnung des wenigstens einen Wellenleiters 6 derart, dass die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 durch eine Messung der Deformation bzw. der Verkippung bzw. der Verbiegung eines mit dem optischen Element 2 verbundenen Ele- mentsl O, in diesem Fall des Federelements 11 , bestimmbar ist.
In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann der wenigstens eine Wellenleiter 6 auch derart angeordnet werden, dass die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 durch eine Messung der Deformation bzw. der Verkippung bzw. der Verbiegung des optischen Elements 2 selbstbestimmbar ist.
Ferner ist in der Ausführungsform nach den Figuren 5, 6 und 7 die Messstrecke 7 in dem mit dem optischen Element 2 verbundenen Element 10, in diesem Fall dem Federelement 11 , angeordnet. In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann die Messstrecke 7 vorzugsweise wenigstens teilweise in und/oder an dem optischen Element 2 angeordnet sein.
Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf einen Teil der Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 nach Figur 5. Der Wellenleiter 6, welcher die geschlossene Messstrecke 7 ausbildet, ist in dem in Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel mäanderförmig ausgebildet bzw. verläuft mäanderförmig in dem Federelement 11. Hierbei verlaufen die geraden Abschnitte der mäanderförmigen Schlaufen des Wellenleiters 6 entlang der Richtung der größten Deformation des Federelements 11 . Genauso gut können die in der Figur 8 dargestellten Schlaufen des Wellenleiters 6 auch in der dehnungsneutralen Ebene 19 des Federelements 11 angeordnet sein. In dem in Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise vorgesehen, dass, wie in den Figuren 6 und 7 dargestellt, die (vorzugsweise zwei) Wellenleiter 6 derart angeordnet sind, dass einer der Wellenleiter 6 in der dehnungsneutralen Ebene 19 des Federelements 11 verläuft und der andere Wellenleiter 6 derart in oder an dem Federelement 11 angeordnet ist, dass sich die Länge des Wellenleiters 6 bei einer Verkippung der optischen Oberfläche 3 ändert. Alle Wellenleiter 6 können dabei vorzugsweise mäanderförmig verlaufend angeordnet sein.
Der Wellenleiter s, der die geschlossene Messstrecke 7 ausbildet, die in der dehnungsneutralen Ebene 19 des Federelements 11 verläuft, kann für eine Referenzmessung verwendet werden, deren Ergebnis dann mit dem Messergebnis der geschlossenen Messstrecke 7 des Wellenleiters 6 oder der Wellenleiter 6 verglichen wird, die nicht in der dehnungsneutralen Ebene 19 verlaufen.
Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer weiteren möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 .
In dem in Figur 9 dargestellten Ausführungsbespiel ist die Weglängenmesseinrichtung 12 dazu eingerichtet, die vorzugsweise kohärente Messstrahlung in wenigstens zwei Messstrahlen 8 aufzuteilen und diese zu Interferenz zu bringen.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Weglängenmesseinrichtung 12 eingerichtet ist, die vorzugsweise kohärente Messstrahlung in wenigstens zwei Messstrahlen 8 aufzuteilen und ein Messspektrum der Messstrahlung zu erzeugen.
In dem in Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Weglängenmesseinrichtung 12 einen Leistungsteiler 21 auf, welcher eingerichtet und angeordnet ist, die von der Strahlungsquelle 9 ausgebildete Messstrahlung in zumindest zwei Messstrahlen 8 aufzuteilen und die Messstrahlen 8 in jeweils einen eine Messstrecke 7 ausbildenden Wellenleiter s einzukoppeln, wobei die Weglängenmesseinrichtung 12 einen Leistungskombinierer 22 aufweist, welcher eingerichtet und angeordnet ist, um die Messstrahlen 8 nach deren Propagation durch die jeweiligen Wellenleiter s wieder zusammenzuführen. Die Messeinrichtung 5 ist dabei eingerichtet, die überlagerten Messstrahlen 8 zu erfassen.
Figur 10 zeigt eine schematische Darstellung einer Abwandlung der Ausführungsform nach Figur 9.
In der in Figur 10 dargestellten Ausführungsform ist einer der beiden Wellenleiter 6 bzw. eine der beiden Messstrecken 7 mäandrierend über das Federelement 11 verlaufend angeordnet. Eine ähnliche Anordnung des Wellenleiters 6 bzw. der Messstrecke 7 ist auch in Figur 8 dargestellt.
In den Figuren 9 und 10 ist die Messeinrichtung 5 als vorzugsweise integrierter photonischer Schaltkreis ausgebildet, weicher ein Mach-Zehnder-Interferometer aufweist.
In dem in Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Messeinrichtung 5 ein Mach-Zehnder-Inter- ferometer auf, bei welchem ein Arm des Mach-Zehnder-Interferometers eine Längenänderung erfährt und somit als Messarm ausgebildet ist. Der andere, in Figur 9 auf der rechten Seite dargestellte Arm ist hingegen statisch und somit als Referenzarm ausgebildet. Der den Messarm ausbildende Wellenleiter 6 ist auf der linken Seite der Figur 9 in einem sich verformenden Teil des Federelements 11 wenigstens teilweise integriert. Der statische Referenzarm hingegen ist in einem starren Bereich der Optikvorrichtung 1 integriert, gegebenenfalls auch in der neutralen Ebene 19 des Federelements 11.
Figur 10 zeigt eine besondere Ausführungsform der Figur 9, wobei der Wellenleiter 6 im linkerhand angeordneten Messarm mäanderförmig in einen sich verformenden Teil des Federelements 1 1 integriert ist, um eine akkumulierte Längenänderung zu erhöhen.
In dem in Figur 10 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der linkerhand angeordnete Messarm N=6 Durchgänge in eine Verbiegungsrichtung des Federelements 11 auf.
Figur 11 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer weiteren möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 .
In der in Figur 11 dargestellten Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 ist derwenigstens eine Wellenleiter 6 derart angeordnet und eingerichtet, dass sich der Wellenleiter 6 durch eine Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 einem in unmittelbarer Nähe des Wellenleiters 6 befindlichen Referenzbereich 23 derart annähernd oder sich von diesem entfernend, dass der Referenzbereich 23 einen aus dem Wellenleiter 6 austretendes evaneszentes Feld 24 (siehe Figur 12) beeinflusst, und die Messeinrichtung 5 eingerichtet ist, um die Beeinflussung zu messen.
In den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Messeinrichtung 5 jeweils eingerichtet, die Ist- Verkippung des Wellenleiters 6 aus einem Interferenzmuster des Messstrahls 8 oder der Messstrahlen 8 zu ermitteln und/oder die Ist-Verkippung des Wellenleiters 6 aus einem Transmissionsgrad des Messstrahls 8 und/oder der Messstrahlung zu ermitteln.
In dem in Figur 11 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der wenigstens eine Wellenleiter 6 an einem mit dem optischen Element verbundenen Element 10, im vorliegenden Fall an dem Aktuator 4, angeordnet, und der wenigstens eine Referenzbereich 24 ist ortsfest.
Alternative oder zusätzliche, nicht dargestellte Ausführungsformen können vorsehen, dass der wenigstens eine Wellenleiter s an dem optischen Element 2 angeordnet ist und/oder der wenigstens eine Wellenleiter 6 an einem anderen verbundenen Element, insbesondere dem Federelement 11 , angeordnet ist. Auch in diesem Fall ist vorzugsweise vorgesehen, dass der wenigstens eine Referenzbereich 24 ortsfest ist.
In dem in Figur 11 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Referenzbereich 23 ferner an einem ortsfesten Basisbereich 25, zum Beispiel einem Substrat, angeordnet.
In einer weiteren, in der Optikvorrichtung 1 zusätzlich oder alternativ zu realisierenden, Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Referenzbereich 23 an dem optischen Element 2 angeordnet ist und/oder der wenigstens eine Referenzbereich 23 an dem verbundenen Element 10, insbesondere dem Federelement 11 oder dem Aktuator 4, angeordnet ist und der wenigstens eine Wellenleiter 6 ortsfest angeordnet ist.
Vorzugsweise ist in dem in Figur 11 dargestellten Ausführungsbeispiel der wenigstens eine Wellenleiter s derart angeordnet, dass die Ist- Verkippung der optischen Oberfläche 3 durch eine Messung der Translation des mit dem optischen Element 2 verbundenen Elements 10 bestimmbar ist.
In einer alternativen Ausführungsform kann der wenigstens eine Wellenleiter 6 an dem optischen Element 2 angeordnet sein, so dass die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 durch eine Messung der Translation des optischen Elements 2 bestimmbar ist. Ferner ist in Figur 11 die Messstrecke 7 wenigstens teilweise an dem mit dem optischen Element 2 verbundenen Element 10 angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Messstrecke 7 wenigstens teilweise an dem optischen Element 2 angeordnet ist.
Figur 12 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus Figur 11 .
Aus Figur 12 ist ersichtlich, wie das evaneszente Feld 24, welches aus dem Wellenleiter s austritt, mit dem Referenzbereich 23 in unmittelbarer Nähe des Wellenleiters 6 interagieren kann. Aufgrund des schnellen Abklingens des evaneszenten Felds 24 mit zunehmender Entfernung zu dem Wellenleiter 6 ist eine Anordnung des Referenzbereichs 23 in unmittelbarer Nähe des Wellenleiters 6 von Vorteil, wodurch eine hohe Ortsauflösung erzielt werden kann.
Bei den in den Figuren 3 bis 12 dargestellten Ausführungsformen der Optikvorrichtung 1 können die Bestandteile als integrierte photonische Komponenten ausgebildet sein. Insbesondere kann der wenigstens eine Wellenleiter 6 als dielektrischer Monomodenwellenleiter ausgebildet sein. Der Leistungsteiler 21 und/oder der Leistungskombinierer 22 können als Multimodeninterferenzkoppler ausgebildet sein. Die Strahlungsquelle 9 kann als Laser ausgebildet sein. Zur Auskopplung des Messstrahls aus dem Wellenleiters können Auskoppelstrukturen zur vertikalen Auskopplung des Lichts, beispielsweise Gitterkoppler oder Prismenkoppler, vorgesehen sein.
Die vorbeschriebenen Komponenten können durch Halbleiterherstellungsprozesse für photonisch integrierte Schaltkreise (PIC) ausgebildet werden. Beispielsweise kann der wenigstens eine Wellenleiter s aus Silizium auf einem Silicon-on-lnsulator (SOI)-Wafer strukturiert ausgebildet sein. Ferner sind Wellenleiter 6 aus Siliziumnitrit auf SOI-Substraten oder Wellenleiter aus der lll-V Halbleiterklasse auf entsprechenden Substraten ausbildbar. Vorzugsweise kann ein Einsatz einer sogenannten SOI-PIC-Technologie vorgesehen sein.
Die Strahlungsquelle 9 kann bevorzugt als Laser in einem Wafer-Level-Prozess in eine photonische Ebene integriert werden, beispielsweise durch ein Transferprinting und/oder einen Flip-Chip-Bonding-Prozess. Alternativ oder zusätzlich können externe, nicht auf einem Chip der Optikvorrichtung 1 integrierte Strahlungsquellen 9 verwendet werden. Die Messstrahlung einer derartigen externen Strahlungsquelle 9 wird dann vorzugsweise über ein integriertes Verteilnetzwerk in Messstrahlen 8 aufgeteilt bzw. an die jeweiligen Messstrecken 7 verteilt. Eine Zuführung der externen Messstrahlung erfolgt hierbei vorzugsweise von einer Unterseite eines ortsfesten Basisbereichs, insbesondere des Basisbereichs 25 bzw. des den Basisbereich 25 ausbildenden Substrats, um einen hohen Füllfaktor bei einer Verwendung in einem Feldfacettenspiegel 119 und/oder einem Pupillenfacettenspiegel 121 zu gewährleisten. Hierzu kann vorzugsweise eine Verwendung eines transparenten Substrats und/oder die Ausbildung von Löchern bzw. Bohrungen im Substrat (optische Through-Silicon-Vias) vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Einkopplung der Messstrahlung von einer Kante der Optikvorrichtung 1 in die Optikvorrichtung 1 und/oder in die Messstrecke 7 vorgesehen sein. In den in Figur 3 und den Figuren 5 bis 12 dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Federelement 11 vorzugsweise als Siliziummembran ausgebildet.
Bei den in Figur 11 und 12 dargestellten Ausführungsbeispielen hängt der effektive Brechungsindex der optischen Mode des Messstrahls 8, welcher in dem vorzugsweise als Siliziummembran ausgebildeten Wellenleiter 6 propagiert, von einem Abstand zwischen dem Wellenleiter 6 und dem Referenzbereich 23 ab, wobei der Referenzbereich 23 als Siliziumblock ausgebildet sein kann. Aus Figur 12 ist ersichtlich, dass die beschriebene Änderung des Modenindex dadurch bedingt wird, dass der evaneszente Anteil des elektrischen Feldes des Messstrahls 8 mit dem Referenzbereich 23, insbesondere mit dem Siliziumblock, überlappt.
Eine Implementierung einer derartigen Ausführungsform des Wellenleiters 6 in eine integrierte interfero- metrische und/oder resonante Struktur ermöglicht die Realisierung eines sehr sensitiven Annäherungssensors, durch welchen wiederum die Deformation des als piezoelektrische Schicht ausgebildeten Aktuators 4 bestimmt werden kann.
Wie in Figur 11 angedeutet, kann ein Raster von Wellenleitern 6 vorgesehen sein, um eine hohe Ortsauflösung über einen hinreichend großen Messbereich zu gewährleisten. Bei einer Auslenkung der piezoelektrischen Schicht nehmen die einzelnen Wellenleiter 6 in Figur 11 unterschiedliche Abstände zum Referenzbereich 23 ein, so dass bei einer Änderung der Auslenkung immer jeweils einer der Wellenleiter 6 in einem optimalen Messabstand zu dem Referenzbereich 23 angeordnet ist.
In den in den Figuren 11 und 12 dargestellten Ausführungsbeispielen kann vorteilhafterweise auf eine Freistrahlpropagation des Messstrahls 8 verzichtet werden.
Die in den Figuren 3 bis 12 dargestellten Ausführungsformen der Optikvorrichtung 1 eignen sich in besonderem Maße zur Durchführung eines Verfahrens zur Messung der Ist- Verkippung der optischen Oberfläche 3 des optischen Elements 2.
Figur 13 zeigt eine blockdiagrammartige Darstellung einer möglichen Ausführungsform eines Verfahrens zur Messung einer Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 des optischen Elements 2.
Bei dem Verfahren zur Messung der Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 des optischen Elements 2, insbesondere eines Lithografiesystems und dabei insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage 100, 200 für die Halbleiterlithografie, wird die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 durch den wenigstens einen Messstrahl 8 bestimmt, der entlang der Messstrecke 7 propagiert, wobei der eine oder die mehreren Aktuatoren 4 angeordnet werden, um die Verkippung der optischen Oberfläche 3 zu beeinflussen. Weiterhin wird durch wenigstens einen Wellenleiters eine geschlossene Messstrecke 7 ausgebildet, wobei in den Wellenleiter 6 der Messstrahl 8 derart eingekoppelt wird, dass eine oder mehrere Moden des Messstrahls 8 durch den Wellenleiter 6 propagieren. Hierbei wird der Wellenleiter 6 derart angeordnet, dass durch eine Verkippung der optischen Oberfläche 3 der durch den Wellenleiter 6 propagierende Messstrahl 8 beeinflusst wird, wobei die durch die Verkippung der optischen Oberfläche 3 bewirkte Beeinflussung des Messstrahls 8 erfasst wird und hieraus die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 bestimmt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorzugsweise wie folgt durchgeführt werden.
In einem Messstreckenblock 30 wird durch den wenigstens einen Wellenleiter 6 die geschlossene Messstrecke 7 ausgebildet.
In einem Anordnungsblock 31 werden der eine oder die mehrere Aktuatoren 4 angeordnet, um die Verkippung der optischen Oberfläche 3 zu beeinflussen.
Der Wellenleiter 6 wird derart angeordnet, dass durch eine Verkippung der optischen Oberfläche 3 der durch den Wellenleiter s propagierende Messstrahl 8 beeinflusst wird.
In einem Einkopplungsblock 32 wird der Messstrahl 8 in den Wellenleiter 6 derart eingekoppelt, dass eine oder mehrere Moden des Messstrahls 8 durch den Wellenleiter s propagieren.
In einem Beeinflussungsblock 33 wird der durch den Wellenleiter s propagierende Messstrahl 8 durch die Verkippung der optischen Oberfläche 3 beeinflusst.
In einem Erfassungsblock 34 wird die durch die Verkippung der optischen Oberfläche 3 bewirkte Beeinflussung des Messstrahls 8 erfasst.
In einem Bestimmungsblock 35 wird aus der erfassten Beeinflussung die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 bestimmt.
Bei dem Verfahren wird demnach die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 durch den wenigstens einen Messstrahl 8 bestimmt, der entlang der Messstrecke 7 propagiert.
In dem Anordnungsblock 31 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator 4 durch ein mikroelektromechanisches System und/oder das wenigstens eine optische Element 2 durch einen Mikrospiegel 2a ausgebildet wird.
Als Teil des Beeinflussungsblocks 33 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass durch die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 eine Längenänderung der durch den Wellenleiter 6 bereitgestellten Messstrecke 7 bewirkt wird.
Als Teil des Erfassungsblocks 34 kann vorgesehen sein, dass die Längenänderung der durch den Wellenleiter 6 bereitgestellten Messstrecke 7 erfasst wird. Als Teil des Bestimmungsblocks 35 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass aus der Längenänderung die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 bestimmt wird.
In dem Erfassungsblock 34 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass eine Weglängendifferenz des durch den Wellenleiter s propagierenden Messstrahls 8, welche durch die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 bedingt ist, gemessen wird. Insbesondere kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass ein Interferenzmuster, insbesondere das Messspektrum, des Messstrahls 8 ermittelt wird.
Als Teil des Bestimmungsblocks 35 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Längenänderung des Wellenleiters 6 aus einer Phase des Messstrahls 8 bestimmt wird.
Als Teil des Messstreckenblocks 30 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass zwei oder mehrere Wellenleiter 6 in einem Federelement 11 angeordnet sind und es sich bei dem Federelement 11 um ein mit dem optischen Element 2 verbundenes Element 10 handelt, wobei die wenigstens zwei Wellenleiter 6 in verschiedenen Tiefen des Federelements 11 angeordnet werden.
Als Teil des Messstreckenblocks 30 kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer der Wellenleiter s in der dehnungsneutralen Ebene 19 des Federelements 11 angeordnet wird und wenigstens einer der Wellenleiter 6 derart in oder an dem Federelement 11 angeordnet wird, dass sich die Länge des Wellenleiters 6, im Rahmen des Beeinflussungsblocks 33, bei einer Verkippung der optischen Oberfläche 3 ändert.
Als Teil des Erfassungsblocks 34 kann vorgesehen sein, dass die Längenänderung der wenigstens zwei Wellenleiter s in verschiedenen Tiefen des Federelements 11 erfasst wird.
Als Teil des Bestimmungsblocks 35 kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Ist-Verkippung aus der Längenänderung der Wellenleiter 6 in verschiedenen Tiefen des Federelements 11 , von welchem das optische Element 23 bzw. die optische Oberfläche 3 gehalten wird, bestimmt wird.
Im Rahmen des Einkopplungsblocks 32 kann vorgesehen sein, dass die Messstrahlung in zumindest zwei Messstrahlen 8 aufgeteilt wird und die Messstrahlen 8 in jeweils einen eine Messstrecke 7 ausbildenden Wellenleiter 6 eingekoppelt werden.
Im Rahmen des Erfassungsblocks 34 kann vorgesehen sein, dass die Messstrahlen 8 nach der Propagation durch den jeweiligen Wellenleiter 6 wieder zusammengeführt werden und die überlagernden Messstrahlen 8, insbesondere die Leistung der überlagerten Messstrahlen 8, erfasst, insbesondere mit einem Fotodetektor detektiert werden.
Im Rahmen des Einkopplungsblocks 32 und/oder des Messstreckenblocks 30 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass ein erster Messstrahl 8 in einer ersten Messstrecke 7 durch einen Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche 3 deformiert wird, insbesondere durch einen flexiblen Bereich des Federelements 1 1 , geleitet wird, wobei ein zweiter Messstrahl 8 in einer zweiten Messstrecke 7 durch einen Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche 3 starr verbleibt bzw. nicht oder in anderer Weise deformiert wird, insbesondere durch einen starren Bereich des optischen Elements 2, geleitet wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Messstrahlen 8 innerhalb einer gemeinsamen Ebene geleitet werden.
Im Rahmen des Bestimmungsblocks 35 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 aus den gemessenen Daten der Messstrahlen 8 bestimmt wird.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass im Rahmen des Messstreckenblocks der wenigstens eine Wellenleiter 6 derart angeordnet und eingerichtet wird, dass der Wellenleiter 6 durch eine Ist-Verkip- pung der optischen Oberfläche 3 dem in unmittelbarer Nähe des Wellenleiters 6 befindlichen Referenzbereich 23 derart angenähert oder von diesem entfernt wird, dass im Rahmen des Beeinflussungsblocks 33 durch den Referenzbereich 23 das aus dem Wellenleiter 6 austretende evaneszente Feld 24 beeinflusst wird und im Rahmen des Erfassungsblocks 34 die Beeinflussung gemessen und im Rahmen des Bestimmungsblocks 35 hieraus die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 bestimmt wird.
Im Rahmen des Bestimmungsblocks 35 kann vorgesehen sein, dass die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 gegenüber dem Referenzbereich 23 aus einem Interferenzmuster der Messstrahlen 8 ermittelt wird und/oder die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche 3 aus einer Transmission des Messstrahls 8 ermittelt wird.
Die in den Figuren 3 bis 12 dargestellten Ausführungsformen der Optikvorrichtung 1 sowie das im Zusammenhang mit Figur 13 skizzierte Verfahren eignet sich in besonderem Maße zur Verwendung in einem Lithografiesystem.
Bei dem Lithografiesystem kann es sich insbesondere um eine Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere die Projektionsbelichtungsanlage 100, 200 (siehe Figur 1 und Figur 2) für die Halbleiterlithografie handeln. Vorgesehen sein kann dabei ein Beleuchtungssystem 101 , 201 mit einer Strahlungsquelle 102 sowie eine Optik 103, 109, 206, welche wenigstens ein optisches Element 116, 1 18, 119, 120, 121 , 122, Mi, 207 aufweist. Ferner ist bei dem Lithografiesystem wenigstens eine Optikvorrichtung 1 gemäß wenigstens einem der Ausführungsbeispiele vorgesehen, wobei wenigstens eines der optischen Elemente 116, 118, 119, 120, 121 , 122, Mi, 207 ein optisches Element 2 der wenigstens einen Optikvorrichtung 1 ist. Alternativ oder zusätzlich weist wenigstens eines der optischen Elemente 116, 118, 119, 120, 121 , 122, Mi, 207 eine optische Oberfläche 3 auf, deren Ist-Verkippung mit wenigstens einer Ausführungsform des Verfahrens ermittelt ist.
Figur 14 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 . Die Messeinrichtung 5 weist wenigstens zwei Wellenleiter 6 auf. Hierbei ist wenigstens ein erster Wellenleiter 6 in einem Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche 3 deformiert wird, insbesondere in einem flexiblen Bereich des Federelements 11 , angeordnet. Ferner ist wenigstens ein zweiter Wellenleiter 6 in einem Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche 3 starr ist bzw. nicht deformiert wird, insbesondere in einem starren Bereich des optischen Elements 2, angeordnet.
In dem in Figur 14 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die die Wellenleiter 6 vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
In dem in Figur 14 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die gemeinsamen Ebene beabstandet und planparallel zu der Ruhelage optischen Oberfläche 3 angeordnet.
Abstrakter formuliert weist in dem in Figur 14 dargestellten Ausführungsbeispiel die Messeinrichtung 5 wenigstens zwei Wellenleiter 6 auf, wobei wenigstens ein erster Wellenleiter 6 in einem ersten Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche 3 deformiert wird, insbesondere in einem ersten flexiblen Bereich des Federelements 11 , angeordnet ist, während wenigstens ein zweiter Wellenleiter 6 in einem zweiten Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche 3 in einer von dem ersten Bereich verschiedenen Weise, insbesondere nicht, deformiert wird, angeordnet ist. Hierbei sind die Wellenleiter s vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
Ferner ist in Figur 14 eine als Fotodetektor ausgebildete Erfassungseinrichtung 36 vorgesehen, um eine aus den überlagerten Messstrahlen 8 ausgebildete Strahlung zu erfassen.
Zu den in Figur 14 dargestellten Bezugszeichen sei auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der Figur 3 verwiesen.
Figur 15 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Anordnung zweier Messstrecken 7 in dem Federelement 11 .
In dem in Figur 15 dargestellten Ausführungsbeispiel sind wenigstens zwei Wellenleiter s vorhanden und jeweils in unterschiedlichen, als gestrichelte Linien dargestellten, Ebenen des nicht dargestellten Federelements 1 1 liegend angeordnet, wobei in den unterschiedlichen Ebenen bei der Verkippung der optischen Oberfläche 3 eine unterschiedliche Dehnung auftritt.
Hierdurch ergeben sich für die Wellenleiter s unterschiedliche Krümmungsradien 37 in einem deformierten
Abschnitt 38. Bezugszeichenliste
1 Optikvorrichtung
2 optisches Element
2a Mikrospiegel
3 optische Oberfläche
4 Aktuator
5 Messeinrichtung
6 Wellenleiter
7 geschlossene Messstrecke
7a erste Messstrecke
7b zweite Messstrecke
8 Messstrahl
9 Strahlungsquelle
10 verbundenes Element
11 Federelement
12 Weglängenmesseinrichtung
13 Faser-Bragg-Gitter
14 Regeleinrichtung
15 erste Achse
16 zweite Achse
17 Spannungsquelle
18 Anschlusselement
19 dehnungsneutrale Ebene
21 Leistungsteiler
22 Leistungskombinierer
23 Referenzbereich
24 evaneszentes Feld
25 Basisbereich
30 Messstreckenblock
31 Anordnungsblock
32 Einkopplungsblock
33 Beeinflussungsblock
34 Erfassungsblock
35 Bestimmungsblock
36 Erfassungseinrichtung
37 Krümmungsradius
38 deformierter Abschnitt 100 EUV-Projektionsbelichtungsanlage
101 Beleuchtungssystem
102 Strahlungsquelle
103 Beleuchtungsoptik
104 Objektfeld
105 Objektebene
106 Retikel
107 Retikelhalter
108 Retikelverlagerungsantrieb
109 Projektionsoptik
110 Bildfeld
111 Bildebene
112 Wafer
113 Waferhalter
114 Waferverlagerungsantrieb
115 EUV- / Nutz- / Beleuchtungsstrahlung
116 Kollektor
117 Zwischenfokusebene
118 Umlenkspiegel
119 erster Facettenspiegel / Feldfacettenspiegel
120 erste Facetten / Feldfacetten
121 zweiter Facettenspiegel / Pupillenfacettenspiegel
122 zweite Facetten / Pupillenfacetten
200 DUV-Projektionsbelichtungsanlage
201 Beleuchtungssystem
202 Retikelstage
203 Retikel
204 Wafer
205 Waferhalter
206 Projektionsoptik
207 Linse
208 Fassung
209 Objektivgehäuse
210 Projektionsstrahl
Mi Spiegel

Claims

Patentansprüche:
1. Optikvorrichtung (1), insbesondere für ein Lithografiesystem (100,200), mit wenigstens einem optischen Element (2) aufweisend wenigstens eine optische Oberfläche (3) und mit einem oder mehreren Aktuatoren (4), um die optische Oberfläche (3) des optischen Elements (2) zu verkippen, und mit einer Messeinrichtung (5), um eine Verkippung der optischen Oberfläche (3) aus einer Ruhelage zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (5) wenigstens einen Wellenleiter (6) aufweist, welcher eine geschlossene Messstrecke (7) ausbildet, wobei der Wellenleiter (6) zur Einkopplung und Propagation einer oder mehrerer Moden eines Messstrahls (8) eingerichtet ist, und wobei der Wellenleiter (6) derart angeordnet ist, dass eine Verkippung der optischen Oberfläche (3) den durch den Wellenleiter (6) propagierenden Messstrahl (8) beeinflusst, wobei die Messeinrichtung (5) eingerichtet ist, um eine durch die Verkippung der optischen Oberfläche (3) bewirkte Beeinflussung des Messstrahls (8) zu erfassen.
2. Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahlungsquelle (9) zur Ausbildung einer den Messstrahl (8) ausbildenden, vorzugsweise kohärenten, Messstrahlung vorgesehen ist.
3. Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenleiter (6) zur Propagation einer oder mehrerer Moden eines kohärenten Messstrahls (8) eingerichtet ist.
4. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (4) als mikroelektromechanisches System und/oder das wenigstens eine optische Element (2) als Mikrospiegel (2a) und/oder die Strahlungsquelle (9) monolithisch integriert ausgebildet ist.
5. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wellenleiter (6) derart angeordnet ist, dass die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche (3) durch eine Messung der Translation oder der Deformation des optischen Elements (2) oder eines mit dem optischen Element (2) verbundenen Elements (10) bestimmbar ist.
6. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrecke (7) wenigstens teilweise in und/oder an dem optischen Element (2) angeordnet ist und/oder die Messstrecke (7) wenigstens teilweise in und/oder an dem mit dem optischen Element (2) verbundenen Element (10) angeordnet ist.
7. Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das verbundene Element (10) ein Federelement (11) ist, mit welchem das optische Element (2) wenigstens mittelbar verbunden ist und/oder an dem das optische Element (2) angeordnet und/oder ausgebildet ist.
8. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (5) eine Weglängenmesseinrichtung (12) zur Erfassung einer Längenänderung der durch den Wellenleiter (6) bereitgestellten Messstrecke (7) aufweist, und die Messeinrichtung (5) eingerichtet ist, aus der Längenänderung die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche (3) zu bestimmen.
9. Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Weglängenmesseinrichtung (12) eingerichtet ist, die vorzugsweise kohärente Messstrahlung in wenigstens zwei Messstrahlen (8) aufzuteilen und diese zur Interferenz zu bringen und/oder ein Messspektrum der Messstrahlung zu erzeugen.
10. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (5) wenigstens zwei Wellenleiter (6) aufweist, wobei wenigstens ein erster Wellenleiter (6) in einem ersten Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche (3) deformiert wird, insbesondere in einem ersten flexiblen Bereich des Federelements (11), angeordnet ist, wobei wenigstens ein zweiter Wellenleiter (6) in einem zweiten Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche (3) in einer von dem ersten Bereich verschiedenen Weise oder nicht deformiert wird, angeordnet ist, wobei die Wellenleiter (6) vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
11. Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Weglängenmesseinrichtung (12) wenigstens eine Gittereinrichtung für die Messstrahlung aufweist, wobei vorzugsweise die wenigstens eine Gittereinrichtung als Faser-Bragg-Gitter (13) ausgebildet ist.
12. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (5) mehrere Wellenleiter (6) aufweist, die jeweils eine geschlossene Messstrecke (7) ausbilden, wobei zumindest zwei Wellenleiter (6) in verschiedenen Tiefen des Federelements (11) ausgebildet sind.
13. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Wellenleiter (6) in einer dehnungsneutralen Ebene (19) des Federelements (11) angeordnet ist und wenigstens einer der Wellenleiter (6) derart in oder an dem Federelement (11) angeordnet ist, dass sich die Länge des Wellenleiters (6) bei einer Verkippung der optischen Oberfläche (3) ändert.
14. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Weglängenmesseinrichtung (12) einen Leistungsteiler (21) aufweist, welcher eingerichtet und angeordnet ist, die Messstrahlung in zumindest zwei Messstrahlen (8) aufzuteilen und die Messstrahlen (8) in jeweils einen eine Messstrecke (7) ausbildenden Wellenleiter (6) einzukoppeln, wobei die Weglängenmesseinrichtung (12) einen Leistungskombinierer (22) aufweist, welcher eingerichtet und angeordnet ist, um die Messstrahlen (8) nach der Propagation durch die jeweiligen Wellenleiter (6) wieder zusammenzuführen, wobei die Messeinrichtung (5) eingerichtet ist, die überlagerten Messstrahlen (8) zu erfassen.
15. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wellenleiter (6) derart angeordnet und eingerichtet ist, dass sich der Wellenleiter (6) durch eine Verkippung der optischen Oberfläche (3) einem in unmittelbarer Nähe des Wellenleiters (6) befindlichen Referenzbereich (23) derart annähert oder von diesem entfernt, dass der Referenzbereich (23) ein aus dem Wellenleiter (6) austretendes evaneszentes Feld (24) beeinflusst, und die Messeinrichtung (5) eingerichtet ist, um die Beeinflussung zu messen.
16. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (5) eingerichtet ist, die Ist-Verkippung des Wellenleiters (6) aus einem Interferenzmuster des Messstrahls (8) zu ermitteln und/oder die Ist-Verkippung des Wellenleiters (6) aus einem Transmissionsgrad des Messstrahls (8) zu ermitteln.
17. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wellenleiter (6) an dem optischen Element (2) angeordnet ist, und/oder der wenigstens eine Wellenleiter (6) an dem verbundenen Element (10), insbesondere dem Federelement (1 1), angeordnet ist, und der wenigstens eine Referenzbereich (23) ortsfest ist.
18. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Referenzbereich (23) an dem optischen Element (2) angeordnet ist und/oder der wenigstens eine Referenzbereich (23) an dem verbundenen Element (10), insbesondere dem Federelement (11), angeordnet ist und der wenigstens eine Wellenleiter (6) ortsfest angeordnet ist.
19. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (5) wenigstens zwei Wellenleiter (6) aufweist, die jeweils eine geschlossene Messstrecke (7) ausbilden, wobei die Messstrecken (7) derart angeordnet sind, dass mittels einer ersten Messstrecke (7a) eine Ist-Verkippung der optischen Oberfläche (3) um eine erste Achse (15) und mittels einer zweiten Messstrecke (7b) eine Ist- Verkippung der optischen Oberfläche (3) um eine zweite Achse (16), die zu der ersten Achse (15) orthogonal verläuft, erfassbar ist.
20. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeleinrichtung (14) mit einem, vorzugsweise geschlossenen, Regelkreis vorgesehen ist, um eine Soll-Verkippung der optischen Oberfläche (3) mittels des wenigstens einen Aktuators (4) einzustellen, wobei eine durch die Messeinrichtung (5) ermittelte Ist-Verkippung der optischen Oberfläche (3) berücksichtigt ist.
21. Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (14) eingerichtet ist, um wenigstens eine temperaturinduzierte und/oder dehnungsinduzierte Abweichung einer Ist-Verkippung von einer Soll-Verkippung der optischen Oberfläche (3) zu korrigieren.
22. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere optische Elemente (2) vorgesehen sind und die optischen Elemente (2) als Mikrospiegel (2a) ausgebildet sind.
23. Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikvorrichtung (1) als Feldfacettenspiegel (1 19) und/oder als Pupillenfacettenspiegel (121) ausgebildet ist, welcher eine Mehrzahl an optischen Elementen (2) aufweist, die als Mikrospiegel (2a) ausgebildet sind, wobei die optischen Oberflächen (3) als Spiegelebenen ausgebildet sind, welche jeweils um zwei Achsen (15,16) kippbar sind.
24. Verfahren zur Messung einer Ist-Verkippung einer optischen Oberfläche (3) eines optischen Elements (2), insbesondere eines Lithografiesystems (100,200), wobei die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche (3) durch wenigstens einen Messstrahl (8) bestimmt wird, der entlang einer Messstrecke propagiert, wobei ein oder mehrere Aktuatoren (4) angeordnet werden, um die Verkippung der optischen Oberfläche (3) zu beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, dass durch wenigstens einen Wellenleiter (6) eine geschlossene Messstrecke (7) ausgebildet wird, wobei in den Wellenleiter (6) der Messstrahl (8) derart eingekoppelt wird, dass eine oder mehrere Moden des Messstrahls (8) durch den Wellenleiter (6) propagieren, wobei der Wellenleiter (6) derart angeordnet wird, dass durch eine Verkippung der optischen Oberfläche (3) der durch den Wellenleiter (6) propagierende Messstrahl (8) beeinflusst wird, wobei die durch die Verkippung der optischen Oberfläche (3) bewirkte Beeinflussung des Messstrahls (8) erfasst wird und hieraus die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche (3) bestimmt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (4) durch ein mikroelektromechanisches System und/oder das wenigstens eine optische Element (2) durch einen Mikrospiegel (2a) ausgebildet wird.
26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längenänderung der durch den Wellenleiter (6) bereitgestellten Messstrecke (7) erfasst wird, und aus der Längenänderung die Ist- Verkippung der optischen Oberfläche (3) bestimmt wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche (3) bedingte Weglängendifferenz des durch den Wellenleiter (6) propagierenden Messstrahls (8) gemessen, insbesondere ein Interferenzmuster, insbesondere ein Messspektrum, des Messstrahls (8) ermittelt wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längenänderung des Wellenleiters (6) aus einer Phase des Messstrahls (8) bestimmt wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Ist-Verkippung aus der Längenänderung mehrerer Wellenleiter (6) in verschiedenen Tiefen eines verbundenen Elements (10), insbesondere eines Federelements (1 1), von welchem die optische Oberfläche (3) gehalten wird, bestimmt wird. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Wellenleiter (6) in einer dehnungsneutralen Ebene (19) des Federelements (11) angeordnet wird und wenigstens einer der Wellenleiter (6) derart in oder an dem Federelement (11) angeordnet wird, dass sich die Länge des Wellenleiters (6) bei einer Verkippung der optischen Oberfläche (3) ändert. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messstrahlung in zumindest zwei Messstrahlen (8) aufgeteilt wird und die Messstrahlen (8) in jeweils einen eine Messstrecke (7) ausbildenden Wellenleiter (6) eingekoppelt werden, wobei die Messstrahlen (8) nach der Propagation durch die jeweiligen Wellenleiter (6) wieder zusammengeführt werden, und die überlagerten Messstrahlen (8), insbesondere die Leistung der überlagerten Messstrahlen (8), erfasst, insbesondere mit einem Fotodetektor detektiert werden, um hieraus eine Ist-Verkippung der optischen Oberfläche (3) zu bestimmen. Verfahren nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Messstrahl (8) in einer ersten Messstrecke (7) durch einen Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche (3) deformiert wird, insbesondere durch einen flexiblen Bereich des Federelements (11), geleitet wird, wobei ein zweiter Messstrahl (8) in einer zweiten Messstrecke (7) durch einen Bereich, welcher bei der Verkippung der optischen Oberfläche (3) starr verbleibt, insbesondere durch einen starren Bereich des optischen Elements (2), geleitet wird, wobei die Messstrahlen (8) vorzugsweise innerhalb einer gemeinsamen Ebene geleitet werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wellenleiter (6) derart angeordnet und eingerichtet wird, dass der Wellenleiter (6) durch eine Verkippung der optischen Oberfläche (3) einem in unmittelbarer Nähe des Wellenleiters (6) befindlichen Referenzbereich (23) derart angenähert oder von diesem entfernt wird, dass durch den Referenzbereich (23) ein aus dem Wellenleiter (6) austretendes evaneszentes Feld (24) beeinflusst wird, und die Beeinflussung gemessen und hieraus die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche (3) bestimmt wird. 34. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche (3) gegenüber dem Referenzbereich (23) aus einem Interferenzmuster der Messstrahlen (8) ermittelt wird, und/oder die Ist-Verkippung der optischen Oberfläche (3) aus einer Transmission des Messstrahls (8) ermittelt wird.
35. Lithografiesystem, insbesondere Projektionsbelichtungsanlage (100, 200) für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem (101 , 201) mit einer Strahlungsquelle (102) sowie einer Optik (103, 109, 206), welche wenigstens ein optisches Element (116, 118, 119, 120, 121 , 122, Mi, 207) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
- wenigstens eine Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 23 vorgesehen ist, wobei wenigstens eines der optischen Elemente (116, 118, 119, 120, 121 , 122, Mi, 207) ein optisches Element (2) der wenigstens einen Optikvorrichtung (1) ist und/oder
- wenigstens eines der optischen Elemente (116, 118, 119, 120, 121 , 122, Mi, 207) eine optische Oberfläche (3) aufweist, deren Ist-Verkippung mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 24 bis 34 ermittelt ist.
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