WO2024068686A1 - Messvorrichtung und messverfahren zum messen einer in einem optischen system abfallenden spannung, optisches system, und lithographieanlage - Google Patents

Messvorrichtung und messverfahren zum messen einer in einem optischen system abfallenden spannung, optisches system, und lithographieanlage Download PDF

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optical system
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Oliver Herbst
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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    • G02B7/1822—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors comprising means for aligning the optical axis

Definitions

  • the present invention relates to a measuring device for measuring a voltage drop in an optical system, an optical system with such a measuring device and a lithography system with such an optical system. Furthermore, the present invention relates to a measuring method for measuring a voltage drop in an optical system. 0
  • Microlithography systems are known that have actuable optical elements,5 such as microlens arrays or micromirror arrays. Microlithography is used to produce microstructured components, such as integrated circuits. The microlithography process is carried out using a lithography system which has an illumination system and a projection system. 0
  • EUV lithography systems are currently being developed that use light with a wavelength in the range of 0.1 nm to 30 nm, in particular 13.5 nm. Since most materials absorb light of this wavelength, such EUV lithography systems must use reflective optics, i.e. mirrors, instead of - as previously - refractive optics, i.e. lenses.
  • the image of a mask (reticle)0 illuminated by the illumination system is projected by the projection system onto a light-sensitive
  • the mask structure is projected onto a substrate coated with a layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection system, for example a silicon wafer, in order to transfer the mask structure onto the light-sensitive coating of the substrate.
  • the image of the mask on the substrate can be improved using actuatable optical elements. For example, wavefront errors during exposure that lead to enlarged and/or blurred images can be compensated.
  • a MEMS actuator MEMS; Microelectromechanical System
  • PMN PMN; lead-magnesium-niobate
  • a PMN actuator enables track positioning in the sub-micrometer or sub-nanometer range.
  • the actuator whose actuator elements are stacked on top of each other, experiences a force by applying a direct voltage that causes a certain linear expansion.
  • the position set by the DC voltage or DC voltage DC; Direct Current
  • DC Direct Current
  • MEMS mirrors and actuators suitable for controlling them are described, for example, in DE 10 2016 213 025 Al.
  • a class A amplifier as an output stage is advantageous due to the low signal distortion.
  • such an actuator requires a relatively high control voltage.
  • a data processing system of an optical system requires signals in a much lower voltage range.
  • a measuring circuit is used, usually based on a resistive voltage divider.
  • the resistive voltage divider causes the voltage to be scaled down from a higher level to a lower level in order to be able to be processed appropriately.
  • the resistive voltage divider must be designed with a very high resistance.
  • the resistance noise is linearly dependent on the size of the resistance. This means that the higher the resistance, the greater the noise power.
  • such high resistance values of at least 10 megaohms, preferably at least 70 megaohms are often not realizable in ASIC circuits or only with great effort.
  • an object of the present invention is to improve the measurement of a voltage drop in an optical system.
  • a measuring device for an optical system comprises: an input node for receiving a voltage dropping in the optical system, a capacitive voltage divider which can be connected to the input node and has a series connection of at least two capacitors comprising a measuring capacitor, the capacitive voltage divider being set up to provide a measuring voltage dropping across the measuring capacitor, which is less than and directly proportional to the voltage received at the input node, and a controllable switch coupled between the input node and the capacitive voltage divider and which is designed to do so Capacitive voltage divider to be connected to the input node depending on a control signal.
  • the present measuring device is in particular part of a measuring branch or a control loop of a control device for controlling an actuator of the optical system.
  • the voltage dropping in the optical system is, for example, the control voltage of the actuator, provided by the control device, for example an amplifier circuit or output stage.
  • the present measuring device with its capacitive voltage divider causes a low power loss, in particular significantly reduced compared to the power loss of a conventional resistance voltage divider, while at the same time low noise. This is particularly advantageous when integrating the measuring device in a measuring branch or control circuit of control devices with high voltages and small currents. Due to the lower power loss, the cooling system of the optical system can be simplified, which saves costs.
  • the present measuring device can also be referred to as a measuring circuit or measuring circuit with an integrated capacitive voltage divider.
  • the existing capacitive voltage divider is controlled via a number of switches, e.g. B. transistors, switched. Accordingly, the capacitive voltage divider can also be referred to as a switched capacitive voltage divider.
  • the actuator is in particular a MEMS actuator, a capacitive actuator, for example a PMN actuator (PMN; lead magnesium niobate) or a PZT actuator (PZT; lead zirconate titanate) or a LiNbO3 actuator (lithium niobate).
  • the actuator is in particular designed to actuate an optical element of the optical system. Examples of such an optical element include lenses, mirrors and adaptive mirrors.
  • the optical system is preferably a projection optics of the lithography system or projection exposure system. However, the optical system can also be an illumination system.
  • the projection exposure system can be an EUV lithography system.
  • EUV stands for "Extreme Ultraviolet” and refers to a wavelength of the working light between 0.1 nm and 30 nm.
  • the projection exposure system can also be a DUV lithography system.
  • DUV stands for “Deep Ultraviolet” and refers to a wavelength of the working light between 30 nm and 250 nm.
  • the capacitive voltage divider is coupled between the first switch and ground, a first capacitor of the series connection is coupled between the first switch and a connection node connecting the first capacitor and the measuring capacitor, the measuring capacitor is between the connection node and ground coupled, a second switch is coupled in parallel to the first capacitor between the first switch and the connection node and a third switch is coupled in parallel to the measurement capacitor between the connection node and ground.
  • the first switch is set up to connect the capacitive voltage divider to the first node and thus to the control device or to decouple it from it.
  • the first switch is controlled with a control signal, also referred to below as the first control signal.
  • the second switch is designed in particular to short-circuit the first capacitor, depending on the switching state (ON/OFF).
  • the third switch is set up to short-circuit the measuring capacitor, depending on the switching state (ON/OFF).
  • the second switch and the third switch are controlled with a respective control signal.
  • the second switch and the third switches can also be controlled with an identical control signal, also referred to below as the second control signal.
  • mass can also be referred to as earth or earth potential.
  • mass is a reference potential. It can, but does not have to be, connected to ground potential.
  • the measuring device comprises a buffer capacitor connected between an output node and ground.
  • the buffer capacitor can be connected in parallel to the measuring capacitor by means of a fourth switch coupled between the connection node and the output node.
  • the buffer capacitor can also be designed as a sample-and-hold circuit.
  • the buffer capacitor is set up to buffer and maintain a voltage level of the measurement voltage between switching operations carried out by the first switch, by the second switch, by the third switch and / or by the fourth switch.
  • the buffer capacitor is advantageous.
  • the capacitance of the measuring capacitor is greater than the capacitance of the buffer capacitor.
  • the capacitance of the measuring capacitor is at least ten times greater than the capacitance of the buffer capacitor.
  • the buffer capacitor has a significantly lower capacitance than the measuring capacitor.
  • an impedance converter is connected to the output node. The impedance converter is designed to pass on the measurement voltage provided at the buffer capacitor to at least one further circuit part of the optical system.
  • the further circuit part is part of a control loop or a feedback loop of the control device for controlling the actuator.
  • the measuring device is part of or connected to a diagnostic unit for carrying out a diagnosis of the optical system depending on the voltage dropped across the actuator.
  • the first switch is designed as a field effect transistor, in particular as a MOSFET.
  • a number of field effect transistors are preferably provided for adjusting the gate voltage of the field effect transistor forming the first switch.
  • two field effect transistors are provided for adjusting the gate voltage of the field effect transistor forming the first switch.
  • the capacitive voltage divider comprises a field effect transistor coupled between the first switch and the connection node, which forms the second switch and which is designed such that its parasitic capacitance forms the first capacitor.
  • the capacitive voltage divider includes a field effect transistor coupled between the connection node and ground, which forms the third switch.
  • the field effect transistor coupled between the first switch and the connection node not only forms the second switch, but also the first capacitor. This reduces components and therefore costs saved. Furthermore, space is advantageously saved in this embodiment.
  • a boot strap circuit is connected between the source connection of the field effect transistor forming the second switch, the connection node and the source connection of the field effect transistor forming the third switch.
  • the boot strap circuit acts in particular as a protective circuit and is suitable for safely switching off the field effect transistor forming the second switch.
  • a diode of the boot strap circuit is connected in the reverse direction between the source connection of the field effect transistor forming the second switch and the source connection of the field effect transistor forming the third switch.
  • a resistor of the boot strap circuit is connected between the source terminal of the field effect transistor forming the second switch and the connection node.
  • the fourth switch is designed as a MOSFET switch having a number of MOSFETs.
  • an optical system with a number of actuable optical elements with a number of actuable optical elements, with each of the actuable optical elements of the number being assigned an actuator, with each actuator being assigned a control device for controlling the actuator, which has an output stage which is set up to amplify an input voltage using a quiescent current of the output stage into a drive voltage for the actuator, and a measuring device according to the first aspect or according to one of the embodiments of the first aspect is provided, the input node of which is set up to receive the drive voltage for the actuator and whose capacitive voltage divider is designed to provide a to provide a measuring voltage dropping across the measuring capacitor of the capacitive voltage divider, which is smaller than and directly proportional to the control voltage received at the input node.
  • the optical system includes in particular a micromirror array and/or a microlens array with a large number of optical elements that can be actuated independently of one another.
  • groups of actuators can be defined, with all actuators in a group being assigned the same control device.
  • the output stage comprises a Class A amplifier.
  • the Class A amplifier has low signal distortion and therefore ensures precise actuator control.
  • the output stage comprises a class AB amplifier.
  • the class AB amplifier is a suitable alternative to the proposed class A amplifier.
  • the optical system is designed as an illumination optics or as a projection optics of a lithography system.
  • the optical system has a vacuum housing in which the actuable optical elements, the associated actuators, the control device and the measuring device are arranged.
  • a lithography system which has an optical system according to the second aspect or according to one of the embodiments of the second aspect.
  • the lithography system is, for example, an EUV lithography system whose working light is in a wavelength range from 0.1 nm to 30 nm, or a D UV lithography system whose working light is in a wavelength range from 30 nm to 250 nm.
  • a measuring method for measuring a voltage dropped in an optical system by means of a measuring device includes the steps! a) turning on the first switch and turning off the second switch and the third switch in a first period of time so that the first capacitor and the measuring capacitor are charged using the voltage received at the input node, b) turning on the fourth switch in a second period of time for charging of the intermediate storage capacitor such that the voltage dropped across the intermediate circuit capacitor corresponds to the voltage dropped across the measuring capacitor, and c) switching on the second switch and the third switch and switching off the first switch and the fourth switch in a third period of time to discharge the first capacitor and the Measuring capacitor to a predetermined level.
  • the method has the corresponding advantages that are explained for the measuring device according to the first aspect.
  • the embodiments described for the measuring device apply accordingly to the proposed method.
  • Fig. 1 shows a schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography
  • Fig. 2 shows a schematic representation of an embodiment of an optical system
  • Fig. 3 shows a schematic block diagram of another embodiment of an optical system with a control device and a measuring device for measuring a voltage drop in the optical system;
  • Fig. 4 shows a schematic flowchart of an embodiment of a measurement method for measuring a voltage drop in an optical system
  • 5 shows a schematic block diagram of a further embodiment of an optical system with a control device and a measuring device for measuring a voltage dropped in the optical system.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a projection exposure system 1 (lithography system), in particular an EUV lithography system.
  • An embodiment of an illumination system 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a light or radiation source 3, an illumination optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6.
  • the light source 3 can also be provided as a separate module from the rest of the illumination system 2. In this case, the illumination system 2 does not include the light source 3.
  • a reticle 7 arranged in the object field 5 is exposed.
  • the reticle 7 is held by a reticle holder 8.
  • the reticle holder 8 can be displaced via a reticle displacement drive 9, in particular in a scanning direction.
  • a Cartesian coordinate system with an x-direction x, a y-direction y and a z-direction z is shown in Fig. 1.
  • the x-direction x runs perpendicularly into the drawing plane.
  • the y-direction y runs horizontally and the z-direction z runs vertically.
  • the scanning direction in Fig. 1 runs along the y-direction y.
  • the z-direction z runs perpendicular to the object plane 6.
  • the projection exposure system 1 comprises a projection optics 10.
  • the projection optics 10 serves to image the object field 5 into an image field 11 in an image plane 12.
  • the image plane 12 runs parallel to the object plane 6. Alternatively, an angle other than 0° between the object plane 6 and the image plane 12 is also possible.
  • a structure on the reticle 7 is imaged onto a light-sensitive layer of a wafer 13 arranged in the area of the image field 11 in the image plane 12.
  • the wafer 13 is held by a wafer holder 14.
  • the wafer holder 14 can be displaced via a wafer displacement drive 15, in particular along the y-direction y.
  • the displacement of the reticle 7 on the one hand via the reticle displacement drive 9 and the wafer 13 on the other hand via the wafer displacement drive 15 can be carried out in synchronization with one another.
  • the light source 3 is an EUV radiation source.
  • the light source 3 emits in particular EUV radiation 16, which is also referred to below as useful radiation, illumination radiation or illumination light.
  • the useful radiation 16 in particular has a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm.
  • the light source 3 can be a plasma source, for example an LPP source (EnglJ Laser Produced Plasma), or plasma generated with the aid of a laser a DPP source (EnglJ Gas Discharged Produced Plasma, plasma produced by gas discharge). It can also be a synchrotron-based radiation source.
  • the light source 3 can be a free electron laser (EnglJ Free Electron Laser, FEL).
  • the illumination radiation 16, which emanates from the light source 3, is bundled by a collector 17.
  • the collector 17 can be a collector with one or more ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces.
  • the at least one reflection surface of the collector 17 can be
  • the collector 17 can be exposed to the illumination radiation 16 at grazing incidence (EnglJ Grazing Incidence, Gl), i.e. at angles of incidence greater than 45°, or at normal incidence (EnglJ Normal Incidence, NI), i.e. at angles of incidence less than 45°.
  • the collector 17 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation and on the other hand to suppress stray light.
  • the intermediate focal plane 18 can represent a separation between a radiation source module, comprising the light source 3 and the collector 17, and the illumination optics 4.
  • the illumination optics 4 comprise a deflection mirror 19 and a first facet mirror 20 arranged downstream of this in the beam path.
  • the deflection mirror 19 can be a flat deflection mirror or alternatively a mirror with an effect that influences the bundle beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 19 can be designed as a spectral filter that separates a useful wavelength of the illumination radiation 16 from false light of a different wavelength.
  • the first facet mirror 20 is arranged in a plane of the illumination optics 4 that is optically conjugated to the object plane 6 as a field plane, it is also referred to as a field facet mirror.
  • the first facet mirror 20 comprises a plurality of individual first facets 21, which can also be referred to as field facets. Only a few of these first facets 21 are shown in Fig. 1 as examples.
  • the first facets 21 can be designed as macroscopic facets, in particular as rectangular facets or as facets with an arcuate or partially circular edge contour.
  • the first facets 21 can be designed as flat facets or alternatively as convex or concave curved facets.
  • the first facets 21 themselves can also be composed of a plurality of individual mirrors, in particular a plurality of micromirrors.
  • the first facet mirror 20 can in particular be designed as a microelectromechanical system (MEMS system).
  • MEMS system microelectromechanical system
  • the illumination radiation 16 runs horizontally, i.e. along the y-direction y.
  • a second facet mirror 22 is located downstream of the first facet mirror 20 in the beam path of the illumination optics 4. If the second facet mirror 22 is arranged in a pupil plane of the illumination optics 4, it is also referred to as a pupil facet mirror. The second facet mirror 22 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the lighting optics 4. In this case, the combination of the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22 is also referred to as a specular reflector. Specular reflectors are known from US 2006/0132747 Al, EP 1 614 008 Bl and US 6,573,978.
  • the second facet mirror 22 comprises a plurality of second facets 23.
  • the second facets 23 are also referred to as pupil facets.
  • the second facets 23 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 Al.
  • the second facets 23 can have flat or alternatively convex or concave curved reflection surfaces.
  • the illumination optics 4 thus forms a double-faceted system.
  • This basic principle is also called a honeycomb condenser (EnglJ Fly's Eye Integrator).
  • the second facet mirror 22 may be arranged tilted relative to a pupil plane of the projection optics 10, as described, for example, in DE 10 2017 220 586 A1.
  • the second facet mirror 22 is the last beam-forming mirror or actually the last mirror for the illumination radiation 16 in the beam path in front of the object field 5.
  • transmission optics can be arranged in the beam path between the second facet mirror 22 and the object field 5, which contributes in particular to the imaging of the first facets 21 into the object field 5.
  • 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 lighting optics 4.
  • the transmission optics can in particular comprise one or two mirrors for perpendicular incidence (Ni mirror, normal incidence mirror) and/or one or two mirrors for grazing incidence (GF mirror, grazing incidence mirror).
  • the lighting optics 4 has exactly three mirrors after the collector 17, namely the deflection mirror 19, the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22.
  • the deflection mirror 19 can also be omitted, so that the lighting optics 4 can then have exactly two mirrors after the collector 17, namely the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22.
  • the imaging of the first facets 21 into the object plane 6 by means of the second facets 23 or with the second facets 23 and a transmission optics is generally only an approximate image.
  • the projection optics 10 comprises a plurality of mirrors Mi, which are numbered consecutively according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 1.
  • the projection optics 10 comprises six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible.
  • the projection optics 10 are doubly obscured optics.
  • the penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illumination radiation 16.
  • the projection optics 10 have a numerical aperture on the image side that is greater than 0.5 and can also be greater than 0.6 and 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 can, just like the mirrors the lighting optics 4, have highly reflective coatings for the lighting radiation 16. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.
  • the projection optics 10 has a large object image offset in the y direction y between a y coordinate of a center of the object field 5 and a y coordinate of the center of the image field 11.
  • This object image offset in the y direction tung y can be approximately as large as a z-distance between the object plane 6 and the image plane 12.
  • the projection optics 10 can in particular be anamorphic. In particular, it has different image scales ßx, ßy in the x and y directions x, y.
  • a positive image scale ß means an image without image inversion.
  • a negative sign for the image scale ß means an image with image inversion.
  • the projection optics 10 thus leads to a reduction in the ratio 44 in the x-direction x, i.e. in the direction perpendicular to the scanning direction.
  • the projection optics 10 leads to a reduction of 84 in the y direction y, that is to say in the scanning direction.
  • Image scales are also possible. Image scales with the same sign and absolutely the same in the x and y directions x, y, 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 x, y in the beam path between the object field 5 and the image field 11 can be equal or can be different depending on the design of the projection optics 10. Examples of projection optics with different numbers of such intermediate images in the x and y directions x, y are known from US 2018/0074303 Al.
  • One of the second facets 23 is assigned to exactly one of the first facets 21 to form an illumination channel for illuminating the object field 5. 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 5 using the first facets 21.
  • the first facets 21 generate a plurality of images of the intermediate focus on the second facets 23 assigned to them.
  • the first facets 21 are each imaged onto the reticle 7 by an assigned second facet 23, superimposed on one another, in order to illuminate the object field 5.
  • the illumination of the object field 5 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 10 can be defined geometrically.
  • the intensity distribution in the entrance pupil of the projection optics 10 can be set. This intensity distribution is also referred to as the illumination setting or illumination pupil filling.
  • a likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 4 can be achieved by a redistribution of the illumination channels.
  • the projection optics 10 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. It can also be inaccessible.
  • the entrance pupil of the projection optics 10 cannot regularly be illuminated precisely with the second facet mirror 22.
  • the aperture rays often do not intersect at a single point.
  • an area can be found in which the pairwise distance of 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 10 have different positions of the entrance pupil for the tangential and the sagittal beam path.
  • an imaging element in particular an optical component of the transmission optics, should be provided between the second facet mirror 22 and the reticle 7. With the help of this optical element, the different positions of the tangential entrance pupil and the sagittal entrance pupil can be taken into account.
  • the second facet mirror 22 is arranged in a surface conjugate to the entrance pupil of the projection optics 10.
  • the first facet mirror 20 is tilted relative to the object plane 6.
  • the first facet mirror 20 is arranged tilted to an arrangement plane which is directed by the deflection mirror 19 is defined.
  • the first facet mirror 20 is arranged tilted to an arrangement plane that is defined by the second facet mirror 22.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of an embodiment of an optical system 300 for a lithography system or projection exposure system 1, as shown for example in Fig. 1.
  • the optical system 300 of FIG. 2 can also be used, for example, in a DUV lithography system.
  • the optical system 300 of FIG. 2 has a plurality of actuable optical elements 310.
  • the optical system 300 is designed here as a micromirror array, the optical elements 310 being micromirrors.
  • Each micromirror 310 can be actuated by means of an associated actuator 200.
  • a respective micromirror 310 can be tilted about two axes by means of the associated actuator 200 and/or moved in one, two or three spatial axes.
  • the reference numbers are only shown for the top row of these elements.
  • the control device 100 controls the respective actuator 200, for example, with a control voltage V2 (see Figs. 3 and 4). This sets a position of the respective micromirror 310.
  • the control device 100 is described in particular with reference to Figs. 3 and 4.
  • FIG. 3 shows a schematic block diagram of a further embodiment of an optical system 300 with a control device 100 and a measuring device 400 for measuring a voltage V2 dropping in the optical system 300.
  • the actuator 200 is a capacitive actuator in the embodiments of FIGS. 3 and 5 and is drawn as a capacitance in these FIGS. 3 and 5.
  • the control device 100 according to FIG. 3 comprises an output stage 110 and a provision device 120.
  • the output stage 110 is set up to amplify an input voltage VI using a quiescent current II of the output stage 110 into a control voltage V2 for the actuator 200.
  • the output stage 110 is preferably designed as a Class A amplifier and includes a transistor.
  • the transistor is, for example, a field effect transistor (FET).
  • FET field effect transistor
  • the transistor can also be designed as a bipolar transistor.
  • the output stage 110 can also be designed as a class AB amplifier.
  • the output stage 110 comprises a node for receiving the input voltage VI, a node K1 for providing the control voltage V2 to the actuator 200 and the transistor coupled between the input node and the node K2 for amplifying the input voltage VI into the control voltage V2.
  • the supply device 120 is suitable for providing the quiescent current II for the output stage 120 and feeding it into the node K1.
  • the supply device 120 comprises, for example, a current mirror (not shown).
  • the optical system 300 further comprises a measuring device 400.
  • the measuring device 400 is suitable for measuring the drive voltage V2.
  • the measuring device 400 comprises the input node Kl for receiving the control voltage V2, a capacitive voltage divider 410 connectable to the input node Kl and a controllable first switch Sl coupled between the input node Kl and the capacitive voltage divider 410.
  • the controllable first switch S1 is configured to connect the capacitive voltage divider 410 to the input node Kl in response to a first control signal SEI.
  • the capacitive voltage divider 410 is coupled between the first switch S1 and ground and comprises a series connection of two capacitors Cl and C2.
  • the two capacitors Cl and C2 comprise a first capacitor Cl and a measuring capacitor C2.
  • the capacitive voltage divider 410 is configured to provide a measuring voltage V3 dropped across the measuring capacitor C2, which is smaller than and directly proportional to the control voltage V2 received at the input node Kl.
  • Examples of voltage ranges for the input voltage VI are 0 - 5 V, 0 - 3.3 V and 0 - 1.8 V.
  • Examples of voltage ranges for the control voltage V2 include 0 - 200 V and 0 - 140 V.
  • Examples of voltage ranges for the measuring voltage V3 are 0 - 5 V, 0 - 3.3 V and 0 - 1.8 V.
  • the first capacitor C 1 is coupled between the first switch S 1 and a connection node K2 connected to the first capacitor Cl and the measuring capacitor C2.
  • the measuring capacitor C2 is coupled between the connection node K2 and ground.
  • the capacitive voltage divider 410 includes a second switch S2 and a third switch S3.
  • the second switch S2 is connected in parallel to the first capacitor Cl between the first switch S1 and the connection node K2.
  • the third switch S3 is connected in parallel to the measuring capacitor C2 between the connection node K2 and ground.
  • the second switch S2 has the function of short-circuiting the first capacitor Cl when it is turned on. Accordingly, the third switch S3 has the function of short-circuiting the measuring capacitor C2 when it is switched on.
  • a resistor R2 is connected in series with the second switch S2. Accordingly, a resistor R3 is connected in series with the third switch S3.
  • the measuring device 400 of FIG. 3 includes a buffer capacitor C3 connected between an output node K3 and ground.
  • the Buffer capacitor C3 can be switched in parallel to the measuring capacitor C2 by means of a fourth switch S4 coupled between the connection node K2 and the output node K3. If the switch S4 is turned on, the buffer capacitor C3 is connected to the capacitive voltage divider 410. However, if the switch S4 is switched off, the capacitive voltage divider 410 and the buffer capacitor C3 are electrically decoupled from one another.
  • Each of the switches Si, S2, S3 and S4 is designed in particular as a transistor, for example as a field effect transistor, preferably as a MOSFET.
  • the buffer capacitor C3 is set up to buffer and maintain the current voltage level of the measurement voltage V3 between switching operations carried out by the first switch S1, the second switch S2, the third switch S3 and between the fourth switch S4.
  • the first switch S1 and the fourth switch S4 can be controlled by means of a common control signal, the control signal SEI.
  • the second switch S2 and the third switch S3 can also be controlled with a common control signal, the control signal SE2.
  • the measuring device 400 includes an impedance converter 420, which is connected to the output node K3.
  • the impedance converter 420 is set up to pass on the measurement voltage V3 provided at the buffer capacitor C3 to at least one further circuit part (not shown) of the optical system 300.
  • the capacity of the measuring capacitor C2 is greater than the capacity of the buffer capacitor C3.
  • the capacity of the measuring capacitor C2 is at least ten times greater than the capacity of the buffer capacitor C3.
  • FIG. 4 shows a schematic flow diagram of an embodiment of a measuring method for measuring a control voltage V2 that drops in the optical system 300 according to FIG. 3.
  • the method according to FIG. 4 includes steps 401 to 404 and is carried out in particular using the measuring device 400 shown in FIG. 3.
  • the first switch S1 is switched on and at the same time the second switch S2 and the third switch S3 are switched off, so that the first capacitor C1 and the measuring capacitor C2 are charged by means of the control voltage V2 received at the input node K1.
  • the voltages dropped across the capacitors Cl and C2 are divided as follows according to the capacitive voltage divider 410:
  • the fourth switch S4 is switched on to charge the buffer capacitor C3, so that the voltage dropped across the buffer capacitor C3 corresponds to the voltage V3 dropped across the measuring capacitor C2.
  • the capacitor C3 is charged to the voltage of the capacitor C2 in this second time interval.
  • the charge is shared between capacitors C2 and C3.
  • the capacity of the capacitor C3, as stated above, is significantly lower than the capacity of the capacitor C2.
  • Step 403 The second time interval starts at the same time or after the first time interval.
  • the switches S1 to S4 can be switched off. This switching off of all switches S1 to S4 causes a decoupling of the capacitive voltage divider 410 from the control device 100 and from the downstream circuit part comprising the buffer capacitor C3.
  • Step 404
  • the second switch S2 and the third switch S3 are switched on in a third period of time, whereas the first switch S1 and the fourth switch S4 are switched off in the third period of time, so that the first capacitor C 1 and the measuring capacitor C2 are discharged to a predetermined level. Thereafter, the measuring method can begin again according to step 401.
  • FIG. 5 shows a schematic block diagram of a further embodiment of an optical system 300 with a control device 100 and a measuring device 400 for measuring a voltage V2 dropped in the optical system 300.
  • the embodiment according to FIG. 5 is based on the embodiment according to FIG. 3 and includes all the features of the embodiment according to FIG. 3.
  • Fig. 5 differs from that according to Fig. 3 in particular in the specification of some circuit parts of the measuring device 400, which are explained in detail below.
  • the first switch S1 is designed as a MOSFET TI. Furthermore, the measuring device 400 according to Fig. 5 comprises a number of MOSFETs T2, T3 for adjusting the gate voltage of the MOSFET TI forming the first switch S1. In other words, the MOSFETs T2 and T3 control the MOSFET Tl forming the first switch S1.
  • the capacitive voltage divider 410 according to FIG. 5 comprises a field effect transistor T4 connected between the first switch S1 and the connection node K2, which is designed, for example, as a MOSFET.
  • the MOSFET T4 forms the second switch S2 and is in particular designed such that its parasitic capacitance forms the first capacitor Cl of the capacitive voltage divider 410.
  • a field effect transistor T5 is connected between the connection node K2 and ground, which forms the third switch S3.
  • the capacitive voltage divider 410 comprises a boot strap circuit RI, Dl, which is connected between the source terminal of the field effect transistor T4 forming the second switch S2, the connection node K2 and the source terminal of the field effect transistor T5 forming the third switch S3.
  • the boot strap circuit RI, Dl includes a diode Dl and a resistor RI.
  • the diode Dl of the boot strap circuit RI, Dl is connected in the reverse direction between the source connection of the MOSFET T4 forming the second switch S2 and the source connection of the MOSFET T5 forming the third switch S3.
  • the resistor RI of the boot strap circuit RI, D2 is connected between the source terminal of the MOSFET T4 forming the second switch S2 and the connection node K2.
  • the embodiment according to Fig. 5 differs from that according to Fig. 3 in the design of the fourth switch S4.
  • the fourth switch S4 according to Fig. 5 is thus designed as a MOSFET switch which comprises three MOSFETs T6, T7 and T8.

Abstract

Eine Messvorrichtung (400) für ein optisches System (300), mit einem Eingangs- knoten (K1) zum Empfangen einer in dem optischen System (300) abfallenden Spannung (V2), einem mit dem Eingangsknoten (K1) verbindbaren kapazitiven Spannungsteiler (410) mit einer Reihenschaltung aus zumindest zwei Kondensa- toren (C1, C2) umfassend einen Messkondensator (C2), wobei der kapazitive Spannungsteiler (410) dazu eingerichtet ist, eine an dem Messkondensator (C2) abfallende Messspannung (V3) bereitzustellen, welche kleiner als und direkt pro- portional zu der an dem Eingangsknoten (K1) empfangenen Spannung (V2) ist, und einem zwischen dem Eingangsknoten (K1) und dem kapazitiven Spannungs- teiler (410) gekoppelten steuerbaren ersten Schalter (S1), welcher dazu einge- richtet ist, den kapazitiven Spannungsteiler (410) in Abhängigkeit eines Steuer- signals (SE1) mit dem Eingangsknoten (K1) zu verbinden.

Description

MESSVORRICHTUNG UND MESSVERFAHREN ZUM MESSEN EINER IN EINEM OPTISCHEN SYSTEM ABFALLENDEN SPANNUNG, OPTISCHES SYSTEM, UND LITHOGRAPHIEANLAGE
5 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Messen einer in einem optischen System abfallenden Spannung, ein optisches System mit einer solchen Messvorrichtung und eine Lithographieanlage mit einem solchen optischen System. Des Weiteren betrifft die vorhegende Erfindung ein Messverfahren zum Messen einer in einem optischen System abfallenden Spannung. 0
Der Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 2022 210 274.6 wird durch Bezugnahme vollumfänglich miteinbezogen.
Es sind Mikrolithographieanlagen bekannt, die aktuierbare optische Elemente,5 wie beispielsweise Mikrolinsenarrays oder Mikrospiegelarrays aufweisen. Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographiepro- zess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. 0
Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV'Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Da die meisten Materialien Licht dieser Wellen-5 länge absorbieren, müssen bei solchen EUV'Lithographieanlagen reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.
Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel)0 wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. Mit aktuierbaren optischen Elementen lässt sich die Abbildung der Maske auf dem Substrat verbessern. Beispielsweise lassen sich Wellenfrontfehler bei der Belichtung, die zu vergrößerten und/oder unscharfen Abbildungen führen, ausgleichen.
Als Aktuator kann beispielsweise ein MEMS-Aktuator (MEMS; Microelectromechanical System) oder ein PMN -Aktuator (PMN; Blei-Magnesium-Niobate) eingesetzt werden. Ein PMN-Aktuator ermöglicht eine Streckenpositio-nierung im Sub-Mikrometer-Bereich oder Sub-Nanometer-Bereich. Dabei erfährt der Aktuator, dessen Aktuator-Elemente aufeinandergestapelt sind, durch Anle-gen einer Gleichspannung eine Kraft, welche eine bestimmte Längenausdehnung verursacht. Die durch die Gleichspannung oder DC'Spannung (DC; Direct Current) eingestellte Position kann durch ein externes elektromechanisches Über-spre- chen an den sich prinzipbedingt ergebenden Resonanzstellen des mit der Gleichspannung angesteuerten Aktuators negativ beeinflusst werden. MEMS-Spiegel und zu deren Ansteuerung geeignete Aktuatoren sind beispielsweise in der DE 10 2016 213 025 Al beschrieben.
Für eine präzise Aktuatorsteuerung, zum Beispiel für eine Vielzahl von MEMS- Spiegeln, ist wegen der geringen Signalverzerrung ein Klasse-A-Verstärker als Endstufe von Vorteil. Allerdings benötigt ein solcher Aktuator eine relativ hohe Ansteuersp annung.
Ein Datenverarbeitungssystem eines optischen Systems, beispielsweise ein Regelkreis, benötigt hingegen Signale in einem deutlich niedrigeren Spannungsbereich. Um folglich die am Aktuator abfallende Spannung geeignet messen zu können und die Spannung auf die notwendige Signalverarbeitungsebene herunterzubrechen, wird eine Messschaltung verwendet, herkömmlicherweise basierend auf einem Widerstandsspannungsteiler. Der Widerstandsspannungsteiler bewirkt, dass die Spannung, um geeignet verarbeitet werden zu können, von einem höheren Pegel auf einen niedrigeren Pegel herunterskaliert wird. Gerade aber in Ansteuervorrichtungen oder Verstärkerschaltungen zum Ansteuern des Aktuators mit hohen Spannungen und der Anforderung einer möglichst geringen Verlustleistung muss der Widerstandsspannungsteiler jedoch sehr hochohmig ausgelegt werden. Das Widerstandsrauschen aber ist linear abhängig von der Größe des Widerstandes. Das bedeutet, je größer der Widerstand ist, umso größer ist die Rauschleistung. Des Weiteren sind solch große Widerstandswerte von zumindest 10 Megaohm, bevorzugt von zumindest 70 Megaohm, in ASIC'Schaltungen oft nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand realisierbar.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, das Messen einer in einem optischen System abfallenden Spannung zu verbessern.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Messvorrichtung für ein optisches System vorgeschlagen. Die Messvorrichtung umfasst: einen Eingangsknoten zum Empfangen einer in dem optischen System abfallenden Spannung, einen mit dem Eingangsknoten verbindbaren kapazitiven Spannungsteiler mit einer Reihenschaltung aus zumindest zwei Kondensatoren umfassend einen Messkondensator, wobei der kapazitive Spannungsteiler dazu eingerichtet ist, eine an dem Messkondensator abfallende Messspannung bereitzustellen, welche kleiner als und direkt proportional zu der an dem Eingangsknoten empfangenen Spannung ist, und einen zwischen dem Eingangsknoten und dem kapazitiven Spannungsteiler gekoppelten steuerbaren Schalter, welcher dazu eingerichtet ist, den kapazitiven Spannungsteiler in Abhängigkeit eines Steuersignals mit dem Eingangsknoten zu verbinden.
Die vorliegende Messvorrichtung ist insbesondere Teil eines Messzweiges oder eines Regelkreises einer Ansteuervorrichtung zum Ansteuern eines Aktuators des optischen Systems. Die in dem optischen System abfallende Spannung ist beispielsweise die Ansteuerspannung des Aktuators, bereitgestellt durch die Ansteuervorrichtung, beispielsweise einer Verstärkerschaltung oder Endstufe.
Die vorliegende Messvorrichtung mit ihrem kapazitiven Spannungsteiler bewirkt eine geringe Verlustleistung, insbesondere deutlich reduziert gegenüber der Verlustleistung eines herkömmlichen Widerstandsspannungsteilers, bei gleichzeitig niedrigem Rauschen. Dies ist insbesondere von Vorteil bei der Integration der Messvorrichtung in einem Messzweig oder Regelkreis von Ansteuervorrichtungen mit hohen Spannungen und kleinen Strömen. Durch die geringere Verlustleistung kann das Kühlsystem des optischen Systems vereinfacht ausgeführt werden, was Kosten einspart.
Die vorliegende Messvorrichtung kann auch als Messschaltung oder Messschaltung mit integriertem kapazitiven Spannungsteiler bezeichnet werden. Der vorhegende kapazitive Spannungsteiler wird über eine Anzahl von Schaltern, z. B. Transistoren, geschaltet. Demnach kann der kapazitive Spannungsteiler auch als geschalteter kapazitiver Spannungsteiler bezeichnet werden.
Der Aktuator ist insbesondere ein MEMS -Aktuator, ein kapazitiver Aktuator, beispielsweise ein PMN -Aktuator (PMN; Blei-Magnesium-Niobate) oder ein PZT- Aktuator (PZT; Blei-Zirkonat-Titanate) oder ein LiNbO3 -Aktuator (Lithium- niobat). Der Aktuator ist insbesondere dazu eingerichtet, ein optisches Element des optischen Systems zu aktuieren. Beispiele für ein solches optisches Element umfassen Linsen, Spiegel und adaptive Spiegel. Das optische System ist bevorzugt eine Projektionsoptik der Lithographieanlage oder Projektionsbelichtungsanlage. Das optische System kann jedoch auch ein Beleuchtungssystem sein. Die Projektionsbelichtungsanlage kann eine EUV- Lithographieanlage sein. EUV steht für "Extreme Ultraviolet" und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Die Projektionsbelichtungsanlage kann auch eine DUV-Lithographieanlage sein. DUV steht für "Deep Ultraviolet" und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.
Gemäß einer Ausführungsform ist der kapazitive Spannungsteiler zwischen dem ersten Schalter und Masse gekoppelt, ein erster Kondensator der Reihenschaltung ist zwischen dem ersten Schalter und einem den ersten Kondensator und den Messkondensator verbindenden Verbindungs-Knoten gekoppelt, der Messkondensator ist zwischen dem Verbin dungs -Knoten und Masse gekoppelt, ein zweiter Schalter ist parallel zu dem ersten Kondensator zwischen dem ersten Schalter und dem Verbindungs-Knoten gekoppelt und ein dritter Schalter ist parallel zu dem Messkondensator zwischen dem Verbindungs-Knoten und Masse gekoppelt.
Je nach Schaltzustand (EIN/AUS) ist der erste Schalter dazu eingerichtet, den kapazitiven Spannungsteiler mit dem ersten Knoten und damit mit der Ansteuervorrichtung zu verbinden oder von dieser zu entkoppeln. Zur Einstellung des gewünschten Schaltzustandes wird der erste Schalter mit einem Steuersignal, im Weiteren auch als erstes Steuersignal bezeichnet, angesteuert. Der zweite Schalter ist insbesondere dazu eingerichtet, den ersten Kondensator, je nach Schaltzustand (EIN/AUS), kurzzuschließen. Der dritte Schalter ist dazu eingerichtet, den Messkondensator, je nach Schaltzustand (EIN/AUS), kurzzuschließen. Der zweite Schalter und der dritte Schalter werden mit einem jeweiligen Steuersignal angesteuert. In Ausführungsformen können der zweite Schalter und der dritte Schalter auch mit einem identischen Steuersignal, im Weiteren auch als zweites Steuersignal bezeichnet, angesteuert werden. Masse kann vorliegend auch als Erde oder Erdpotential bezeichnet werden. Masse ist vorliegend ein Bezugspotential. Es kann, muss aber nicht mit dem Erdpotential verbunden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung einen zwischen einem Ausgangs-Knoten und Masse verbundenen Zwischenspeicherkondensator. Der Zwischenspeicherkondensator ist mittels eines zwischen dem Verbindungs-Knoten und dem Ausgangs-Knoten gekoppelten vierten Schalters parallel zu dem Messkondensator schaltbar. Der Zwischenspeicherkondensator kann auch als Sample-and-Hold-Schaltung ausgeführt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Zwischenspeicherkondensator zur Zwischenspeicherung und Erhaltung eines Spannungspegels der Messspannung zwischen von dem ersten Schalter, von dem zweiten Schalter, von dem dritten Schalter und/oder von dem vierten Schalter getätigten Schaltvorgängen eingerichtet.
Um zwischen oder nach den Schaltvorgängen die Messspannung auch ausgangsseitig, beispielsweise einem weiteren Schaltungsteil des optischen Systems, bereitstellen zu können, ist der Zwischenspeicherkondensator von Vorteil.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kapazität des Messkondensators größer als die Kapazität des Zwischenspeicherkondensators.
Vorzugsweise ist die Kapazität des Messkondensators zumindest um das Zehnfache größer als die Kapazität des Zwischenspeicherkondensators. Zur Verminderung von Fehlern hat der Zwischenspeicherkondensator besagte deutlich geringere Kapazität als der Messkondensator. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Impedanzwandler an dem Aus- gangs-Knoten angeschlossen. Der Impedanzwandler ist zur Weitergabe der an dem Zwischenspeicherkondensator bereitgestellten Messspannung an zumindest einen weiteren Schaltungsteil des optischen Systems eingerichtet.
Beispielsweise ist der weitere Schaltungsteil Teil eines Regelkreises oder einer Feedback-Loop der Ansteuervorrichtung zum Ansteuern des Aktuators.
In weiteren Ausführungsformen ist die Messvorrichtung Teil oder verbunden mit einer Diagnoseeinheit zur Durchführung einer Diagnose des optischen Systems in Abhängigkeit der an dem Aktuator abfallenden Spannung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der erste Schalter als ein Feldeffekttransistor, insbesondere als ein MOSFET, ausgebildet. Dabei ist vorzugsweise eine Anzahl von Feldeffekttransistoren zur Einstellung der Gate-Spannung des den ersten Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors vorgesehen. Beispielsweise sind zwei Feldeffekttransistoren zur Einstellung der Gate-Spannung des den ersten Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors vorgesehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der kapazitive Spannungsteiler einen zwischen dem ersten Schalter und dem Verbindungs-Knoten gekoppelten Feldeffekttransistor, welcher den zweiten Schalter ausbildet und welcher derart ausgebildet ist, dass dessen parasitäre Kapazität den ersten Kondensator bildet. Außerdem umfasst der kapazitive Spannungsteiler einen zwischen dem Verbindungs-Knoten und Masse gekoppelten Feldeffekttransistor, welcher den dritten Schalter ausbildet.
Demnach bildet der zwischen dem ersten Schalter und dem Verbindungs-Knoten gekoppelte Feldeffekttransistor nicht nur den zweiten Schalter, sondern auch den ersten Kondensator aus. Hierdurch werden Bauteile und damit Kosten eingespart. Des Weiteren wird bei dieser Ausführungsform vorteilhafterweise Platz eingespart.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Boot-Strap -Schaltung zwischen dem Source- Anschluss des den zweiten Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors, dem Verbindungs-Knoten und dem Source-Anschluss des den dritten Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors geschaltet. Die Boot-Strap-Schaltung wirkt insbesondere als Schutzschaltung und ist zum sicheren Ausschalten des den zweiten Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors geeignet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Diode der Boot-Strap-Schaltung in Sperrrichtung zwischen dem Source -Anschluss des den zweiten Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors und dem Source-Anschluss des den dritten Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors verbunden. Ein Widerstand der Boot- Strap-Schaltung ist zwischen dem Source -Anschluss des den zweiten Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors und dem Verbindungs-Knoten verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der vierte Schalter als ein MOSFET- Schalter aufweisend eine Anzahl von MOSFETs ausgebildet.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein optisches System mit einer Anzahl an ak- tuierbaren optischen Elementen vorgeschlagen, wobei jedem der aktuierbaren optischen Elemente der Anzahl ein Aktuator zugeordnet ist, wobei jedem Aktuator eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern des Aktuators zugeordnet ist, welche eine Endstufe aufweist, welche dazu eingerichtet ist, eine Eingangsspannung unter Verwendung eines Ruhestromes der Endstufe in eine Ansteuerspannung für den Aktuator zu verstärken, und eine Messvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer der Ausführungsform des ersten Aspekts vorgesehen ist, deren Eingangsknoten zum Empfangen der Ansteuerspannung für den Aktuator eingerichtet ist und deren kapazitiver Spannungsteiler dazu eingerichtet ist, eine an dem Messkondensator des kapazitiven Spannungsteilers abfallende Messspannung bereitzustellen, welche kleiner als und direkt proportional zu der an dem Eingangsknoten empfangenen Ansteuerspannung ist.
Das optische System umfasst insbesondere ein Mikrospiegelarray und/oder ein Mikrolinsenarray mit einer Vielzahl an unabhängig voneinander aktuierbaren optischen Elementen.
In Ausführungsformen lassen sich Gruppen von Aktuatoren definieren, wobei allen Aktuatoren einer Gruppe die gleiche Ansteuervorrichtung zugeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Endstufe einen Klasse-A-Verstärker. Der Klasse-A-Verstärker hat nur eine geringe Signalverzerrung und bewirkt damit eine präzise Aktuator-Steuerung.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Endstufe einen Klasse-AB- Verstärker. Der Klasse-AB-Verstärker ist eine geeignete Alternative zu dem vorgeschlagenen Klasse-A-Verstärker.
Gemäß einer Ausführungsform ist das optische System als eine Beleuchtungsoptik oder als eine Projektionsoptik einer Lithographieanlage ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System ein Vakuumgehäuse auf, in welchem die aktuierbaren optischen Elemente, die zugeordneten Aktuatoren, die Ansteuervorrichtung und die Messvorrichtung angeordnet sind.
Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Lithographieanlage vorgeschlagen, welche ein optisches System gemäß dem zweiten Aspekt oder gemäß einer der Ausführungsformen des zweiten Aspekts aufweist. Die Lithographieanlage ist beispielsweise eine EUV-Lithographieanlage, deren Arbeitslicht in einem Wellenlängenbereich von 0,1 nm bis 30 nm liegt, oder eine D UV-Lithograp hieanlage, deren Arbeitslicht in einem Wellenlängenbereich von 30 nm bis 250 nm hegt.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Messverfahren zum Messen einer in einem optischen System abfallenden Spannung mittels einer Messvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer der Ausführungsform des ersten Aspekts vorgeschlagen. Das Messverfahren umfasst die Schritte! a) Einschalten des ersten Schalters und Ausschalten des zweiten Schalters und des dritten Schalters in einem ersten Zeitraum, so dass der erste Kondensator und der Messkondensator mittels der an dem Eingangsknoten empfangenen Spannung geladen werden, b) Einschalten des vierten Schalters in einem zweiten Zeitraum zum Laden des Zwischenspeicherkondensators derart, dass die an dem Zwischenkreiskondensator abfallende Spannung der an dem Messkondensator abfallenden Spannung entspricht, und c) Einschalten des zweiten Schalters und des dritten Schalters und Ausschalten des ersten Schalters und des vierten Schalters in einem dritten Zeitraum zum Entladen des ersten Kondensators und des Messkondensators auf einen vorbestimmten Pegel.
Das Verfahren weist die entsprechenden Vorteile auf, die zu der Messvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt erläutert sind. Die für die Messvorrichtung beschriebenen Ausführungsformen gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.
"Ein" ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Meridionalschnitt einer Projektionsbelichtungsanlage für eine EUV-Projektionslithographie!
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines optischen Systems;
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems mit einer Ansteuervorrichtung und einer Messvorrichtung zum Messen einer in dem optischen System abfallenden Spannung;
Fig. 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagrammeiner Ausführungsform eines Messverfahrens zum Messen einer in einem optischen System abfallenden Spannung; und Fig. 5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems mit einer Ansteuervorrichtung und einer Messvorrichtung zum Messen einer in dem optischen System abfallenden Spannung.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 1 (Litho- graphieanlage), insbesondere einer EUV-Lithographieanlage. Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- beziehungsweise Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem 2 separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem 2 die Lichtquelle 3 nicht.
Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverla- gerungsantrieb 9, insbesondere in einer Scanrichtung, verlagerbar.
In der Fig. 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches Koordinatensystem mit einer x- Richtung x, einer y-Richtung y und einer z-Richtung z eingezeichnet. Die x-Rich- tung x verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung y verläuft horizontal und die z-Richtung z verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der Fig. 1 längs der y-Richtung y. Die z-Richtung z verläuft senkrecht zur Objektebene 6. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Rich- tung y verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikel- Verlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Lichtquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Lichtquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 16 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (EnglJ Laser Produced Plasma, mit Hilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (EnglJ Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (EnglJ Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Lichtquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (EnglJ Grazing Incidence, Gl), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (EnglJ Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Lichtquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nützlich twellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche auch als Feldfacetten bezeichnet werden können. Von diesen ersten Facetten 21 sind in der Fig. 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige F acetten oder als F acetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein. Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 Al bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste F a- cettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS'System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 Al verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung y.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 Al, der EP 1 614 008 Bl und der US 6,573,978.
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 Al verwiesen. Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (EnglJ Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der zweite Facettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 Al beschrieben ist.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (Ni-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GFSpiegel, Grazing Incidence Spiegel) umfassen. Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der Fig. 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel Ml bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hochreflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Be- Schichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung y zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koor- dinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Rich- tung y kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy in x- und y-Rich- tung x, y auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy der Projektionsoptik 10 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 10 führt somit in x-Richtung x, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 44.
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung y, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 84.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung x, y, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung x, y im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung x, y sind bekannt aus der US 2018/0074303 Al.
Jeweils eine der zweiten Facetten 23 ist genau einer der ersten Facetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der ersten Facetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die ersten Facetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten zweiten Facetten 23.
Die ersten Facetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten zweiten Facette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der zweiten Facetten 23 kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der zweiten Facetten 23, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden. Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des zweiten Facettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der zweite Facettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines optischen Systems 300 für eine Lithographieanlage oder Projektionsbelichtungsanlage 1, wie sie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist. Außerdem kann das optische System 300 der Fig. 2 beispielweise auch in einer DUV-Lithographieanlage eingesetzt werden.
Das optische System 300 der Fig. 2 hat eine Mehrzahl an aktuierbaren optischen Elementen 310. Das optische System 300 ist hier als ein Mikrospiegelarray ausgebildet, wobei die optischen Elemente 310 Mikrospiegel sind. Jeder Mikrospiegel 310 ist mittels eines zugeordneten Aktuators 200 aktuierbar. Beispielsweise kann ein jeweiliger Mikrospiegel 310 mittels des zugeordneten Aktuators 200 um zwei Achsen verkippt werden und/oder in einer, zwei oder drei Raumachsen verschoben werden. Aus Gründen der Übersicht sind die Bezugszeichen nur der obersten Reihe dieser Elemente eingezeichnet.
Die Ansteuervorrichtung 100 steuert den jeweiligen Aktuator 200 beispielsweise mit einer Ansteuerspannung V2 (siehe Fig. 3 und 4) an. Damit wird eine Position des jeweiligen Mikrospiegels 310 eingestellt. Die Ansteuervorrichtung 100 ist insbesondere unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 beschrieben.
In der Fig. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems 300 mit einer Ansteuervorrichtung 100 und einer Messvorrichtung 400 zum Messen einer in dem optischen System 300 abfallenden Spannung V2 dargestellt. Der Aktuator 200 ist in den Ausführungsformen der Fig. 3 und 5 ein kapazitiver Aktuator und in diesen Fig. 3 und 5 als Kapazität gezeichnet. Die Ansteuervorrichtung 100 nach Fig. 3 umfasst eine Endstufe 110 sowie eine Bereitstellungs-Vorrichtung 120. Die Endstufe 110 ist dazu eingerichtet, eine Eingangsspannung VI unter Verwendung eines Ruhestroms II der Endstufe 110 in eine Ansteuerspannung V2 für den Aktuator 200 zu verstärken. Die Endstufe 110 ist vorzugsweise als ein Klasse-A-Verstärker ausgebildet und umfasst einen Transistor. Der Transistor ist beispielsweise ein Feldeffekttransistor (FET). Alternativ kann der Transistor auch als ein Bipolartransistor ausgebildet sein. Alternativ zum Klasse-A-Verstär- ker kann die Endstufe 110 auch als Klasse- AB -Verstärker ausgebildet sein.
Die Endstufe 110 umfasst einen Knoten zum Empfangen der Eingangsspannung VI, einen Knoten Kl zum Bereitstellen der Ansteuerspannung V2 an den Aktuator 200 und den zwischen dem Eingangsknoten und dem Knoten K2 gekoppelten Transistor zum Verstärken der Eingangsspannung VI in die Ansteuerspannung V2. Die Bereitstellungs-Vorrichtung 120 ist dazu geeignet, den Ruhestrom II für die Endstufe 120 bereitzustellen und in den Knoten Kl einzuspeisen. Hierzu umfasst die Bereitstellungs-Vorrichtung 120 beispielsweise einen Stromspiegel (nicht dar gestellt).
Wie die Fig. 3 zeigt, umfasst das optische System 300 ferner eine Messvorrichtung 400. Die Messvorrichtung 400 ist dazu geeignet, die Ansteuerspannung V2 zu messen.
Hierzu umfasst die Messvorrichtung 400 den Eingangsknoten Kl zum Empfangen der Ansteuerspannung V2, einen mit dem Eingangsknoten Kl verbindbaren kapazitiven Spannungsteiler 410 und einen zwischen dem Eingangsknoten Kl und dem kapazitiven Spannungsteiler 410 gekoppelten steuerbaren ersten Schalter Sl. Der steuerbare erste Schalter S1 ist dazu eingerichtet, den kapazitiven Spannungsteiler 410 in Abhängigkeit eines ersten Steuersignals SEI mit dem Eingangsknoten Kl zu verbinden. Wie die Fig. 3 illustriert, ist der kapazitive Spannungsteiler 410 zwischen dem ersten Schalter S1 und Masse gekoppelt und umfasst eine Reihenschaltung aus zwei Kondensatoren Cl und C2. Die zwei Kondensatoren Cl und C2 umfassen einen ersten Kondensator Cl und einen Messkondensator C2. Der kapazitive Spannungsteiler 410 ist dazu eingerichtet, eine an dem Messkondensator C2 abfallende Messspannung V3 bereitzustellen, welche kleiner als und direkt proportional zu der an dem Eingangsknoten Kl empfangenen Ansteuerspannung V2 ist. Beispiele für Spannungsbereiche für die Eingangsspannung VI sind 0 - 5 V, 0 - 3,3 V und 0 - 1,8 V. Beispiele für Spannungsbereiche für die Ansteuerspannung V2 umfassen 0 - 200 V und 0 - 140 V. Beispiele für Spannungsbereiche für die Messspannung V3 sind 0 - 5 V, 0 - 3,3 V und 0 - 1,8 V.
Der erste Kondensator C 1 ist zwischen dem ersten Schalter S 1 und einem den ersten Kondensator Cl und dem Messkondensator C2 verbundenen Verbindungs-Knoten K2 gekoppelt. Der Messkondensator C2 ist zwischen dem Verbindungs-Knoten K2 und Masse gekoppelt.
Weiterhin umfasst der kapazitive Spannungsteiler 410 einen zweiten Schalter S2 sowie einen dritten Schalter S3. Der zweite Schalter S2 ist parallel zu dem ersten Kondensator Cl zwischen dem ersten Schalter S1 und dem Verbindungs-Knoten K2 geschaltet. Der dritte Schalter S3 ist parallel zu dem Messkondensator C2 zwischen dem Verbindungs-Knoten K2 und Masse geschaltet. Der zweite Schalter S2 hat die Funktion, den ersten Kondensator Cl kurzzuschließen, wenn er eingeschaltet ist. Entsprechend hat der dritte Schalter S3 die Funktion den Messkondensator C2 kurzuschließen, wenn er eingeschaltet ist. In Reihe zu dem zweiten Schalter S2 ist ein Widerstand R2 geschaltet. Entsprechend ist ein Widerstand R3 in Reihe zu dem dritten Schalter S3 geschaltet.
Ferner umfasst die Messvorrichtung 400 der Fig. 3 einen zwischen einem Ausgangs-Knoten K3 und Masse verbundenen Zwischenspeicherkondensator C3. Der Zwischenspeicherkondensator C3 ist mittels eines zwischen dem Verbindungs- Knoten K2 und dem Ausgangs-Knoten K3 gekoppelten vierten Schalter S4 parallel zu dem Messkondensator C2 schaltbar. Ist der Schalter S4 eingeschaltet, so ist der Zwischenspeicherkondensator C3 mit dem kapazitiven Spannungsteiler 410 verbunden. Ist der Schalter S4 aber ausgeschaltet, so sind der kapazitive Spannungsteiler 410 und der Zwischenspeicherkondensator C3 voneinander elektrisch entkoppelt. Jeder der Schalter Si, S2, S3 und S4 ist insbesondere als Transistor, beispielsweise als Feldeffekttransistor, bevorzugt als MOSFET, ausgebildet.
Der Zwischenspeicherkondensator C3 ist zur Zwischenspeicherung und Erhaltung des aktuellen Spannungspegels der Messspannung V3 zwischen von dem ersten Schalter Sl, dem zweiten Schalter S2, dem dritten Schalter S3 und zwischen dem vierten Schalter S4 getätigten Schaltvorgängen eingerichtet.
Wie die Fig. 3 illustriert, können der erste Schalter Sl und der vierte Schalter S4 mittels eines gemeinsamen Steuersignals, dem Steuersignal SEI, gesteuert werden. In analoger Weise können der zweite Schalter S2 und der dritte Schalter S3 auch mit einem gemeinsamen Steuersignal, dem Steuersignal SE2, gesteuert werden.
Wie die Fig. 3 zeigt, umfasst die Messvorrichtung 400 einen Impedanzwandler 420, welcher an dem Ausgangs-Knoten K3 angeschlossen ist. Der Impedanzwandler 420 ist zur Weitergabe der an dem Zwischenspeicherkondensator C3 bereitgestellten Messspannung V3 an zumindest einen weiteren Schaltungsteil (nicht gezeigt) des optischen Systems 300 eingerichtet. Die Kapazität des Messkondensators C2 ist größer als die Kapazität des Zwischenspeicherkondensators C3. Insbesondere ist die Kapazität des Messkondensators C2 zumindest um das Zehnfache größer als die Kapazität des Zwischenspeicherkondensators C3. Hierzu zeigt die Fig. 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Messverfahrens zum Messen einer in dem optischen System 300 nach Fig. 3 abfallenden Ansteuerspannung V2.
Das Verfahren nach Fig. 4 umfasst die Schritte 401 bis 404 und wird insbesondere mittels der in Fig. 3 dargestellten Messvorrichtung 400 durchgeführt.
Schritt 401 ■
In einem ersten Zeitraum wird der erste Schalter S 1 eingeschaltet und zeitgleich werden der zweite Schalter S2 sowie der dritte Schalter S3 ausgeschaltet, so dass der erste Kondensator Cl und der Messkondensator C2 mittels der an dem Eingangsknoten Kl empfangenen Ansteuerspannung V2 geladen werden.
Die an den Kondensatoren Cl und C2 abfallenden Spannungen teilen sich gemäß des kapazitiven Spannungsteilers 410 wie folgt auf:
C1
V3- xV2
C1+C2
Schritt 402:
In einem zweiten Zeitraum wird der vierte Schalter S4 zum Laden des Zwischenspeicherkondensators C3 eingeschaltet, so dass die an dem Zwischenspeicherkondensator C3 abfallende Spannung der an dem Messkondensator C2 abfallenden Spannung V3 entspricht. Mit anderen Worten wird in diesem zweiten Zeitintervall der Kondensator C3 auf die Spannung des Kondensators C2 aufgeladen. Die Ladung wird zwischen den Kondensatoren C2 und C3 aufgeteilt. Um den Fehler gering zu halten, ist die Kapazität des Kondensators C3, wie oben ausgeführt, deutlich geringer als die Kapazität des Kondensators C2.
Das zweite Zeitintervall startet gleichzeitig oder nach dem ersten Zeitintervall. Schritt 403:
Zu einem Zeitpunkt nach dem ersten Zeitintervall und nach dem zweiten Zeitintervall können die Schalter S1 bis S4 ausgeschaltet werden. Dieses Ausschalten aller Schalter S1 bis S4 bewirkt eine Entkopplung des kapazitiven Spannungsteilers 410 von der Ansteuervorrichtung 100 und von dem nachgeschalteten Schaltungsteil umfassend den Zwischenspeicherkondensator C3.
Schritt 404:
Danach werden der zweite Schalter S2 und der dritte Schalter S3 in einem dritten Zeitraum eingeschaltet, wohingegen der erste Schalter S1 und der vierte Schalter S4 in dem dritten Zeitraum ausgeschaltet werden, so dass der erste Kondensator C 1 und der Messkondensator C2 auf einen vorbestimmten Pegel entladen werden. Danach kann das Messverfahren wieder gemäß Schritt 401 beginnen.
Fig. 5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems 300 mit einer Ansteuervorrichtung 100 und einer Messvorrichtung 400 zum Messen einer in dem optischen System 300 abfallenden Spannung V2. Die Ausführungsform nach Fig. 5 basiert auf der Ausführungsform nach Fig. 3 und umfasst sämtliche Merkmale der Ausführungsform nach Fig. 3.
Die Ausführungsform nach Fig. 5 unterscheidet sich von der nach Fig. 3 insbesondere in der Spezifizierung einiger Schaltungsteile der Messvorrichtung 400, welche im Folgenden detailliert erläutert werden.
In der Ausführungsform nach Fig. 5 ist der erste Schalter S1 als ein MOSFET TI ausgebildet. Des Weiteren umfasst die Messvorrichtung 400 nach Fig. 5 eine Anzahl von MOSFETs T2, T3 zur Einstellung der Gate-Spannung des den ersten Schalter S1 ausbildenden MOSFETs TI. Mit anderen Worten dienen die MOSFETs T2 und T3 zur Ansteuerung des den ersten Schalter S 1 bildenden MOSFETs Tl.
Der kapazitive Spannungsteiler 410 nach Fig. 5 umfasst einen zwischen dem ersten Schalter S1 und dem Verbindungs-Knoten K2 geschalteten Feldeffekttransistor T4, welcher beispielsweise als MOSFET ausgebildet ist. Der MOSFET T4 bildet den zweiten Schalter S2 aus und ist insbesondere derart ausgebildet, dass dessen parasitäre Kapazität den ersten Kondensator Cl des kapazitiven Spannungsteilers 410 bildet. Ferner ist zwischen dem Verbindungs-Knoten K2 und Masse ein Feldeffekttransistor T5 geschaltet, welcher den dritten Schalter S3 ausbildet.
Wie die Fig. 5 zeigt, umfasst der kapazitive Spannungsteiler 410 eine Boot-Strap- Schaltung RI, Dl, welche zwischen dem Source -Anschluss des den zweiten Schalter S2 ausbildenden Feldeffekttransistors T4, dem Verbindungs-Knoten K2 und dem Source -Anschluss des den dritten Schalter S3 ausbildenden Feldeffekttransistors T5 geschaltet ist.
Die Boot-Strap -Schaltung RI, Dl umfasst eine Diode Dl und einen Widerstand RI. Die Diode Dl der Boot-Strap -Schaltung RI, Dl ist in Sperrrichtung zwischen dem Source-Anschluss des den zweiten Schalter S2 ausbildenden MOSFET T4 und dem Source -Anschluss des den dritten Schalter S3 ausbildenden MOSFET T5 verbunden. Der Widerstand RI der Boot-Strap -Schaltung RI, D2, ist zwischen dem Source-Anschluss des den zweiten Schalter S2 ausbildenden MOSFETs T4 und dem Verbindungs-Knoten K2 verbunden.
Des Weiteren unterscheidet sich die Ausführungsform nach Fig. 5 von der nach Fig. 3 in der Ausbildung des vierten Schalters S4. Der vierte Schalter S4 nach Fig. 5 ist also als ein MOSFET-Schalter ausgebildet, welcher drei MOSFETs T6, T7 und T8 umfasst. Obwohl die vorhegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Projektionsbelichtungsanlage
2 Beleuchtungssystem
3 Lichtquelle
4 Beleuchtungsoptik
5 Objektfeld
6 Objektebene
7 Retikel
8 Retikelhalter
9 Retikelverlagerungsantrieb
10 Projektionsoptik
11 Bildfeld
12 Bildebene
13 Wafer
14 Waferhalter
15 Waferverlagerungsantrieb
16 Beleuchtungsstrahlung
17 Kollektor
18 Zwischenfokusebene
19 Umlenkspiegel
20 erster F acettenspiegel
21 erste F acette
22 zweiter F acettenspiegel
23 zweite Facette
100 Ansteuervorrichtung
110 Endstufe
200 Aktuator
300 optisches System
310 optisches Element 400 Messvorrichtung
410 Spannungsteiler
420 Impedanzwandler
C 1 Kondensator
C2 Messkondensator
C3 Zwischenspeicherkondensator
D 1 Diode
11 Ruhestrom
Kl Eingangsknoten
K2 Verbindungs-Knoten
K3 Ausgangs-Knoten
Ml Spiegel
M2 Spiegel
M3 Spiegel
M4 Spiegel
M5 Spiegel
M6 Spiegel
RI Widerstand
R2 Widerstand
R3 Widerstand
51 erster Schalter
52 zweiter Schalter
53 dritter Schalter
54 vierter Schalter
SE 1 Steuersignal
SE2 Steuersignal
TI Transistor
T2 Transistor
T3 Transistor T4 Transistor
T5 Transistor
T6 Transistor
T7 Transistor T8 Transistor
VI Eingangsspannung
V2 Spannung, Ansteuerspannung
V3 Messspannung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Messvorrichtung (400) für ein optisches System (300), mit einem Eingangsknoten (Kl) zum Empfangen einer in dem optischen System (300) abfallenden Spannung (V2), einem mit dem Eingangsknoten (Kl) verbindbaren kapazitiven Spannungsteiler (410) mit einer Reihenschaltung aus zumindest zwei Kondensatoren (Cl, C2) umfassend einen Messkondensator (C2), wobei der kapazitive Spannungsteiler (410) dazu eingerichtet ist, eine an dem Messkondensator (C2) abfallende Messspannung (V3) bereitzustellen, welche kleiner als und direkt proportional zu der an dem Eingangsknoten (Kl) empfangenen Spannung (V2) ist, und einem zwischen dem Eingangsknoten (Kl) und dem kapazitiven Spannungsteiler (410) gekoppelten steuerbaren ersten Schalter (Sl), welcher dazu eingerichtet ist, den kapazitiven Spannungsteiler (410) in Abhängigkeit eines Steuersignals (SEI) mit dem Eingangsknoten (Kl) zu verbinden, wobei der kapazitive Spannungsteiler (410) zwischen dem ersten Schalter (Sl) und Masse gekoppelt ist, ein erster Kondensator (Cl) der Reihenschaltung zwischen dem ersten Schalter (Sl) und einem den ersten Kondensator (Cl) und den Messkondensator (C2) verbindenden Verbindungs-Knoten (K2) gekoppelt ist, der Messkondensator (C2) zwischen dem Verbindungs-Knoten (K2) und Masse gekoppelt ist, ein zweiter Schalter (S2) parallel zu dem ersten Kondensator (Cl) zwischen dem ersten Schalter (Sl) und dem Verbindungs-Knoten (K2) gekoppelt ist, und ein dritter Schalter (S3) parallel zu dem Messkondensator (C2) zwischen dem Verbindungs-Knoten (K2) und Masse gekoppelt ist.
2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen zwischen einem Ausgangs-Knoten (K3) und Masse verbundenen Zwischenspeicherkondensator (C3), welcher mittels eines zwischen dem Verbindungs-Knoten (K2) und dem Ausgangs-Knoten (K3) gekoppelten vierten Schalters (S4) parallel zu dem Messkondensator (C2) schaltbar ist.
3. Messvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Zwischenspeicherkondensator (C3) zur Zwischenspeicherung und Erhaltung eines Spannungspegels der Messspannung (V3) zwischen von dem ersten Schalter (S 1), dem zweiten Schalter (S2), dem dritten Schalter (S3) und/oder dem vierten Schalter (S4) getätigten Schaltvorgängen eingerichtet ist.
4. Messvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Impedanzwandler (420) an dem Ausgangs-Knoten (K3) angeschlossen ist, welcher zur Weitergabe der an dem Zwischenspeicherkondensator (C3) bereitgestellten Messspannung (V3) an zumindest einen weiteren Schaltungsteil des optischen Systems (300) eingerichtet ist.
5. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Kapazität des Messkondensators (C2) größer, insbesondere zumindest um das Zehnfache größer, als die Kapazität des Zwischenspeicherkondensators (C3) ist.
6. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Schalter (Sl) als ein Feldeffekttransistor (Tl), insbesondere als ein MOSFET, ausgebildet ist, wobei eine Anzahl von Feldeffekttransistoren (T2, T3) zur Einstellung der Gate-Spannung des den ersten Schalter (Sl) ausbildenden Feldeffekttransistors (Tl) vorgesehen ist.
7. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der kapazitive Spannungsteiler (410) einen zwischen dem ersten Schalter (Sl) und dem Verbindungs-Knoten (K2) gekoppelten Feldeffekttransistor (T4), welcher den zweiten Schalter (S2) ausbildet und welcher derart ausgebildet ist, dass dessen parasitäre Kapazität den ersten Kondensator (Cl) bildet, und einen zwischen dem Verbindungs-Knoten (K2) und Masse gekoppelten Feldeffekttransistor (T6), welcher den dritten Schalter (S3) ausbildet, aufweist.
8. Messvorrichtung nach Anspruch 7, wobei eine Boot-Strap -Schaltung (RI, Dl) zwischen dem Source -Anschluss des den zweiten Schalter (S2) ausbildenden Feldeffekttransistors (T4), dem Verbindungs-Knoten (K2) und dem Source -Anschluss des den dritten Schalter (S3) ausbildenden Feldeffekttransistors (T5) geschaltet ist.
9. Messvorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Diode (Dl) der Boot-Strap-Schaltung (RI, Dl) in Sperrrichtung zwischen dem Source-Anschluss des den zweiten Schalter (S2) ausbildenden Feldeffekttransistors (T4) und dem Source -Anschluss des den dritten Schalter (S3) aus- bildenden Feldeffekttransistors (T5) verbunden ist und ein Widerstand (Rl) der Boot-Strap-Schaltung (Rl, Dl) zwischen dem Source -Anschluss des den zweiten Schalter (S2) ausbildenden Feldeffekttransistors (T4) und dem Verbindungs-Knoten (K2) verbunden ist.
10. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei der vierte Schalter (S4) als ein MOSFET-Schalter aufweisend eine Anzahl von MOSFETs ausgebildet ist.
11. Optisches System (300) mit einer Anzahl an aktuierbaren optischen Elementen (310), wobei jedem der aktuierbaren optischen Elemente (310) der Anzahl ein Aktuator (200) zugeordnet ist, wobei jedem Aktuator (200) eine Ansteuervorrichtung (100) zum Ansteuern des Aktuators (200) zugeordnet ist, welche eine Endstufe (110) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, eine Eingangsspannung (Vl) unter Verwendung eines Ruhestromes (11) der Endstufe (110) in eine Ansteuerspannung (V2) für den Aktuator (200) zu verstärken, und eine Messvorrichtung (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 vorgesehen ist, deren Eingangsknoten (Kl) zum Empfangen der Ansteuerspannung (V2) für den Aktuator (200) eingerichtet ist und deren kapazitiver Spannungsteiler (410) dazu eingerichtet ist, eine an dem Messkondensator (C2) des kapazitiven Spannungsteilers (410) abfallende Messspannung (V3) bereitzustellen, welche kleiner als und direkt proportional zu der an dem Eingangsknoten (Kl) empfangenen Ansteuerspannung (V2) ist.
12. Optisches System nach Anspruch 11, wobei das optische System (300) als eine Beleuchtungsoptik (4) oder als eine Projektionsoptik (10) einer Lithographieanlage (1) ausgebildet ist.
13. Lithographieanlage (1) mit einem optischen System (300) nach Anspruch 11 oder 12.
14. Messverfahren zum Messen einer in einem optischen System (300) abfallenden Spannung mittels einer Messvorrichtung (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit den Schritten: a) Einschalten (401) des ersten Schalters (Sl) und Ausschalten des zweiten Schalters (S2) und des dritten Schalters (S3) in einem ersten Zeitraum, so dass der erste Kondensator (C 1) und der Messkondensator (C2) mittels der an dem Eingangsknoten (Kl) empfangenen Spannung (V2) geladen werden, b) Einschalten (402) des vierten Schalters (S4) in einem zweiten Zeitraum zum Laden des Zwischenspeicherkondensators (C3) derart, dass die an dem Zwischenspeicherkondensator (C3) abfallende Spannung (V3) der an dem Messkondensator (C2) abfallenden Spannung (V3) entspricht, und c) Einschalten (404) des zweiten Schalters (S2) und des dritten Schalters (S3) und Ausschalten des ersten Schalters (Sl) und des vierten Schalters (S4) in einem dritten Zeitraum zum Entladen des ersten Kondensators (Cl) und des Messkondensators (C2) auf einen vorbestimmten Pegel.
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