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DE102020210567B3 - Control device and method for controlling manipulators for a projection lens, adjustment system, projection lens and projection exposure system - Google Patents

Control device and method for controlling manipulators for a projection lens, adjustment system, projection lens and projection exposure system Download PDF

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DE102020210567B3
DE102020210567B3 DE102020210567.7A DE102020210567A DE102020210567B3 DE 102020210567 B3 DE102020210567 B3 DE 102020210567B3 DE 102020210567 A DE102020210567 A DE 102020210567A DE 102020210567 B3 DE102020210567 B3 DE 102020210567B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optimization algorithm
travel
projection lens
specifications
control device
Prior art date
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Active
Application number
DE102020210567.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Maximilian Schlemmer
Stefan Rist
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to PCT/EP2021/072876 priority patent/WO2022038163A1/en
Priority to TW110130653A priority patent/TWI785747B/en
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Abstract

Eine Steuerungsvorrichtung (14) zur Steuerung von Manipulatoren (M1-M4, 36) zur Veränderung eines optischen Verhaltens eines Projektionsobjektivs (16) für die Mikrolithographie durch Generierung jeweiliger Vorgaben (38) für mehrere Stellwegsvariablen, welche mittels der Manipulatoren vorzunehmende Manipulationen an mindestens einem optischen Element (E1-E4) des Projektionsobjektivs zur Veränderung von Zustandsparametern (34) des Projektionsobjektivs definieren, wird bereitgestellt. Die Steuerungsvorrichtung ist dazu konfiguriert, mittels eines ersten Optimierungsalgorithmus (74) eine jeweilige Näherung (38-1) der Vorgaben für die Stellwegsvariablen durch Optimierung eines einheitlichen Skalierungsfaktors (86) zu generieren, welcher in Nebenbedingungen (82) des ersten Optimierungsalgorithmus eine einheitliche Skalierung von für die einzelnen Zustandsparameter vorgegebenen Grenzwerten (84) definiert, sowie für den Fall, dass ein mittels des ersten Optimierungsalgorithmus ermitteltes Optimierungsergebnis (87) für den einheitlichen Skalierungsfaktor einen vorgegebenen Schwellwert (85) nicht übersteigt, ein jeweiliges Endergebnis (38) der Vorgaben für die Stellwegsvariablen mittels mindestens eines weiteren Optimierungsalgorithmus (76, 78) zu ermitteln.A control device (14) for controlling manipulators (M1-M4, 36) for changing an optical behavior of a projection lens (16) for microlithography by generating respective specifications (38) for several travel variables, which manipulations to be carried out by means of the manipulators on at least one optical Element (E1-E4) of the projection lens for changing state parameters (34) of the projection lens is provided. The control device is configured to use a first optimization algorithm (74) to generate a respective approximation (38-1) of the specifications for the travel variables by optimizing a uniform scaling factor (86) which, in secondary conditions (82) of the first optimization algorithm, has a uniform scaling of defined limit values (84) for the individual state parameters, and in the event that an optimization result (87) determined by means of the first optimization algorithm for the uniform scaling factor does not exceed a predetermined threshold value (85), a respective end result (38) of the specifications for the To determine travel variables by means of at least one further optimization algorithm (76, 78).

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung von Manipulatoren zur Veränderung eines optischen Verhaltens eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Justieranlage zur Justierung eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie, ein Projektionsobjektiv für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer derartigen Steuerungsvorrichtung sowie eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem derartigen Projektionsobjektiv.The invention relates to a control device and a method for controlling manipulators for changing an optical behavior of a projection objective for microlithography. The invention also relates to an adjustment system for adjusting a projection lens for microlithography, a projection lens for a projection exposure system for microlithography with such a control device, and a projection exposure system for microlithography with such a projection lens.

Eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie dient bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen der Erzeugung von Strukturen auf einem Substrat in Gestalt eines Halbleiterwafers. Dazu umfasst die Projektionsbelichtungsanlage ein mehrere optische Elemente aufweisendes Projektionsobjektiv zum Abbilden von Maskenstrukturen auf den Wafer während eines Belichtungsvorganges.A projection exposure system for microlithography is used in the production of semiconductor components to produce structures on a substrate in the form of a semiconductor wafer. For this purpose, the projection exposure system comprises a projection objective having a plurality of optical elements for imaging mask structures on the wafer during an exposure process.

Zur Gewährleistung einer möglichst präzisen Abbildung der Maskenstrukturen auf den Wafer wird ein Projektionsobjektiv mit möglichst geringen Wellenfrontaberrationen benötigt. Projektionsobjektive werden daher mit Manipulatoren ausgestattet, die es ermöglichen, Wellenfrontfehler durch Zustandsveränderung einzelner optischer Elemente des Projektionsobjektivs zu korrigieren. Beispiele für eine derartige Zustandsveränderung umfassen: eine Lageänderung in einem oder mehreren der sechs Starrkörperfreiheitsgrade des betreffenden optischen Elements, eine Beaufschlagung des optischen Elements mit Wärme und/oder Kälte. Weiterhin kann auch eine oder mehrere Nachbearbeitungseinrichtungen zur Formänderung eines optischen Elements durch eine mittels Oberflächenbearbeitung erfolgende Materialabtragung an einem optischen Element vorgesehen sein. Eine derartige Nachbearbeitungseinrichtung kann Teil des Projektionsobjektivs oder auch separat davon sein und wird im Rahmen dieses Textes ebenfalls als Manipulator bezeichnet.To ensure that the mask structures are mapped onto the wafer as precisely as possible, a projection objective with the lowest possible wavefront aberrations is required. Projection objectives are therefore equipped with manipulators which make it possible to correct wavefront errors by changing the state of individual optical elements of the projection objective. Examples of such a change in state include: a change in position in one or more of the six rigid body degrees of freedom of the relevant optical element, an application of heat and / or cold to the optical element. Furthermore, one or more post-processing devices can also be provided for changing the shape of an optical element by removing material from an optical element by means of surface processing. Such a post-processing device can be part of the projection lens or also separate from it and is also referred to as a manipulator in the context of this text.

Die Berechnung von zur Korrektur einer Aberrationscharakteristik eines Projektionsobjektiv auszuführenden Manipulatorveränderungen erfolgt mittels eines stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmus, welcher auch „Manipulatorveränderungsmodell“ bezeichnet wird. Derartige Optimierungsalgorithmen sind beispielsweise in WO 2010/034674 A1 beschrieben.The calculation of manipulator changes to be carried out to correct an aberration characteristic of a projection lens is carried out by means of an optimization algorithm that generates travel, which is also referred to as the “manipulator change model”. Such optimization algorithms are for example in WO 2010/034674 A1 described.

So können aus dem Stand der Technik bekannte Optimierungsalgorithmen zur Lösung des folgenden Optimierungsproblems konfiguriert sein: min M x b m e s s 2 2

Figure DE102020210567B3_0001
mit N B : B k ( x ) s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0002
For example, optimization algorithms known from the prior art can be configured to solve the following optimization problem: min M. x - b m e s s 2 2
Figure DE102020210567B3_0001
with N B. : B. k ( x ) s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0002

Ein derartiges Optimierungsproblem ist dazu konfiguriert, die durch M x b m e s s 2 2

Figure DE102020210567B3_0003
beschriebene Zielfunktion, auch Gütefunktion oder Meritfunktion bezeichnet, unter Berücksichtigung von durch B k ( x ) s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0004
beschriebenen Nebenbedingungen zu minimieren. Hierbei bezeichnet M eine Sensitivitätsmatrix, x einen Stellwegvektor mit Stellwegsvariablen Xk für die einzelnen Manipulatoren, bmess einen Zustandsvektor des Projektionsobjektivs, welcher die einzelnen Zustandsparameter einer gemessenen Aberrationscharakteristik des Projektionsobjektivs beschreibt, || ||2 die Euklidische Norm und s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0005
einen jeweiligen festen Grenzwert für einzelne Stellwegsvariablen xk .Such an optimization problem is configured to be caused by M. x - b m e s s 2 2
Figure DE102020210567B3_0003
target function described, also called quality function or merit function, taking into account by B. k ( x ) s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0004
to minimize the constraints described. M denotes a sensitivity matrix, x a travel vector with travel variables X k for the individual manipulators, bmess a state vector of the projection lens which describes the individual state parameters of a measured aberration characteristic of the projection lens, || || 2 the Euclidean norm and s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0005
a respective fixed limit value for individual travel variables x k .

Um sicherzustellen, dass auch für die Zustandsparameter des Projektionsobjektivs, insbesondere die Bildfehler des Projektionsobjektivs, vorgesehene Grenzwerte eingehalten werden, werden herkömmlicherweise geeignete Bestrafungsterme in die Zielfunktion aufgenommen. Derartige Bestrafungsterme stellen im wesentlichen „weiche“ Grenzwerte bzw. Zielwerte dar, welche je nach Gewichtung und ggf. Härtegrad des betreffenden Bestrafungsterms eingehalten werden oder ggf. in gewissem Masse überschritten werden.In order to ensure that limit values provided for the state parameters of the projection lens, in particular the image errors of the projection lens, are complied with, suitable penalty terms are conventionally included in the objective function. Such punishment terms essentially represent “soft” limit values or target values which, depending on the weighting and, if applicable, degree of severity of the punishment term in question, are adhered to or possibly exceeded to a certain extent.

Derartige, in der Zielfunktion enthaltene Bestrafungsterme Hb zur Begrenzung der Zustandsparameter des Projektionsobjektivs werden in DE10 2015 206 448 A1 wie folgt dargestellt: H b = j ( ( M x b ) j t j b S j b ) 2 n j b

Figure DE102020210567B3_0006
Such penalty terms H b contained in the objective function for limiting the state parameters of the projection lens are shown in DE10 2015 206 448 A1 shown as follows: H b = j ( ( M. x - b ) j t j b S. j b ) 2 n j b
Figure DE102020210567B3_0006

Hierbei bezeichnen S j b

Figure DE102020210567B3_0007
jeweilige Zielwerte bzw. Spezifikationen für entsprechende Zustandsparameter des Projektionsobjektivs in Form von Zernike-Koeffizienten bj . Weiterhin bezeichnen t j b
Figure DE102020210567B3_0008
und n j b
Figure DE102020210567B3_0009
vom Benutzer je nach Gewichtung und Härtegrad des betreffenden Bestrafungsterms frei wählbare Parameter.Designate here S. j b
Figure DE102020210567B3_0007
respective target values or specifications for corresponding state parameters of the projection lens in the form of Zernike coefficients b j . Continue to denote t j b
Figure DE102020210567B3_0008
and n j b
Figure DE102020210567B3_0009
Parameters freely selectable by the user depending on the weighting and severity of the punishment term in question.

Weiterer Stand der Technik findet sich in der Schrift DE10 2019 200 218 B3 .Further prior art can be found in the document DE10 2019 200 218 B3 .

Zur Bestimmung eines sogenannten Rezeptes für die Manipulatoren des Projektionsobjektivs, d.h. von Vorgaben für die Stellwegsvariablen der Manipuatoren, werden herkömmlicherweise in der Regel mehrere Iterationen des Optimieralgorithms benötigt, bei denen die Gewichtungen und ggf. der Härtegrade der Bestrafungsterme solange variiert werden, bis die Grenzwerte für die Zustandsparameter ausreichend gut eingehalten werden. Dies ist ein sehr zeitaufwendiger Prozess, insbesondere da man, falls kein zulässiges Rezept aufgefunden wird, nicht weiß, ob nicht doch eines existiert. Unter einem zulässigen Rezept werden in diesem Zusammenhang Vorgaben für die Stellwegsvariablen der Manipulatoren verstanden. Bei einem zulässigen Rezept sind die Vorgaben für die Stellwegsvariablen so gewählt, dass die Spezifikationen jeweiliger Nebenbedingungen eingehalten werden.To determine a so-called recipe for the manipulators of the projection lens, i.e. specifications for the travel variables of the manipulators, several iterations of the optimization algorithm are usually required, in which the weightings and, if necessary, the severity of the punishment terms are varied until the limit values for the condition parameters are maintained sufficiently well. This is a very time-consuming process, especially since, if a valid recipe is not found, one does not know whether one does not exist. In this context, a permissible recipe is understood to mean specifications for the travel variables of the manipulators. In the case of a permissible recipe, the specifications for the travel variables are selected in such a way that the specifications of the respective secondary conditions are complied with.

Zugrunde liegende AufgabeUnderlying task

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuerungsvorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere ein Rezept für die Stellwegsvariablen in einem vergleichsweise kurzen Zeitraum aufgefunden werden kann.It is an object of the invention to provide a control device and a method with which the aforementioned problems are solved and, in particular, a recipe for the travel variables can be found in a comparatively short period of time.

Erfindungsgemäße LösungSolution according to the invention

Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit einer Steuerungsvorrichtung zur Steuerung von Manipulatoren zur Veränderung eines optischen Verhaltens eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie durch Generierung jeweiliger Vorgaben für mehrere Stellwegsvariablen, welche mittels der Manipulatoren vorzunehmende Manipulationen an mindestens einem optischen Element des Projektionsobjektivs zur Veränderung von Zustandsparametern des Projektionsobjektivs definieren. Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung ist dazu konfiguriert, mittels eines ersten Optimierungsalgorithmus eine jeweilige Näherung der Vorgaben für die Stellwegsvariablen durch Optimierung eines einheitlichen Skalierungsfaktors zu generieren, welcher in Nebenbedingungen des ersten Optimierungsalgorithmus eine einheitliche Skalierung von für die einzelnen Zustandsparameter vorgegebenen Grenzwerten definiert. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert, für den Fall, dass ein mittels des ersten Optimierungsalgorithmus ermitteltes Optimierungsergebnis für den einheitlichen Skalierungsfaktor einen vorgegebenen Schwellwert nicht übersteigt, ein jeweiliges Endergebnis der Vorgaben für die Stellwegsvariablen mittels mindestens eines weiteren Optimierungsalgorithmus zu ermitteln.The aforementioned object can be achieved according to the invention, for example, with a control device for controlling manipulators for changing an optical behavior of a projection lens for microlithography by generating respective specifications for several travel variables, which manipulations to be carried out by means of the manipulators on at least one optical element of the projection lens for changing state parameters of the projection lens. The control device according to the invention is configured to use a first optimization algorithm to generate a respective approximation of the specifications for the travel variables by optimizing a uniform scaling factor which, in secondary conditions of the first optimization algorithm, defines a uniform scaling of limit values specified for the individual state parameters. Furthermore, the control device according to the invention is configured to determine a respective final result of the specifications for the travel variables using at least one further optimization algorithm in the event that an optimization result for the uniform scaling factor determined by means of the first optimization algorithm does not exceed a predetermined threshold value.

Mit anderen Worten wird das jeweilige Endergebnis der Vorgaben für die Stellwegsvariablen mittels des mindestens einen weiteren Optimierungsalgorihmus dann ermittelt, wenn das Optimierungsergebnis des ersten Optimierungsergebnis für den einheitlichen Skalierungsfaktor höchstens den vorgegebenen Stellwert beträgt. Unter einem „Stellweg“ wird in diesem Text eine mittels Manipulator-Aktuierung erfolgende Veränderung eines Zustandsparameters eines oder mehrerer optischer Elemente entlang des Stellwegs zum Zweck der Veränderung der optischen Wirkung des oder der optischen Elemente verstanden. Die Manipulation kann beispielsweise in einer Verlagerung des optischen Elements in eine spezielle Richtung, aber auch beispielsweise in einer, insbesondere lokalen oder flächigen, Beaufschlagung des optischen Elements mit Wärme, Kälte, Kräften, Licht einer bestimmten Wellenlänge oder Strömen bestehen. Weiterhin kann die Manipulation eine mittels einer Nachbearbeitungseinrichtung vorzunehmende Materialabtragung an einem optischen Element definieren.In other words, the respective final result of the specifications for the travel variable is determined by means of the at least one further optimization algorithm when the optimization result of the first optimization result for the uniform scaling factor is at most the specified control value. In this text, an “adjustment path” is understood to mean a change in a state parameter of one or more optical elements along the adjustment path by means of manipulator actuation for the purpose of changing the optical effect of the optical element or elements. The manipulation can consist, for example, of shifting the optical element in a special direction, but also, for example, in particular local or areal exposure of the optical element with heat, cold, forces, light of a certain wavelength or currents. Furthermore, the manipulation can define a material removal to be carried out on an optical element by means of a post-processing device.

Die Zustandsparameter können insbesondere Bildfehler des Projektionsobjektivs sein. Der Skalierungsfaktor kann auch als Zielerreichungsvariable bezeichnet werden. Eine derartige Zielerreichungsvariable beschreibt einen normierten Abstand zwischen den Grenzwerten und den entsprechenden Zustandsparametern.
Als Schwellwert kann beispielsweise der Wert 1 vorgegeben werden, d.h. die vorgegebenen Grenzwerte werden alle eingehalten. Weiterhin kann als Schwellwert ein höherer Wert angesetzt werden. In diesem Fall ist dann zumindest bekannt, in welchem Umfang die Grenzwerte überschritten werden.
The status parameters can in particular be image errors of the projection lens. The scaling factor can also be referred to as the target achievement variable. Such a target achievement variable describes a standardized distance between the limit values and the corresponding state parameters.
For example, the value 1 can be specified as the threshold value, ie the specified limit values are all adhered to. Furthermore, a higher value can be set as the threshold value. In this case it is at least known to what extent the limit values are exceeded.

Der erste Optimierungsalgorithmus ermöglicht eine sichere Feststellung, ob zu einem Satz an Zustandsparametern der Projektionsbelichtungsanalage ein zulässiges Rezept existiert, d.h. ob von der Steuerungsvorrichtung Vorgaben für die Stellwegsvariablen ermittelt werden können, womit die in den Nebenbedingungen vorgegebenen Grenzwerte eingehalten werden. Der erste Optimierungsalgorithmus und/oder der zweite Optimierungsalgorithmus sind insbesondere dazu konfiguriert ein nichtlineares Optimierungsproblem zu lösen.The first optimization algorithm enables a reliable determination of whether a permissible recipe exists for a set of status parameters of the projection exposure system, i.e. whether the control device can determine specifications for the travel variables, whereby the limit values specified in the secondary conditions are adhered to. The first optimization algorithm and / or the second optimization algorithm are configured in particular to solve a non-linear optimization problem.

Durch das erfindungsgemäße Generieren eines einheitlichen Skalierungsfaktors mittels des ersten Optimierungsalgorithmus kann bei positiver Beantwortung der Frage, ob das Optimierungsergebnis für den einheitlichen Skalierungsfaktor höchstens den vorgegebenen Schwellwert beträgt, sicher davon ausgegangen werden, dass ein zulässiges Rezept existiert und damit das Endergebnis der Vorgaben für die Stellwegsvariablen aufgefunden werden, ohne dazu mehrere Iterationen des weiteren Optimierungsalgorithms unter Variation von Gewichtungen ausführen zu müssen. Damit kann das Rezept für die Stellwegsvariablen sehr zeiteffizient aufgefunden werden. Insbesondere wird es möglich, die Nebenbedingungen als harte Nebenbedingungen, welche sicher eingehalten werden, wie etwa als explizite Nebenbedingungen, zu formulieren. Unter expliziten Nebenbedingungen werden Nebenbedingungen verstanden, welche nicht Teil der betreffenden Zielfunktion sind, wie dies bei den im Stand der Technik verwendeten Bestrafungstermen der Fall ist.By generating a uniform scaling factor according to the invention by means of the first optimization algorithm, if the question whether the optimization result for the uniform scaling factor is at most the specified threshold value is answered positively, it can be safely assumed that a permissible recipe exists and thus the final result of the specifications for the travel variables can be found without adding several iterations of the further optimization algorithm with variation of Having to carry out weights. This means that the recipe for the travel variables can be found in a very time-efficient manner. In particular, it becomes possible to formulate the constraints as hard constraints that are reliably met, such as explicit constraints. Explicit secondary conditions are understood as secondary conditions which are not part of the relevant objective function, as is the case with the punishment terms used in the prior art.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung weiterhin dazu konfiguriert, bei der Ausführung des mindestens einen weiteren Optimierungsalgorithmus einen Zustandsparameter-Optimierungsalgorithmus auszuführen, bei dem unter Berücksichtigung von die Zustandsparameter betreffenden Zustandsparameter-Nebenbedingungen eine gewichtete Summe von Einzelskalierungsfaktoren optimiert wird, wobei die Einzelskalierungsfaktoren in den Zustandsparameter-Nebenbedingungen eine jeweilige Skalierung der für die einzelnen Zustandsparameter vorgegebenen Grenzwerte definieren.According to a further embodiment, the control device is further configured to execute a state parameter optimization algorithm when executing the at least one further optimization algorithm, in which a weighted sum of individual scaling factors is optimized, taking into account the state parameter constraints relating to the state parameters, the individual scaling factors being included in the state parameters Secondary conditions define a respective scaling of the limit values specified for the individual status parameters.

Insbesondere entsprechen die weiteren Nebenbedingungen, unter deren Berücksichtigung die gewichtete Summe von Einzelskalierungsfaktoren optimiert wird, den zuvor genannten expliziten weiteren Nebenbedingungen. Insbesondere werden bei der Ausführung des mindestens einen weiteren Optimierungsalgorithmus die Vorgaben für die Stellwegsvariablen unter Berücksichtigung der weiteren Nebenbedingungen durch Optimierung der gewichteten Summe der Einzelskalierungsfaktoren generiert. Mit anderen Worten bildet die gewichtete Summe der Einzelskalierungsfaktoren die Zielfunktion des Zustandsparameter-Optimierungsalgorithmus. Unter der Skalierung der vorgegebenen Grenzwerte mit jeweiligen Einzelskalierungsfaktoren ist zu verstehen, dass jedem der Grenzwerte einer von mehreren Einzelskalierungsfaktoren zugewiesen wird, mit dem der jeweilige Grenzwert dann skaliert wird. Die Zustandsparameter-Nebenbedingungen umfassen insbesondere weiterhin die Grenzwerte für die einzelnen Zustandsparameter. Der Zustandsparameter-Optimierungsalgorithmus ist insbesondere dazu konfiguriert ein nichtlineares Optimierungsproblem zu lösen.In particular, the further secondary conditions, taking account of which the weighted sum of individual scaling factors is optimized, correspond to the previously mentioned explicit additional secondary conditions. In particular, when executing the at least one further optimization algorithm, the specifications for the travel variables are generated, taking into account the further secondary conditions, by optimizing the weighted sum of the individual scaling factors. In other words, the weighted sum of the individual scaling factors forms the objective function of the state parameter optimization algorithm. Scaling the specified limit values with respective individual scaling factors is to be understood as meaning that each of the limit values is assigned one of several individual scaling factors with which the respective limit value is then scaled. The status parameter secondary conditions in particular also include the limit values for the individual status parameters. The state parameter optimization algorithm is configured in particular to solve a non-linear optimization problem.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung weiterhin dazu konfiguriert, bei der Ausführung des mindestens einen weiteren Optimierungsalgorithmus einen Stellweg-Optimierungsalgorithmus auszuführen, bei dem eine die Stellwegsvariablen aufweisende Zielfunktion optimiert wird. Der Zustandsparameter-Optimierungsalgorithmus ist insbesondere dazu konfiguriert, ein nichtlineares Optimierungsproblem zu lösen.According to a further embodiment, the control device is further configured to execute a travel optimization algorithm when executing the at least one further optimization algorithm, in which a target function having the travel variables is optimized. In particular, the state parameter optimization algorithm is configured to solve a non-linear optimization problem.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert, bei der Ausführung des mindestens einen weiteren Optimierungsalgorithmus zunächst den Zustandsparameter-Optimierungsalgorithmus und daraufhin den Stellweg-Optimierungsalgorithmus auszuführen, wobei der Stellweg-Optimierungsalgorithmus dazu konfiguriert ist, die Zielfunktion unter Berücksichtigung der Bedingung, dass weitere Einzelskalierungsfaktoren jeweils vom Zustandsparameter-Optimierungsalgorithmus ermittelte Optimierungsergebnisse für die entsprechenden ersten Einzelskalierungsfaktoren um höchstens 5%, insbesondere um höchstens 1%, übersteigen dürfen, zu optimieren. Die genannte Bedingung ist insbesondere Teil von Stellwegsoptimierungs-Nebenbedingungen, welche insbesondere weiterhin die Grenzwerte für die einzelnen Zustandsparameter umfassen. Diese Lockerung für die weiteren Einzelskalierungsfaktoren gibt dem Stellweg-Optimierungsalgorithmus Spielraum, eine optimierte Lösung für die die Stellwegsvariablen aufweisende Zielfunktion zu finden.According to a further embodiment, the control device is configured, when executing the at least one further optimization algorithm, to first execute the state parameter optimization algorithm and then the travel optimization algorithm, the travel optimization algorithm being configured to the target function taking into account the condition that further individual scaling factors to optimize the optimization results determined by the state parameter optimization algorithm for the corresponding first individual scaling factors by a maximum of 5%, in particular by a maximum of 1%. The condition mentioned is in particular part of travel optimization secondary conditions, which in particular continue to include the limit values for the individual status parameters. This relaxation for the further individual scaling factors gives the travel optimization algorithm leeway to find an optimized solution for the target function having the travel variables.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung weiterhin dazu konfiguriert, dem Stellweg-Optimierungsalgorithmus weitere Näherungen der Vorgaben für die Stellwegsvariablen zu Grunde zu legen, welche bei der Ausführung des Zustandsparameter-Optimierungsalgorithmus ermittelt werden.According to a further embodiment, the control device is also configured to base the travel optimization algorithm on further approximations of the specifications for the travel variables, which are determined when the state parameter optimization algorithm is executed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Zustandsparameter-Nebenbedingungen weiterhin die Bedingung, dass jeder der ersten Einzelskalierungsfaktoren das vom ersten Optimierungsalgorithmus ermittelte Optimierungsergebnis für den einheitlichen Skalierungsfaktor um höchstens 5%, insbesondere um höchstens 1%, übersteigen darf. Diese Lockerung für die Einzelskalierungsfaktoren gibt dem Zustandsparameter-Optimierungsalgorithmus Spielraum, eine optimierte Lösung für die gewichtete Summe der Einzelskalierungsfaktoren zu finden.According to a further embodiment, the state parameter constraints also include the condition that each of the first individual scaling factors may exceed the optimization result for the uniform scaling factor determined by the first optimization algorithm by a maximum of 5%, in particular by a maximum of 1%. This relaxation for the individual scaling factors gives the state parameter optimization algorithm leeway to find an optimized solution for the weighted sum of the individual scaling factors.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die Zielfunktion des Stellweg-Optimierungsalgorithmus die Stellwegsvariablen in mindestens quadratischer Form, d.h. in einer Potenz, bei welcher der Exponent mindestens zwei beträgt.According to a further embodiment, the target function of the travel optimization algorithm contains the travel variables in at least quadratic form, i.e. in a power at which the exponent is at least two.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung weiterhin dazu konfiguriert, dem mindestens einen weiteren Optimierungsalgorithmus die Näherungen der Vorgaben für die Stellwegsvariablen als Startwerte zu Grunde zu legen.According to a further embodiment, the control device is further configured to base the at least one further optimization algorithm on the approximations of the specifications for the travel variables as starting values.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Nebenbedingungen des ersten Optimierungsalgorithmus als explizite Nebenbedingungen formuliert, welche nicht Teil einer bei der Ausführung des ersten Optimierungsalgorithmus optimierten Zielfunktion sind. Unter einer expliziten Nebenbedingung wird also eine Nebenbedingung verstanden, welche nicht Teil der Zielfunktion ist, im Gegensatz dazu ist eine implizite Nebenbedingung Teil der Zielfunktion. Gemäß weiterer Ausführungsformen sind die Zustandsparameter-Nebenbedingungen und/oder dem Stellweg-Optimierungsalgorithmus zugrunde liegende Nebenbedingungen ebenfalls als explizite Nebenbedingungen formuliert. According to a further embodiment, the secondary conditions of the first optimization algorithm are formulated as explicit secondary conditions, which are not part of an objective function optimized during the execution of the first optimization algorithm. An explicit constraint is understood to be a constraint that is not part of the objective function, in contrast to this, an implicit constraint is part of the objective function. According to further embodiments, the status parameter secondary conditions and / or the secondary conditions on which the travel optimization algorithm is based are also formulated as explicit secondary conditions.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform definieren die ermittelten Vorgaben für die Stellwegsvariablen mittels der Manipulatoren vorzunehmende Veränderungen der Zustandsparameter des Projektionsobjektivs. Insbesondere definieren sie sowohl vorzunehmende Veränderungen von Zustandsparametern des Projektionsobjektivs als auch vorzunehmende Veränderungen von Zustandsparametern der Projektionsbelichtungsanlage, welche nicht das Projektionsobjektiv betreffen, wie etwa ein Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage betreffende Zustandsparameter.According to a further embodiment, the specifications determined for the travel variables define changes to be made in the state parameters of the projection lens by means of the manipulators. In particular, they define both changes to be made to status parameters of the projection lens and changes to be made to status parameters of the projection exposure system that do not relate to the projection lens, such as status parameters related to an illumination system of the projection exposure system.

Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Justieranlage zur Justierung eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie bereitgestellt. Die Justieranlage umfasst eine Messvorrichtung zur Ermittlung von aktuellen Werten von Zustandsparametern des Projektionsobjektivs sowie eine Steuerungsvorrichtung gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten zur Generierung der Vorgaben für die Stellwegsvariablen aus den aktuellen Werten der Zustandsparameter.Furthermore, an adjustment system for adjusting a projection objective for microlithography is provided according to the invention. The adjustment system comprises a measuring device for determining current values of state parameters of the projection lens and a control device according to one of the embodiments or design variants described above for generating the specifications for the travel variables from the current values of the state parameters.

Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Projektionsobjektiv für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie bereitgestellt, welches Manipulatoren umfasst, die dazu konfiguriert sind, Zustandsparameter des Projektionsobjektivs zu verändern. Weiterhin umfasst das Projektionsobjektiv eine Steuerungsvorrichtung nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten zur Steuerung der Manipulatoren.Furthermore, according to the invention, a projection objective for a projection exposure system for microlithography is provided which comprises manipulators which are configured to change state parameters of the projection objective. Furthermore, the projection lens comprises a control device according to one of the embodiments or design variants described above for controlling the manipulators.

Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie bereitgestellt, welche das vorstehend beschriebene Projektionsobjektiv umfasst.Furthermore, according to the invention, a projection exposure system for microlithography is provided which comprises the projection objective described above.

Die vorgenannte Aufgabe kann weiterhin beispielsweise gelöst werden mit einem Verfahren zum Steuern von Manipulatoren zur Veränderung eines optisches Verhaltens eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie durch Generierung jeweiliger Vorgaben für mehrere Stellwegsvariablen. Die Stellwegsvariablen definieren mittels der Manipulatoren vorzunehmende Manipulationen an mindestens einem optischen Element des Projektionsobjektivs zur Veränderung von Zustandsparametern. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Generieren einer jeweiligen Näherung der Vorgaben für die Stellwegsvariblen durch Optimierung eines einheitlichen Skalierungsfaktors mittels eines ersten Optimierungsalgorithmus, wobei der einheitliche Skalierungsfaktor in Nebenbedingungen des ersten Optimierungsalgorithmus eine einheitliche Skalierung von für die einzelnen Zustandsparameter vorgegebenen Grenzwerten definiert, sowie für den Fall, dass ein mittels des ersten Optimierungsalgorithmus ermitteltes Optimierungsergebnis für den einheitlichen Skalierungsfaktor einen vorgegebenen Schwellwert nicht übersteigt, ein Ermitteln eines jeweiligen Endergebnisses der Vorgaben für die Stellwegsvariablen mittels mindestens eines weiteren Optimierungsalgorithmus.The aforementioned object can also be achieved, for example, with a method for controlling manipulators for changing an optical behavior of a projection objective for microlithography by generating respective specifications for several travel variables. The travel variables define manipulations to be carried out by means of the manipulators on at least one optical element of the projection objective in order to change state parameters. The method according to the invention comprises generating a respective approximation of the specifications for the travel variables by optimizing a uniform scaling factor by means of a first optimization algorithm, the uniform scaling factor defining a uniform scaling of limit values specified for the individual state parameters in secondary conditions of the first optimization algorithm, as well as for the case that an optimization result for the uniform scaling factor determined by means of the first optimization algorithm does not exceed a predetermined threshold value, a respective end result of the specifications for the travel variables is determined by means of at least one further optimization algorithm.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Ermitteln des jeweiligen Endergebnisses der Vorgaben für die Stellwegsvariablen mittels des mindestens einen weiteren Optimierungsalgorithmus unter Berücksichtigung von expliziten weiteren Nebenbedingungen für die Zustandsparameter des Projektionsobjektivs, welche nicht Teil einer bei der Ausführung des mindestens einen weiteren Optimierungsalgorithmus optimierten Zielfunktion sind.According to one embodiment of the method according to the invention, the respective final result of the specifications for the travel variables is determined by means of the at least one further optimization algorithm, taking into account explicit further secondary conditions for the state parameters of the projection lens, which are not part of a target function optimized when executing the at least one further optimization algorithm .

Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten, etc. der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung angegebenen Merkmale können entsprechend auf das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren übertragen werden. Diese und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der Figurenbeschreibung und den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungsformen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind und deren Schutz ggf. erst während oder nach Anhängigkeit der Anmeldung beansprucht wird.The features specified with regard to the above-mentioned embodiments, exemplary embodiments or design variants, etc. of the control device according to the invention can be transferred accordingly to the control method according to the invention. These and other features of the embodiments according to the invention are explained in the description of the figures and the claims. The individual features can be realized either separately or in combination as embodiments of the invention. Furthermore, they can describe advantageous embodiments that can be independently protected and whose protection may only be claimed during or after the application is pending.

FigurenlisteFigure list

Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:The above and further advantageous features of the invention are illustrated in the following detailed description of exemplary embodiments according to the invention with reference to the accompanying schematic drawings. It shows:

  • 1 eine Justieranlage zur Justierung eines Projektionsobjektivs einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Steuerungsvorrichtung zur Generierung eines Stellwegbefehls für Manipulatoren, 1 an adjustment system for adjusting a projection lens of a projection exposure system for microlithography with a control device for generating a travel command for manipulators,
  • 2 eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Steuerungsvorrichtung zur Generierung eines Stellwegbefehls für Manipulatoren, sowie 2 a projection exposure system for microlithography with a control device for generating a travel command for manipulators, as well as
  • 3 eine Veranschaulichung der Funktionsweise einer Ausführungsform der vorgenannten Steuerungsvorrichtung. 3 an illustration of the mode of operation of an embodiment of the aforementioned control device.

Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer AusführungsbeispieleDetailed description of exemplary embodiments according to the invention

In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bzw. Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.In the exemplary embodiments or embodiments or design variants described below, elements that are functionally or structurally similar to one another are provided with the same or similar reference symbols as far as possible. Therefore, in order to understand the features of the individual elements of a particular exemplary embodiment, reference should be made to the description of other exemplary embodiments or the general description of the invention.

Zur Erleichterung der Beschreibung ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In 1 verläuft die y-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein, die x-Richtung nach rechts und die z-Richtung nach oben.To facilitate the description, a Cartesian xyz coordinate system is indicated in the drawing, from which the respective positional relationship of the components shown in the figures results. In 1 the y-direction runs perpendicular to the plane of the drawing, the x-direction to the right and the z-direction upwards.

1 zeigt eine Justieranlage 10 zur Justierung eines Projektionsobjektivs 16 einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie. Die Justieranlage 10 umfasst eine Messvorrichtung 12 zur Ermittlung von Abbildungsfehler des Projektionsobjektivs 16 charakterisierenden Zustandsparametern 34 des Projektionsobjektivs 16 sowie eine Steuerungsvorrichtung 14 in Gestalt eines sogenannten Steilwegsermittlers zur Generierung eines Stellwegbefehls 38 mit Vorgaben 38n und 38p für Stellwegsvariablen xk von Manipulatoren aus den Zustandsparametern 34. Die Vorgaben 38n und 38p werden in diesem Text auch als Stellwegvektor x bezeichnet und definieren mittels Manipulatoren vorzunehmende Manipulationen an mindestens einem optischen Element E1 bis E4 des Projektionsobjektivs 16, welche nachstehend näher beschrieben werden. 1 shows an adjustment system 10 for adjusting a projection lens 16 a projection exposure system for microlithography. The adjustment system 10 comprises a measuring device 12th to determine imaging errors of the projection lens 16 characterizing state parameters 34 of the projection lens 16 and a control device 14th in the form of a so-called steep path determiner for generating a travel command 38 with specifications 38n and 38p for travel variables x k of manipulators from the state parameters 34 . The specifications 38n and 38p are also used in this text as a travel vector x denotes and defines manipulations to be carried out by means of manipulators on at least one optical element E1 to E4 of the projection objective 16 which are described in more detail below.

Das Projektionsobjektiv 16 dient zum Abbilden von Maskenstrukturen aus einer Objektebene 24 in eine Bildebene 28 und kann auf Belichtungsstrahlung unterschiedlicher Wellenlängen ausgelegt sein, wie z.B. 248 nm oder 193 nm. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Projektionsobjektiv 16 auf eine Wellenlänge im EUV-Wellenlängenbereich von kleiner als 100 nm, z.B. etwa 13,5 nm oder etwa 6,8 nm, ausgelegt.The projection lens 16 is used to map mask structures from an object plane 24 in an image plane 28 and can be designed for exposure radiation of different wavelengths, such as 248 nm or 193 nm. In the present embodiment, the projection lens is 16 designed for a wavelength in the EUV wavelength range of less than 100 nm, for example about 13.5 nm or about 6.8 nm.

Die Messvorrichtung 12 ist zum Vermessen von Wellenfrontfehlern des Projektionsobjektivs 16 konfiguriert und umfasst auf der Eingangsseite des Projektionsobjektivs 16 eine Beleuchtungseinrichtung 18 und eine Messmaske 22 sowie auf der Ausgangsseite des Projektionsobjektivs 12 ein Sensorelement 26, einen Detektor 30 sowie eine Auswerteeinrichtung 32. Die Beleuchtungseinrichtung 18 ist dazu konfiguriert, eine Messstrahlung 20 mit der Betriebswellenlänge des zu testenden Projektionsobjektivs 16, im vorliegenden Fall in Gestalt von EUV-Strahlung, zu erzeugen und diese auf die Messmaske 22, welche in der Objektebene 24 angeordnet ist, einzustrahlen. Die Messmaske 22, oft auch „Kohärenzmaske“ bezeichnet, weist eine erste periodische Struktur auf. In der Bildebene 28 ist das Sensorelement 26 in Gestalt eines Bildgitters angeordnet, welches eine zweite periodische Struktur aufweist. Auch können Schachbrettstrukturen in der Messmaske 22 mit Schachbrettstrukturen im Sensorelement 26 kombiniert werden. Auch andere dem Fachmann aus dem Gebiet der Scherinterferometrie oder der Punktbeugungsinterferometrie bekannte, Kombinationen von periodischen Strukturen können Verwendung finden.The measuring device 12th is for measuring wavefront errors of the projection lens 16 configured and comprised on the input side of the projection lens 16 a lighting device 18th and a measurement mask 22nd as well as on the exit side of the projection lens 12th a sensor element 26th , a detector 30th as well as an evaluation device 32 . The lighting device 18th is configured to use a measuring radiation 20th with the operating wavelength of the projection lens to be tested 16 , in the present case in the form of EUV radiation, and to generate this on the measurement mask 22nd , which in the object level 24 is arranged to radiate. The measurement mask 22nd , often also called “coherence mask”, has a first periodic structure. In the image plane 28 is the sensor element 26th arranged in the form of an image grid which has a second periodic structure. Checkerboard structures can also be used in the measurement mask 22nd with checkerboard structures in the sensor element 26th be combined. Other combinations of periodic structures known to those skilled in the art from the field of shear interferometry or point diffraction interferometry can also be used.

Unterhalb des Sensorelements 26, und zwar in einer zur Pupillenebene des Projektionsobjektivs 16 konjugierten Ebene, ist der zweidimensional-auflösende Detektor 30 in Gestalt einer Kamera angeordnet. Das Sensorelement 26 und der Detektor 30 bilden zusammen ein Sensormodul. Die Messmaske 22, und das Sensormodul bilden ein dem Fachmann bekanntes Scherinterferometer oder Punktbeugungsinterferometer und dienen dazu, Wellenfrontfehler des Projektionsobjektivs 16 zu vermessen. Dazu werden insbesondere dem Fachmann bekannte Phasenschiebeverfahren angewendet.Below the sensor element 26th , in one to the pupil plane of the projection lens 16 conjugate plane, is the two-dimensional resolving detector 30th arranged in the form of a camera. The sensor element 26th and the detector 30th together form a sensor module. The measurement mask 22nd , and the sensor module form a shear interferometer or point diffraction interferometer known to the person skilled in the art and serve to detect wavefront errors in the projection lens 16 to measure. For this purpose, phase shifting methods known to the person skilled in the art are used in particular.

Die Auswerteeinrichtung 32 ermittelt aus den vom Detektor 30 aufgezeichneten Intensitätsmustern die Zustandsparameter 34 des Projektionsobjektivs 16. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfassen die Zustandsparameter 34 einen die Wellenfrontfehler des Projektionsobjektivs 16 charakterisierenden Satz an Zernikekoeffizienten bj . The evaluation device 32 determined from the by the detector 30th recorded intensity patterns the state parameters 34 of the projection lens 16 . According to the present embodiment, the state parameters include 34 one the wavefront errors of the projection lens 16 characterizing set of Zernike coefficients b j .

In der vorliegenden Anmeldung werden, wie beispielsweise in den Abschnitten [0125] bis [0129] von US 2013/0188246A1 beschrieben, die aus z.B. Kapitel 13.2.3 des Lehrbuchs „Optical Shop Testing“, 2nd Edition (1992) von Daniel Malacara, Hrsg. John Wiley & Sons, Inc. bekannten Zernikefunktionen Z m n

Figure DE102020210567B3_0010
gemäß der sogenannten Fringe-Sortierung mit Zj bezeichnet werden, wobei dann bj die den jeweiligen Zernike-Polynomen (auch „Zernike-Funktionen“ bezeichnet) zugeordnete Zernike-Koeffizienten sind. Die Fringe-Sortierung ist beispielsweise in Tabelle 20-2 auf Seite 215 des „Handbook of Optical Systems“, Vol. 2 von H. Gross, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim veranschaulicht. Eine Wellenfrontabweichung W(ρ,Φ) an einem Punkt in der Bildebene des Projektionsobjektivs wird in Abhängigkeit von den Polarkoordinaten (ρ, Φ) in der Pupillenebene wie folgt entwickelt: W ( ρ , Φ ) = j b j Z j ( ρ , Φ )
Figure DE102020210567B3_0011
In the present application, as for example in sections [0125] to [0129] of US 2013 / 0188246A1 described consisting eg Chapter 13.2.3 of the textbook "Optical Shop Testing", 2nd Edition (1992) by Daniel Malacara, Ed., John Wiley & Sons, Inc. known Zernike Z m n
Figure DE102020210567B3_0010
are designated by Z j according to the so-called fringe sorting, in which case b j which are Zernike coefficients assigned to the respective Zernike polynomials (also referred to as “Zernike functions”). The fringe sorting is illustrated, for example, in Table 20-2 on page 215 of the “Handbook of Optical Systems”, Vol. 2 by H. Gross, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. A wavefront deviation W (ρ, Φ) at a point In the image plane of the projection lens, the following is developed as a function of the polar coordinates (ρ, Φ) in the pupil plane: W. ( ρ , Φ ) = j b j Z j ( ρ , Φ )
Figure DE102020210567B3_0011

Während die Zernike-Polynome mit Zj, d.h. mit tiefergestelltem Index j, bezeichnet werden, werden im Rahmen dieser Anmeldung die Zernike-Koeffizienten mit bj bezeichnet. An dieser Stelle sei angemerkt, dass in der Fachwelt die Zernike-Koeffizienten bj oft auch mit Zj, d.h. mit normal gestelltem Index, wie beispielsweise Z5 und Z6 für Astigmatismus, bezeichnet werden.While the Zernike polynomials are denoted by Z j , ie with subscript j, in the context of this application the Zernike coefficients are denoted by b j designated. At this point it should be noted that the Zernike coefficients b j often also with Zj, ie with a normal index, such as Z5 and Z6 for astigmatism.

Die von der Auswerteeinrichtung 32 der Messvorrichtung 12 ermittelte Zustandscharakterisierung 34 wird an die Steuerungsvorrichtung 14 übergeben, welche daraus den Stellwegbefehl 38 erzeugt. Wie bereits vorstehend erwähnt, umfasst der Stellwegbefehl 38 im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Vorgaben 38n und 38p. Die Vorgaben 38p umfassen Stellwegsvorgaben x P L

Figure DE102020210567B3_0012
für Manipulatoren M1 bis M4 des Projektionsobjektivs 16, wobei L eine Zählvariable für mittels der Manipulatoren M1 bis M4 ansteuerbaren Stellwegsvariablen xk ist. Die Vorgaben 38n umfassen Stellwegsvorgaben x n L
Figure DE102020210567B3_0013
zur Steuerung einer Nachbearbeitungseinrichtung 36 zur mechanischen Nachbearbeitung von optischen Elementen E1 bis E4 des Projektionsobjektivs 16, wobei L eine Zählvariable für mittels der Nachbearbeitungseinrichtung 36 ansteuerbaren Stellwegsvariablen xk ist.The from the evaluation device 32 the measuring device 12th Determined condition characterization 34 is sent to the control device 14th passed, which from it the travel command 38 generated. As already mentioned above, the travel command includes 38 in the present exemplary embodiment the specifications 38n and 38p . The specifications 38p include travel specifications x P. L.
Figure DE102020210567B3_0012
for manipulators M1 until M4 of the projection lens 16 , where L is a counting variable for using the manipulators M1 until M4 controllable travel variables x k is. The specifications 38n include travel specifications x n L.
Figure DE102020210567B3_0013
for controlling a post-processing device 36 for mechanical post-processing of optical elements E1 to E4 of the projection lens 16 , where L is a counting variable for means of the post-processing device 36 controllable travel variables x k is.

Im Rahmen dieser Anmeldung werden sowohl die Manipulatoren M1 bis M4 des Projektionsobjektivs 16 als auch die Nachbearbeitungseinrichtung 36 als Manipulatoren zur Veränderung des optischen Verhaltens des Projektionsobjektivs 16, genauer zur Vornahme von Manipulationen an mindestens einem der optischen Elemente E1 bis E4 des Projektionsobjektivs 16 zur Veränderung von Zustandsparametern 34 des Projektionsobjektivs 16 verstanden.In the context of this application, both the manipulators M1 until M4 of the projection lens 16 as well as the post-processing facility 36 as manipulators for changing the optical behavior of the projection lens 16 , more precisely for performing manipulations on at least one of the optical elements E1 to E4 of the projection lens 16 for changing state parameters 34 of the projection lens 16 Understood.

Das Projektionsobjektiv 16 weist in der Ausführungsform gemäß 1 vier optische Elemente E1 bis E4 auf. Alle optischen Elemente sind beweglich gelagert. Dazu ist jedem der optischen Elemente E1 bis E4 ein jeweiliger Manipulator MS, und zwar jeweils einer der Manipulatoren M1 bis M4, zugeordnet. Die Manipulatoren M1, M2 und M3 ermöglichen jeweils eine Verschiebung der zugeordneten optischen Elemente E1, E2 und E3 in x- und in y-Richtung und damit im Wesentlichen parallel zur Ebene, in der die jeweilige reflektierende Oberfläche der optischen Elemente liegt.The projection lens 16 has in the embodiment according to 1 four optical elements E1 until E4 on. All optical elements are movably mounted. To do this is each of the optical elements E1 until E4 a respective manipulator MS, specifically one of the manipulators M1 until M4 , assigned. The manipulators M1 , M2 and M3 enable the associated optical elements to be shifted in each case E1 , E2 and E3 in the x and y directions and thus essentially parallel to the plane in which the respective reflective surface of the optical elements lies.

Der Manipulator M4 ist dazu konfiguriert, das optische Element E4 durch Drehung um eine parallel zur y-Achse angeordnete Kippachse 40 zu verkippen. Damit wird der Winkel der reflektierenden Oberfläche von E4 gegenüber der einfallenden Strahlung verändert. Weitere Freiheitsgrade für die Manipulatoren sind denkbar. So kann beispielsweise eine Verschiebung eines betreffenden optischen Elements quer zu seiner optischen Oberfläche oder eine Rotation um eine senkrecht zur reflektierenden Oberfläche stehende Referenzachse vorgesehen sein.The manipulator M4 is configured to use the optical element E4 by rotating around a tilting axis arranged parallel to the y-axis 40 to tilt. This makes the angle of the reflective surface of E4 changed compared to the incident radiation. Further degrees of freedom for the manipulators are conceivable. For example, a relevant optical element can be displaced transversely to its optical surface or a rotation about a reference axis perpendicular to the reflective surface.

Allgemein gesprochen, ist jeder der hier dargestellten Manipulatoren M1 bis M4 dazu vorgesehen, eine Verlagerung des zugeordneten optischen Elements E1 bis E4 unter Ausführung einer Starrkörperbewegung entlang eines mittels der Vorgaben 38p definierten Stellwegs zu bewirken. Ein derartiger Stellweg kann beispielsweise Translationen in unterschiedlichen Richtungen, Verkippungen und/oder Rotationen in beliebiger Weise kombinieren. Alternativ oder zusätzlich können auch Manipulatoren vorgesehen werden, welche dazu konfiguriert sind, eine anders geartete Veränderung einer Zustandsgröße des zugeordneten optischen Elements durch entsprechende Aktuierung des Manipulators vorzunehmen. Diesbezüglich kann eine Aktuierung beispielsweise durch eine Beaufschlagung des optischen Elements mit einer bestimmten Temperaturverteilung oder einer bestimmten Kräfteverteilung erfolgen. In diesem Fall kann der Stellweg durch eine Veränderung der Temperaturverteilung am optischen Element bzw. das Anlegen einer lokalen Spannung an einem als deformierbare Linse bzw. als deformierbarer Spiegel ausgeführten optischen Elements sein.Generally speaking, any of the manipulators depicted here are M1 until M4 provided for a displacement of the associated optical element E1 until E4 while executing a rigid body movement along one by means of the specifications 38p to effect defined travel. Such a travel can, for example, combine translations in different directions, tilts and / or rotations in any way. Alternatively or in addition, manipulators can also be provided which are configured to carry out a different type of change in a state variable of the assigned optical element by appropriate actuation of the manipulator. In this regard, actuation can take place, for example, by applying a specific temperature distribution or a specific force distribution to the optical element. In this case, the travel can be a change in the temperature distribution on the optical element or the application of a local voltage to an optical element designed as a deformable lens or as a deformable mirror.

Die vom Stellwegbefehl 38 umfassten Stellwege 38p enthalten im gezeigten Fall die Stellwege x P 1 ,   x P 2 ,   x P 3  sowie  x P 4 ,

Figure DE102020210567B3_0014
welche von den Manipulatoren M1 bis M4 auszuführende Veränderungen vorgeben und damit der Steuerung der Manipulatoren M1 bis M4 des Projektionsobjektivs 16 dienen. Die ermittelten Stellwege x P 1 ,   x P 2 ,   x P 3  sowie  x P 4
Figure DE102020210567B3_0015
werden den einzelnen Manipulatoren M1 bis M4 über Stellwegsignale übermittelt und geben diesen jeweilige auszuführende Korrekturstellwege vor. Diese definieren entsprechende Verlagerungen der zugeordneten optischen Elemente M1 bis M4 zur Korrektur aufgetretener Wellenfrontfehler des Projektionsobjektivs 16. Für den Fall, in dem ein Manipulator mehrere Freiheitsgrade aufweist, können diesem auch mehrere Stellwege x P L
Figure DE102020210567B3_0016
übermittelt werden.The one from the travel command 38 covered travel ranges 38p contain the travel ranges in the case shown x P. 1 , x P. 2 , x P. 3 as x P. 4th ,
Figure DE102020210567B3_0014
which of the manipulators M1 until M4 Specify the changes to be made and thus the control of the manipulators M1 until M4 of the projection lens 16 to serve. The determined travel ranges x P. 1 , x P. 2 , x P. 3 as x P. 4th
Figure DE102020210567B3_0015
are the individual manipulators M1 until M4 transmitted via travel signals and specify the respective correction travel to be carried out. These define corresponding displacements of the assigned optical elements M1 until M4 to correct wavefront errors that have occurred in the projection lens 16 . In the event that a manipulator has several degrees of freedom, it can also have several travel ranges x P. L.
Figure DE102020210567B3_0016
be transmitted.

Die weiterhin vom Stellwegbefehl 38 umfassten Vorgaben 38n ( x n L )

Figure DE102020210567B3_0017
für die Nachbearbeitungseinrichtung 36 enthalten im gezeigten Fall die Stellwege x n 1 ,   x n 2 ,   x n 3  und  x n 4 ,
Figure DE102020210567B3_0018
welcher der Steuerung der Nachbearbeitungseinrichtung 36 zur jeweiligen mechanischen Nachbearbeitung der optischen Elementen E1, E2, E3 bzw. E4 des Projektionsobjektivs 16 dienen. Die Stellwege x n 1  bis  x n 4
Figure DE102020210567B3_0019
dienen damit, wie die Stellwege x P 1
Figure DE102020210567B3_0020
bis x P 4 ,
Figure DE102020210567B3_0021
der Korrektur aufgetretener Wellenfrontfehler des Projektionsobjektivs 16.The continue from the travel command 38 included specifications 38n ( x n L. )
Figure DE102020210567B3_0017
for the post-processing facility 36 contain the travel ranges in the case shown x n 1 , x n 2 , x n 3 and x n 4th ,
Figure DE102020210567B3_0018
which of the control of the post-processing device 36 for the respective mechanical post-processing of the optical elements E1 , E2 , E3 respectively. E4 of the projection lens 16 to serve. The travel ranges x n 1 until x n 4th
Figure DE102020210567B3_0019
thus serve as the travel ranges x P. 1
Figure DE102020210567B3_0020
until x P. 4th ,
Figure DE102020210567B3_0021
the correction of wavefront errors that have occurred in the projection lens 16 .

Unter der Nachbearbeitungseinrichtung 36 ist eine Einrichtung zur mechanischen Abtragung von Material an einer optischen Oberfläche eines optischen Elements in Gestalt einer Linse oder eines Spiegels zu verstehen. Diese Abtragung ist der Herstellung des optischen Elements nachgelagert. Ein entsprechend nachbearbeitetes optisches Element wird daher auch als intrinsisch korrigierte Asphäre (ICA) bezeichnet. Als Nachbearbeitungseinrichtung 36 kann insbesondere eine üblicherweise zur mechanischen Bearbeitung von ICA's verwendete Abtragungseinrichtung verwendet werden. Die Abtragungen werden nachstehend daher auch als „ICA-Abtragungen“ bezeichnet. Zur mechanischen Bearbeitung kann beispielsweise ein Ionenstrahl zum Einsatz kommen. Damit lassen sich beliebige Korrekturprofile in ein nachbearbeitetes optisches Element einarbeiten.Under the post-processing facility 36 is to be understood as a device for the mechanical removal of material on an optical surface of an optical element in the form of a lens or a mirror. This removal takes place after the production of the optical element. A correspondingly reworked optical element is therefore also referred to as an intrinsically corrected asphere (ICA). As a post-processing facility 36 In particular, a removal device usually used for the mechanical processing of ICAs can be used. The erosions are therefore also referred to below as "ICA erosions". An ion beam, for example, can be used for mechanical processing. This allows any correction profiles to be incorporated into a post-processed optical element.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 50 für die Mikrolithographie. Die vorliegende Ausführungsform ist zum Betrieb im EUV-Wellenlängenbereich ausgelegt. Aufgrund dieser Betriebswellenlänge sind alle optischen Elemente als Spiegel ausgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Projektionsbelichtungsanlagen im EUV-Wellenlängenbereich begrenzt. Weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen sind beispielsweise auf Betriebswellenlängen im UV-Bereich, wie beispielsweise 365 nm, 248 nm oder 193 nm ausgelegt. In diesem Fall sind zumindest einige der optischen Elemente als herkömmliche Transmissionslinsen konfiguriert. 2 shows an embodiment according to the invention of a projection exposure apparatus 50 for microlithography. The present embodiment is designed for operation in the EUV wavelength range. Because of this operating wavelength, all optical elements are designed as mirrors. However, the invention is not limited to projection exposure systems in the EUV wavelength range. Further embodiments according to the invention are designed, for example, for operating wavelengths in the UV range, such as 365 nm, 248 nm or 193 nm, for example. In this case, at least some of the optical elements are configured as conventional transmission lenses.

Die Projektionsbelichtungsanlage 50 gemäß 2 umfasst eine Belichtungsstrahlungsquelle 52 zur Erzeugung von Belichtungsstrahlung 54. Im vorliegenden Fall ist die Belichtungsstrahlungsquelle 52 als EUV-Quelle ausgeführt und kann beispielsweise eine Plasmastrahlungsquelle umfassen. Die Belichtungsstrahlung 54 durchläuft zunächst eine Beleuchtungsoptik 56 und wird von dieser auf eine Maske 58 gelenkt. Die Beleuchtungsoptik 56 ist dazu konfiguriert, unterschiedliche Winkelverteilungen der auf die Maske 58 auftreffenden Belichtungsstrahlung 54 zu erzeugen. Abhängig von einer vom Benutzer gewünschten Beleuchtungseinstellung, auch „Beleuchtungssetting“ genannt, konfiguriert die Beleuchtungsoptik 56 die Winkelverteilung der auf die Maske 58 auftreffenden Belichtungsstrahlung 54. Beispiele für wählbare Beleuchtungseinstellungen umfassen eine sogenannte Dipol-Beleuchtung, annulare Beleuchtung und Quadrupolbeleuchtung sowie eine Freiformbeleuchtung, d.h. eine bis zu einem gewissen Grad frei wählbare Intensitätsverteilung des Beleuchtungsprofils.The projection exposure system 50 according to 2 comprises an exposure radiation source 52 for generating exposure radiation 54 . In the present case, the exposure radiation source is 52 designed as an EUV source and can include, for example, a plasma radiation source. The exposure radiation 54 first goes through a lighting optic 56 and is put on a mask by this 58 steered. The lighting optics 56 is configured to have different angular distributions of the on the mask 58 incident exposure radiation 54 to create. The lighting optics are configured as a function of the lighting setting desired by the user, also known as the “lighting setting” 56 the angular distribution of the on the mask 58 incident exposure radiation 54 . Examples of lighting settings that can be selected include so-called dipole lighting, annular lighting and quadrupole lighting, and free-form lighting, ie an intensity distribution of the lighting profile that can be freely selected to a certain extent.

Die Maske 58 weist Maskenstrukturen zur Abbildung auf ein Substrat 64 in Gestalt eines Wafers auf und ist auf einer Maskenverschiebebühne 60 verschiebbar gelagert. Die Maske 58 kann, wie in 2 dargestellt, als Reflexionsmaske ausgeführt sein oder alternativ, insbesondere für die UV-Lithographie, auch als Transmissionsmaske konfiguriert sein. Die Belichtungsstrahlung 54 wird in der Ausführungsform gemäß 2 an der Maske 58 reflektiert und durchläuft daraufhin das bereits unter Bezugnahme auf die Justieranlage 10 gemäß 1 beschriebene Projektionsobjektiv 16. Das Projektionsobjektiv 16 dient dazu, die Maskenstrukturen der Maske 58 auf das Substrat 64 abzubilden. Die Belichtungsstrahlung 54 wird innerhalb des Projektionsobjektivs 16 mittels einer Vielzahl von optischen Elementen E1 bis E4, vorliegend in Gestalt von Spiegeln, geführt. Das Substrat 64 ist auf einer Substratverschiebebühne 66 verschiebbar gelagert. Die Projektionsbelichtungsanlage 50 kann als sogenannter Scanner oder als sogenannter Stepper ausgeführt sein.The mask 58 has mask structures for imaging on a substrate 64 in the form of a wafer and is on a mask shifting stage 60 movably mounted. The mask 58 can, as in 2 shown, designed as a reflection mask or alternatively, in particular for UV lithography, also be configured as a transmission mask. The exposure radiation 54 is in the embodiment according to 2 on the mask 58 reflects and then goes through this already with reference to the adjustment system 10 according to 1 projection lens described 16 . The projection lens 16 serves to the mask structures of the mask 58 on the substrate 64 map. The exposure radiation 54 is inside the projection lens 16 by means of a large number of optical elements E1 until E4 , in the present case in the form of mirrors. The substrate 64 is on a substrate transfer platform 66 movably mounted. The projection exposure system 50 can be designed as a so-called scanner or as a so-called stepper.

Im Fall der Ausführung als Scanner, auch Step- und Scan-Projektionsbelichtungsanlage bezeichnet, werden bei jeder Abbildung der Maske 58 auf das Substrat 64, d.h. bei jeder Belichtung eines Feldes auf dem Substrat 64, die Maskenverschiebebühne 60 sowie die Substratverschiebebühne 66 in gegenläufiger oder gleichläufiger Richtung bewegt. Wie in 2 gezeigt, bewegt sich dabei beispielsweise die Maskenverschiebebühne 60 in eine nach links weisende Scanrichtung 62 und die Substratverschiebebühne in eine nach rechts weisende Scanrichtung 68. Sogenannte Fading-Aberrationen sind auf die Scanbewegungen während der Feldbelichtung eines derartigen Scanners zurückzuführen und werden nachstehend näher erläutert.In the case of the implementation as a scanner, also referred to as a step and scan projection exposure system, the mask 58 on the substrate 64 , ie with each exposure of a field on the substrate 64 who have favourited the mask shifting platform 60 as well as the substrate transfer platform 66 moves in the opposite direction or in the same direction. As in 2 shown, moves the mask shifting stage, for example 60 in a left-facing scan direction 62 and the substrate shifting stage in a scanning direction pointing to the right 68 . So-called fading aberrations are due to the scanning movements during the field exposure of such a scanner and are explained in more detail below.

Die Projektionsbelichtungsanlage 50 umfasst weiterhin eine Steuerungsvorrichtung 14. Diese unterscheidet sich in der veranschaulichten Ausführungsform lediglich dahingehend von der Steuerungsvorrichtung 14 gemäß 1, dass der aus den Zustandsparametern 34 generierte Stellwegbefehl 38 lediglich Vorgaben 38p für die Stellwegsvariablen x P L

Figure DE102020210567B3_0022
für die Manipulatoren M1 bis M4 umfasst. Die Zustandsparameter können mittels einer externen Wellenfrontmessvorrichtung, wie der in Bezug auf 1 beschriebenen Messvorrichtung 12, erhoben werden. Alternativ können die Zustandsparameter 34 aber auch von einer in der Substratverschiebebühne 66 integrierten Wellenfrontmesseinrichtung 70 gemessen werden. Die in der Projektionsbelichtungsanlage 50 enthaltene Steuerungsvorrichtung 14 kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Steuerungsvorrichtung 14 gemäß 1 entsprechen und einen Stellwegbefehl 38 generieren, der neben den Vorgaben 38p auch die Vorgaben 38n für die Nachbearbeitungseinrichtung 36 umfasst. In diesem Fall werden zunächst von der Nachbearbeitung betroffene optische Elemente E1 bis E4 aus dem Projektionsobjektiv 16 ausgebaut und anhand der Vorgaben 38n nachbearbeitet. Danach werden die optischen Elemente E1 bis E4 wieder in das Projektionsobjektiv 16 eingesetzt und der Vorgaben 38p mittels der Manipulatoren M1 bis M4 justiert.The projection exposure system 50 further comprises a control device 14th . In the illustrated embodiment, this differs only in this respect from the control device 14th according to 1 that the from the state parameters 34 generated travel command 38 only specifications 38p for the travel variables x P. L.
Figure DE102020210567B3_0022
for the manipulators M1 until M4 includes. The state parameters can be determined by means of an external wavefront measuring device, such as that in relation to FIG 1 described measuring device 12th , be collected. Alternatively, the status parameters 34 but also from one in the substrate shifting platform 66 integrated wavefront measuring device 70 be measured. The one in the projection exposure system 50 included control device 14th can according to a further embodiment of the control device 14th according to 1 and a travel command 38 generate, in addition to the specifications 38p also the specifications 38n for the post-processing facility 36 includes. In this case, the optical elements affected by the post-processing are first of all affected E1 until E4 from the projection lens 16 expanded and based on the specifications 38n post-processed. After that the optical elements E1 until E4 back into the projection lens 16 used and the specifications 38p by means of the manipulators M1 until M4 adjusted.

Die Funktionsweise der Steuerungsvorrichtung 14 wird nachstehend bezugnehmend auf 3 exemplarisch veranschaulicht. Diese ist zur Ausführung eines stellwegsgenerierenden Gesamtoptimierungsalgorithmus 72 konfiguriert, wobei der Gesamtoptimierungsalgorithmus 72 mehrere einzelne Optimierungsalgorithmen 74, 76 und 78 umfasst.The functioning of the control device 14th will be referred to below 3 exemplarily illustrated. This is for the execution of a travel-generating overall optimization algorithm 72 configured, the overall optimization algorithm 72 several individual optimization algorithms 74 , 76 and 78 includes.

Die Nebenbedingungen des Optimierungsproblems umfassen Spezifikationswerte bzw. vorgegebene Maximalwerte für die Zustandsparameter 34 des Projektionsobjektivs 16 sowie Spezifikationswerte bzw. Maximalwerte für die Stellwegsvariablen xk . Die einzelnen Zustandsparameter 34 werden nachstehend auch als ZPi dargestellt, wobei i ein Zählindex ist.The secondary conditions of the optimization problem include specification values or predetermined maximum values for the state parameters 34 of the projection lens 16 as well as specification values or maximum values for the travel variables x k . The individual status parameters 34 are also shown below as ZPi, where i is a counting index.

Die Nebenbedingungen bezüglich der Zustandsparameter 34 des Projektionsobjektivs 16 werden wie folgt allgemein dargestellt: B i ( x ) s p e c i Z P

Figure DE102020210567B3_0023
The constraints related to the state parameters 34 of the projection lens 16 are generally represented as follows: B. i ( x ) s p e c i Z P.
Figure DE102020210567B3_0023

Hierbei sind s p e c i Z P

Figure DE102020210567B3_0024
die Spezifikationswerte bzw. Grenzwerte für die mit dem Index i nummerierten Zustandsparameter ZPi des Projektionsobjektivs 16 und Bi(x) eine die jeweiligen Zustandsparameter des Projektionsobjektivs 16 umfassendes Funktional, ggf. in Abhängigkeit des Stellwegvektors x. Die Nebenbedingungen gemäß (2) umfassen gemäß einer Ausführungsform die folgenden Nebenbedingungsgruppen: | ( M x b ) j | s p e c j b
Figure DE102020210567B3_0025
δ f i s p e c j f
Figure DE102020210567B3_0026
O V L P s p e c p o v l ,
Figure DE102020210567B3_0027
sowie R M S r s p e c r r m s
Figure DE102020210567B3_0028
Here are s p e c i Z P.
Figure DE102020210567B3_0024
the specification values or limit values for the state parameters ZPi of the projection lens numbered with the index i 16 and Bi ( x ) one of the respective state parameters of the projection lens 16 Comprehensive functionality, possibly depending on the travel vector x . According to one embodiment, the secondary conditions according to (2) include the following secondary condition groups: | ( M. x - b ) j | s p e c j b
Figure DE102020210567B3_0025
δ f i s p e c j f
Figure DE102020210567B3_0026
O V L. P. s p e c p O v l ,
Figure DE102020210567B3_0027
as R. M. S. r s p e c r r m s
Figure DE102020210567B3_0028

Dabei betrifft die Nebenbedingungsgruppe gemäß des Ausdrucks (3) Bedingungen für die einzelnen Zernike-Koeffizienten bj . Hierbei ist s p e c j b

Figure DE102020210567B3_0029
die Spezifikation für den jeweiligen Zernike-Koeffizienten bj , wobei der Index j von 1 bis j m a x b
Figure DE102020210567B3_0030
läuft, d.h. die Zustandsparameter ZPi entsprechen in diesem Fall den Zernike-Koeffizienten bj . Die Spezifikation s p e c j b
Figure DE102020210567B3_0031
entspricht den allgemeinen Spezifikationswerten s p e c i Z P
Figure DE102020210567B3_0032
aus Term (2) mit i = 1  bis  j m a x b .
Figure DE102020210567B3_0033
M ist die bereits vorstehend erwähnte Sensitivitätsmatrix, welche den Zusammenhang zwischen einer Verstellung eines Freiheitsgrades k eines Manipulators um den Standard-Stellweg xk 0 beschreibt.The secondary condition group in accordance with expression (3) relates to conditions for the individual Zernike coefficients b j . Here is s p e c j b
Figure DE102020210567B3_0029
the specification for the respective Zernike coefficient b j , where the index j is from 1 to j m a x b
Figure DE102020210567B3_0030
running, ie the state parameters ZPi in this case correspond to the Zernike coefficients b j . The specification s p e c j b
Figure DE102020210567B3_0031
corresponds to the general specification values s p e c i Z P.
Figure DE102020210567B3_0032
from term (2) with i = 1 until j m a x b .
Figure DE102020210567B3_0033
M is the previously mentioned sensitivity matrix, which describes the relationship between an adjustment of a degree of freedom k of a manipulator by the standard travel x k 0 .

Der Ausdruck δƒj aus (4) lautet: δ f i = m w m ( M f j x b f j ) m 2

Figure DE102020210567B3_0034
The expression δƒ j from (4) reads: δ f i = m w m ( M. f j x - b f j ) m 2
Figure DE102020210567B3_0034

Die Nebenbedingungsgruppe gemäß des Ausdrucks (4) betrifft Bedingungen für sogenannte Fading Aberrationen b f j .

Figure DE102020210567B3_0035
. Diese können aus den gemessenen Zernike-Aberrationen bj berechnet werden. Weiterhin ist s p e c j f
Figure DE102020210567B3_0036
der Zielwert bzw. die vorgegebene Spezifikation für die Fading-Aberration b f j ,
Figure DE102020210567B3_0037
, wobei der Index j von 1 bis j m a x f
Figure DE102020210567B3_0038
läuft. Das heißt, die Zustandsparameter ZPi entsprechen in diesem Fall den Fading-Aberration b f j
Figure DE102020210567B3_0039
. Die Spezifikation s p e c j f
Figure DE102020210567B3_0040
entspricht den allgemeinen Spezifikationswerten s p e c i Z P
Figure DE102020210567B3_0041
aus Term (2) mit i = j m a x b + 1  bis  j m a x b + j m a x f .
Figure DE102020210567B3_0042
Die Summe über den Index m geht über alle Feldpunkte entlang der Scan-Richtung der Projektionsbelichtungsanlage. Der Parameter wm bezeichnet sogenannte Scan-Gewichte, d.h. Gewichtungen der Bildfehler, die auf die Scanbewegung zurückgehen. M f j
Figure DE102020210567B3_0043
bezeichnet eine Sensitivitätsmatrix für die Fading-Aberrationen b f j
Figure DE102020210567B3_0044
und definiert damit die Veränderung des Zustandsvektors b des Projektionsobjektivs aufgrund von Fading-Aberrationen bei Verstellung der Manipulatoren um einen Standardverstellweg x0.The constraint group according to the expression (4) relates to conditions for so-called fading aberrations b f j .
Figure DE102020210567B3_0035
. These can be obtained from the measured Zernike aberrations b j be calculated. Furthermore is s p e c j f
Figure DE102020210567B3_0036
the target value or the specified specification for the fading aberration b f j ,
Figure DE102020210567B3_0037
, where the index j is from 1 to j m a x f
Figure DE102020210567B3_0038
runs. That is to say, the state parameters ZPi correspond to the fading aberration in this case b f j
Figure DE102020210567B3_0039
. The specification s p e c j f
Figure DE102020210567B3_0040
corresponds to the general specification values s p e c i Z P.
Figure DE102020210567B3_0041
from term (2) with i = j m a x b + 1 until j m a x b + j m a x f .
Figure DE102020210567B3_0042
The sum over the index m goes over all field points along the scan direction of the projection exposure system. The parameter w m denotes so-called scan weights, ie weightings of the image errors that are due to the scanning movement. M. f j
Figure DE102020210567B3_0043
denotes a sensitivity matrix for the fading aberrations b f j
Figure DE102020210567B3_0044
and thus defines the change in the state vector b of the projection lens due to fading aberrations when the manipulators are adjusted by a standard adjustment path x 0 .

Die Nebenbedingungsgruppe gemäß des Ausdrucks (5) betrifft Bedingungen für Overlay-Fehler. Overlay-Fehler werden für unterschiedliche Strukturtypen, wie beispielsweise isolierte Linien, als Gitter angeordnete Linien, kreisförmige Strukturen etc, bestimmt. Die unterschiedlichen Strukturtypen werden mit der Zählvariablen p bezeichnet. Ein Overlay-Fehler in Abhängigkeit vom Strukturtyp p sowie vom Feldpunkt m wird mit dem Produkt (SZpb)m beschrieben. SZ p ist dabei eine Matrix, welche feldpunktabhängige Gewichte für die einzelnen Zernike-Koeffizienten bj umfasst. Ein Overlay-Fehler (SZpb)m wird damit durch Linearkombinationen einzelner Zernike-Koeffizienten bj gebildet.The constraint group according to expression (5) relates to conditions for overlay failure. Overlay errors are different for Structure types, such as isolated lines, lines arranged as grids, circular structures, etc. The different structure types are identified with the counter variable p. An overlay error depending on the structure type p and the field point m is described by the product (SZ p b) m . S Z p is a matrix which contains field point-dependent weights for the individual Zernike coefficients b j includes. An overlay error (SZ p b) m is thus caused by linear combinations of individual Zernike coefficients b j educated.

Der Ausdruck OVLP aus (5) lautet: OVL p = max m ( ( S Z p M x S Z p b ) m )

Figure DE102020210567B3_0045
The expression OVL P from (5) is: OVL p = Max m ( ( S. Z p M. x - S. Z p b ) m )
Figure DE102020210567B3_0045

Weiterhin ist s p e c p o v l

Figure DE102020210567B3_0046
der Zielwert bzw. die vorgegebene Spezifikation für den Overlay-Fehler des Strukturtyps p, wobei der Index p von 1 bis pmax läuft. Das heißt, die Zustandsparameter ZPi entsprechen in diesem Fall den Overlay-Fehlern (SZpb)m . Die Spezifikation s p e c p o v l
Figure DE102020210567B3_0047
entspricht den allgemeinen Spezifikationswerten s p e c i Z P
Figure DE102020210567B3_0048
aus Term (2) mit i = j m a x b + j m a x f + 1  bis  j m a x b + j m a x f + p max .
Figure DE102020210567B3_0049
Die Matrix M ist die bereits vorstehend mit Bezug auf die Nebenbedingungsgruppe bezüglich der Bildfehler beschriebene Sensitivitätsmatrix. Die max-Funktion bestimmt das Maximum über alle Feldpunkte m.Furthermore is s p e c p O v l
Figure DE102020210567B3_0046
the target value or the specified specification for the overlay error of the structure type p, with the index p running from 1 to pmax. This means that the state parameters ZPi in this case correspond to the overlay errors (SZ p b) m . The specification s p e c p O v l
Figure DE102020210567B3_0047
corresponds to the general specification values s p e c i Z P.
Figure DE102020210567B3_0048
from term (2) with i = j m a x b + j m a x f + 1 until j m a x b + j m a x f + p Max .
Figure DE102020210567B3_0049
The matrix M is the sensitivity matrix already described above with reference to the secondary condition group with regard to the image defects. The max function determines the maximum over all field points m.

Die Nebenbedingungsgruppe gemäß des Ausdrucks (6) betrifft Bedingungen für gruppierte RMS-Werte. Dabei ist RMSr wie folgt definiert: RMS r = max m j ( α j r ( M x b ) j , m 2 )

Figure DE102020210567B3_0050
The constraint group according to expression (6) relates to conditions for grouped RMS values. RMS r is defined as follows: RMS r = Max m j ( α j r ( M. x - b ) j , m 2 )
Figure DE102020210567B3_0050

Hierbei ist r eine Zählvariable des gruppierten RMS-Werts RMSr. Die Gruppierung erfolgt beispielsweise durch Einordung der entsprechenden Zernike-Koeffizienten bj in die Kategorien „sphärische Aberrationen“, „Koma“, „Astigmatismus“, etc. Die Summe über j ist eine Summe über die Zernike-Ordnungen, α j r

Figure DE102020210567B3_0051
sind die Gewichte der individuellen Zernike-Beiträge bj zum RMS-Wert mit dem Index r und das Maximum wird über alle Feldpunkte m des Bildfeldes des Projektionsobjektivs 16 ermittelt. Die gruppierten RMS-Werte RMSr umfassen gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen jeweils eine Gruppe an Zernike-Koeffizienten Zj mit gleichzahliger azimutaler Welligkeit, typischerweise alle Zernike-Koeffizienten Zj mit der betreffenden azimutalen Welligkeit (z.B. 2-zählige oder 4-zählige azimutale Welligkeit) bis zu einer bestimmten radialen Welligkeit (d.h. radiale Welligkeit ≤ maximale radiale Welligkeit). Zum Beispiel umfasst der gruppierte-RMS Wert „RMS_AST_0“ die Zernike-Koeffizienten Zj mit j = 12, 21, 32, ... und der gruppierte RMS-Wert „RMS_Coma_x“ die Zernike-Koeffizienten Zj mit j = 7, 14, 23 sowie 34. In den im Ausdruck (6) angegebenen Bedingungen für die RMS-Werte RMSr ist s p e c r r m s
Figure DE102020210567B3_0052
die vorgegebene Spezifikation für den RMS-Wert mit dem Index r. Das heißt, die Zustandsparameter ZPi entsprechen in diesem Fall den RMS-Werten RMSr.Here r is a counting variable of the grouped RMS value RMS r . The grouping takes place, for example, by classifying the corresponding Zernike coefficients b j into the categories "spherical aberrations", "coma", "astigmatism", etc. The sum over j is a sum over the Zernike orders, α j r
Figure DE102020210567B3_0051
are the weights of the individual Zernike contributions b j to the RMS value with the index r and the maximum is over all field points m of the image field of the projection lens 16 determined. According to different embodiments, the grouped RMS values RMS r each include a group of Zernike coefficients Zj with equal azimuthal ripple, typically all Zernike coefficients Zj with the relevant azimuthal ripple (eg 2-fold or 4-fold azimuthal ripple) up to one certain radial ripple (i.e. radial ripple ≤ maximum radial ripple). For example, the grouped RMS value “RMS_AST_0” includes the Zernike coefficients Zj with j = 12, 21, 32, ... and the grouped RMS value “RMS_Coma_x” includes the Zernike coefficients Zj with j = 7, 14, 23 and 34. In the conditions for the RMS values given in expression (6), RMS r is s p e c r r m s
Figure DE102020210567B3_0052
the specified specification for the RMS value with the index r. This means that the status parameters ZPi in this case correspond to the RMS values RMS r .

Wie vorstehend erwähnt, umfasst der von der Steuerungsvorrichtung 14 ausgeführte Gesamoptimierungsalgorithmus 72 mehrere einzelne Optimierungsalgorithmen. Der erste dieser Optimierungsalgorithmen, in 3 mit dem Bezugszeichen 74 bezeichnet, optimiert die folgende, in 3 mit dem Bezugszeichen 80 bezeichnete Zielfunktion F, oft auch Gütefunktion oder Meritfunktion genannt: F ( x ,   t s ) = t s ;        d . h .     F min

Figure DE102020210567B3_0053
unter den folgenden expliziten Nebenbedingungen: t s 0,
Figure DE102020210567B3_0054
B i ( x ) t s s p e c i Z P ,
Figure DE102020210567B3_0055
sowie B k ( x ) s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0056
As mentioned above, comprised by the control device 14th executed overall optimization algorithm 72 several individual optimization algorithms. The first of these optimization algorithms, in 3 with the reference number 74 called, optimizes the following, in 3 with the reference number 80 designated objective function F, often also called quality function or merit function: F. ( x , t s ) = t s ; d . H . F. min
Figure DE102020210567B3_0053
under the following explicit constraints: t s 0,
Figure DE102020210567B3_0054
B. i ( x ) t s s p e c i Z P. ,
Figure DE102020210567B3_0055
as B. k ( x ) s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0056

Die unter (11) aufgeführte Nebenbedingung gibt vor, dass ts nicht negativ sein darf. Die unter (12) aufgeführten Nebenbedingungen, in 3 mit dem Bezugszeichen 82 bezeichnet, betreffen die Zustandsparameter ZPi des Projektionsobjektivs 16 und entsprechen den unter (2) aufgeführten Nebenbedingungen mit der Ausnahme, dass den in 3 mit dem Bezugszeichen 84 bezeichneten Grenzwerten bzw. Spezifikationswerten s p e c i Z P

Figure DE102020210567B3_0057
jeweils ein einheitlicher Skalierungsfaktor ts vorangestellt ist. Der in 3 mit dem Bezugszeichen 86 bezeichnete Skalierungsfaktor ts ist für alle Spezifikationswerte s p e c i Z P
Figure DE102020210567B3_0058
gleich und dient der einheitlichen Skalierung der für die einzelnen Zustandsparameter ZPi des Projektionsobjektivs 14 vorgegebenen Spezifikationswerte bzw. Grenzwerte 84. Die unter (13) aufgeführten Nebenbedingungen schließlich geben Spezifikationen bzw. Grenzwerte s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0059
für die einzelnen Stellwegsvariablen xk vor und können je nach Ausführungsvariante auch weggelassen werden.The secondary condition listed under (11) specifies that t s must not be negative. The secondary conditions listed under (12) in 3 with the reference number 82 referred to, relate to the state parameters ZP i of the projection lens 16 and correspond to the secondary conditions listed under (2) with the exception that the in 3 with the reference number 84 designated limit values or specification values s p e c i Z P.
Figure DE102020210567B3_0057
each is preceded by a uniform scaling factor t s . The in 3 with the reference number 86 The designated scaling factor t s is for all specification values s p e c i Z P.
Figure DE102020210567B3_0058
the same and is used for the uniform scaling of the individual status parameters ZPi of the projection lens 14th specified specification values or limit values 84 . Finally, the secondary conditions listed under (13) give specifications and limit values s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0059
for the individual travel variables x k and can also be omitted depending on the design variant.

Der Optimierungsalgorithmus 74 ist nun dazu konfiguriert den einheitlichen Skalierungsfaktor ts durch Minimierung zu optimieren. Als Ergebnis dieser Optimierung wird auf Grundlage der gemessenen Zustandsparameter 34 ein genäherter Stellwegbefehl 38-1 generiert. Dieser genäherte Stellwegbefehl 38-1 umfasst Näherungen der Vorgaben 38p und ggf. 38n für die Stellwegsvariablen xk .The optimization algorithm 74 is now configured to optimize the uniform scaling factor t s by minimizing it. The result of this optimization is based on the measured state parameters 34 an approximated travel command 38-1 generated. This approximated travel command 38-1 includes approximations of the specifications 38p and possibly 38n for the travel variable x k .

Für den Fall, dass das in 3 mit dem Bezugzeichen 87 bezeichnete Optimierungsergebnis t s o p t

Figure DE102020210567B3_0060
für den einheitlichen Skalierungsfaktor ts einen vorgegebenen Schwellwert 85 nicht übersteigt, welcher vorzugsweise 1 ist, d.h. falls t s o p t 1,
Figure DE102020210567B3_0061
wird zum zweiten Optimierungsalgorithmus 76 übergegangen. In diesem Fall ist bereits sicher, dass ein zulässiges Rezept in Form von Vorgaben für die Stellwegsvariablen xk für die Manipulatoren des Projektionsobjektivs 16 existiert, bei dem alle für die Zustandsparameter des Projektionsobjektivs vorgegebenen Grenzwerte 84 eingehalten werden. Ein zulässiges Rezept existiert also dann, wenn Vorgaben für die Stellwegsvariablen xk existieren, für welche die Nebenbedingungen eingehalten werden. Falls t s o p t > 1
Figure DE102020210567B3_0062
wird in der Regel die Optimierung abgebrochen, da kein derartiges zulässiges Rezept existiert. Allerdings kann es bei einer geringen Schwellwertüberschreitung durch ts dennoch sinnvoll sein, mittels des zweiten und dritten Optimierungsalgorithmus 76 und 78 ein Rezept zu generieren, mit dem die Grenzwerte 84 wenigstens so gut wie möglich eingehalten werden.In the event that this is in 3 with the reference symbol 87 designated optimization result t s O p t
Figure DE102020210567B3_0060
a predetermined threshold value for the uniform scaling factor t s 85 does not exceed, which is preferably 1, ie if t s O p t 1,
Figure DE102020210567B3_0061
becomes the second optimization algorithm 76 passed over. In this case it is already certain that a valid recipe in the form of specifications for the travel variables x k for the manipulators of the projection lens 16 exists in which all limit values specified for the state parameters of the projection lens 84 be respected. A valid recipe exists if there are specifications for the travel variables x k exist for which the constraints are met. If t s O p t > 1
Figure DE102020210567B3_0062
the optimization is usually aborted because there is no such permissible recipe. However, if the threshold value is exceeded slightly by t s, it can still be useful to use the second and third optimization algorithms 76 and 78 Generate a recipe with which the limit values 84 at least as good as possible.

Der zweite Optimierungsalgorithmus 76 dient der individuellen Optimierung der Zustandsparameter 34 des Projektionsobjektivs 16 und wird daher in diesem Text auch Zustandsparameter-Optimierungsalgorithmus bezeichnet. Dazu ist jedem der Zustandsparameter ZPi ein entsprechender, in 3 mit dem Bezugszeichen 90 bezeichneter, Einzelskalierungsfaktor ti zugeordnet.The second optimization algorithm 76 is used for the individual optimization of the status parameters 34 of the projection lens 16 and is therefore also referred to in this text as the state parameter optimization algorithm. For this purpose, each of the status parameters ZPi has a corresponding in 3 with the reference number 90 designated, individual scaling factor ti assigned.

Die in 3 mit dem Bezugszeichen 88 bezeichnete Zielfunktion F des zweiten Optimierungsalgorithmus 76 wird durch eine gewichte Summe 92 der Einzelskalierungsfaktoren ti gebildet, wobei die jeweiligen Gewichtungsfaktoren mit wi bezeichnet werden: F ( x ,   t i ) = w i t i ;

Figure DE102020210567B3_0063
In the 3 with the reference number 88 designated objective function F of the second optimization algorithm 76 is weighted by a sum 92 of the individual scaling factors ti, whereby the respective weighting factors are denoted by w i: F. ( x , t i ) = w i t i ;
Figure DE102020210567B3_0063

Die Optimierung der in (14) dargestellten Zielfunktion F (d.h. F → min) erfolgt unter den folgenden expliziten Nebenbedingungen: 0 t i t s o p t 1,01,

Figure DE102020210567B3_0064
B i ( x ) t i s p e c i Z P ,
Figure DE102020210567B3_0065
sowie B k ( x ) s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0066
The optimization of the objective function F (ie F → min) shown in (14) takes place under the following explicit constraints: 0 t i t s O p t 1.01,
Figure DE102020210567B3_0064
B. i ( x ) t i s p e c i Z P. ,
Figure DE102020210567B3_0065
as B. k ( x ) s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0066

Die unter (15) und (16) aufgeführten Nebenbedingungen werden in diesem Text auch als Zustandsparameter-Nebenbedingungen 94 bezeichnet. Die unter (15) aufgeführte Nebenbedingung gibt vor, dass die Einzelskalierungsfaktoren ti jeweils nicht negativ sein dürfen sowie jeweils das mittels des ersten Optimierungsalgorithmus 74 ermittelte Optimierungsergebnis t s o p t

Figure DE102020210567B3_0067
für den einheitlichen Skalierungsfaktor ts um höchstens 1% übersteigt. Gemäß weiterer Ausführungsformen kann die Nebenbedingung (15) auch so formuliert sein, dass ti das Optimierungsergebnis t s o p t
Figure DE102020210567B3_0068
um einen größeren Anteil, wie etwa um 5% übersteigen darf. Diese Lockerung für die Einzelskalierungsfaktoren 90 gibt dem zweiten Optimierungsalgorithmus 76 ausreichend Spielraum, eine optimierte Lösung für die gewichtete Summe 92 der Einzelskalierungsfaktoren 90 aufzufinden.The secondary conditions listed under (15) and (16) are also used in this text as state parameter secondary conditions 94 designated. The secondary condition listed under (15) specifies that the individual scaling factors ti must not be negative in each case, and that by means of the first optimization algorithm in each case 74 determined optimization result t s O p t
Figure DE102020210567B3_0067
for the uniform scaling factor t s by at most 1%. According to further embodiments, the secondary condition (15) can also be formulated in such a way that ti is the optimization result t s O p t
Figure DE102020210567B3_0068
by a larger proportion, such as may exceed 5%. This relaxation for the individual scaling factors 90 gives the second optimization algorithm 76 sufficient margin, an optimized solution for the weighted sum 92 of the individual scaling factors 90 to find.

Die unter (16) aufgeführte Bedingung der Zustandsparameter-Nebenbedingungen 94 entspricht der Nebenbedingung (12) des ersten Optimierungsalgorithmus 74 mit der Ausnahme, dass den Spezifikationswerten s p e c i Z P

Figure DE102020210567B3_0069
der einzelnen Zustandsparameter ZPi anstatt des einheitlichen Skalierungsfaktors ts jeweils der betreffende Einzelskalierungsfaktor ti vorangestellt ist. Damit definieren die Einzelskalierungsfaktoren 90 eine jeweilige Skalierung der für die einzelnen Zustandsparameter ZPi vorgegebenen Grenzwerte 84. Die unter (17) aufgeführten Nebenbedingungen sind mit den Nebenbedingungen (13) des ersten Optimierungsalgorithmus 74 identisch und geben Spezifikationen bzw. Grenzwerte s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0070
für die einzelnen Stellwegsvariablen xk vor. Diese können analog zu den Nebenbedingungen (13) je nach Ausführungsvariante auch weggelassen werden.The condition of the status parameter secondary conditions listed under (16) 94 corresponds to the secondary condition ( 12th ) of the first optimization algorithm 74 except that the specification values s p e c i Z P.
Figure DE102020210567B3_0069
the individual state parameter ZPi is preceded by the relevant individual scaling factor ti instead of the uniform scaling factor t s. This defines the individual scaling factors 90 a respective scaling of the limit values specified for the individual status parameters ZPi 84 . The secondary conditions listed under (17) are identical to the secondary conditions (13) of the first optimization algorithm 74 identical and give specifications or limit values s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0070
for the individual travel variables x k before. These can also be omitted, analogous to the secondary conditions (13), depending on the design variant.

Dem zweiten Optimierungsalgorithmus 76 werden die Vorgaben, welche im vom ersten Optimierungsalgorithmus 74 ermittelten genäherten Stellwegbefehl 38-1 enthaltenen sind, als Startwerte zugrunde gelegt. Das Ergebnis der Optimierung durch den zweiten Optimierungsalgorithmus 76 sind ein weiterer genäherter Stellwegbefehl 38-2 sowie in 3 mit dem Bezugszeichen 91 bezeichnete Optimierungsergebnisse t i o p t

Figure DE102020210567B3_0071
der Einzelskalierungsfaktoren ti. Der weitere genäherte Stellwegbefehl 38-2 umfasst weitere Näherungen der Vorgaben 38p und ggf. 38n für die Stellwegsvariablen xk .The second optimization algorithm 76 the specifications that are in the first optimization algorithm 74 determined approximate travel command 38-1 are used as starting values. The result of the optimization by the second optimization algorithm 76 are another approximate travel command 38-2 as in 3 with the reference number 91 designated optimization results t i O p t
Figure DE102020210567B3_0071
the individual scaling factors ti. The further approximated travel command 38-2 includes further approximations of the specifications 38p and possibly 38n for the travel variable x k .

Der dritte Optimierungsalgorithmus 78 dient der Optimierung der von den Manipulatoren des Projektionsobjektivs 16 sowie ggf. der Nachbearbeitungseinrichtung 36 zurückzulegenden und vom Stellwegbefehl 38 vorgegebenen Stellwege 38p bzw. 38n. In der Regel geht es hier um eine Minimierung dieser Stellwege. Der dritte Optimierungsalgorithmus 78 wird daher in diesem Text auch als Stellweg-Optimierungsalgorithmus bezeichnet.The third optimization algorithm 78 is used to optimize the manipulators of the projection lens 16 as well as the post-processing facility, if applicable 36 to be covered and by the travel command 38 specified travel ranges 38p respectively. 38n . As a rule, this is about minimizing these travel ranges. The third optimization algorithm 78 is therefore also referred to in this text as the travel optimization algorithm.

Die in 3 mit dem Bezugszeichen 96 bezeichnete Zielfunktion F des dritten Optimierungsalgorithmus 78 lautet wie folgt: F ( x , t ¯ i ) = 1 2 x t H x + f x

Figure DE102020210567B3_0072
wobei H = M t M  und  f = b t M
Figure DE102020210567B3_0073
In the 3 with the reference number 96 designated objective function F of the third optimization algorithm 78 as follows: F. ( x , t ¯ i ) = 1 2 x t H x + f x
Figure DE102020210567B3_0072
whereby H = M. t M. and f = b t M.
Figure DE102020210567B3_0073

Hierbei ist bezeichnet Xt den transponierten Stellwegvektor x, Mt die transponierte Sensitivitätmatrix M und bt den transponierten Vektor aus den Zernike-Koeffizienten bj . Da die Zielfunktion F gemäß (18) mit dem Stellwegvektor x die Stellwegsvariablen xk umfasst, wird der der dritte Optimierungsalgorithmus 78 in diesem Text auch als Stellweg-Optimierungsalgorithmus bezeichnet. Da die Zielfunktion F gemäß (18) x und xt als Faktoren enthält, weist die Zielfunktion F die Stellwegsvariablen xk in quadratischer Form auf. Die Optimierung der in (18) dargestellten Zielfunktion F (d.h. F → min) erfolgt unter den folgenden expliziten Nebenbedingungen: 0 t ¯ i t i o p t 1,01,

Figure DE102020210567B3_0074
B i ( x ) t ¯ i s p e c i Z P ,
Figure DE102020210567B3_0075
sowie B k ( x ) s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0076
Here, X t denotes the transposed travel vector x , M t the transposed sensitivity matrix M and b t the transposed vector from the Zernike coefficients b j . Since the objective function F according to (18) with the travel vector x the travel variables x k it becomes the third optimization algorithm 78 in this text also referred to as the travel optimization algorithm. Since the objective function F according to (18) contains x and x t as factors, the objective function F has the travel variables x k in a square shape. The optimization of the objective function F (ie F → min) shown in (18) takes place under the following explicit constraints: 0 t ¯ i t i O p t 1.01,
Figure DE102020210567B3_0074
B. i ( x ) t ¯ i s p e c i Z P. ,
Figure DE102020210567B3_0075
as B. k ( x ) s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0076

Die unter (20) und (21) aufgeführten Nebenbedingungen werden in diesem Text auch als Stellwegoptimierungs-Nebenbedingungen 98 bezeichnet. Die unter (20) aufgeführte Nebenbedingung gibt vor, dass mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnete weitere Einzelskalierungsfaktoren t i jeweils nicht negativ sein dürfen sowie jeweils das mittels des zweiten Optimierungsalgorithmus 76 ermittelte Optimierungsergebnis t i o p t

Figure DE102020210567B3_0077
für den entsprechenden Einzelskalierungsfaktor ti um höchstens 1% übersteigt. Gemäß weiterer Ausführungsformen kann die Nebenbedingung (20) auch so formuliert sein, dass t i das jeweilige Optimierungsergebnis t i o p t
Figure DE102020210567B3_0078
einen größeren Anteil, wie etwa um 5% übersteigen darf. Diese Lockerung für die weiteren Einzelskalierungsfaktoren 100 gibt dem dritten Optimierungsalgorithmus 78 ausreichend Spielraum, eine optimierte Lösung für die Stellwege 38p und ggf. 38n aufzufinden.The secondary conditions listed under (20) and (21) are also used in this text as travel optimization secondary conditions 98 designated. The secondary condition listed under (20) specifies that with the reference symbol 100 designated further individual scaling factors t i may not be negative in each case, and that by means of the second optimization algorithm in each case 76 determined optimization result t i O p t
Figure DE102020210567B3_0077
for the corresponding individual scaling factor ti by a maximum of 1%. According to further embodiments, the secondary condition ( 20th ) also be formulated in such a way that t i the respective optimization result t i O p t
Figure DE102020210567B3_0078
a larger proportion, such as may exceed by 5%. This relaxation for the other individual scaling factors 100 gives the third optimization algorithm 78 sufficient leeway, an optimized solution for the travel ranges 38p and find 38n if necessary.

Die unter (21) aufgeführte Bedingung der Nebenbedingungen 98 entspricht der Nebenbedingung (16) des zweiten Optimierungsalgorithmus 76 mit der Ausnahme, dass die Einzelskalierungsfaktoren ti durch die weiteren Einzelskalierungsfaktoren t i ersetzt sind. Die unter (22) aufgeführten Nebenbedingungen sind mit den Nebenbedingungen (13) des ersten Optimierungsalgorithmus 74 sowie den Nebenbedingungen (17) des zweiten Optimierungsalgorithmus 76 identisch, welche Spezifikationen bzw. Grenzwerte s p e c k x

Figure DE102020210567B3_0079
für die einzelnen Stellwegsvariablen xk vorgeben. Diese können analog zu den Nebenbedingungen (13) je nach Ausführungsvariante auch weggelassen werden.The condition of the secondary conditions listed under (21) 98 corresponds to the secondary condition ( 16 ) of the second optimization algorithm 76 with the exception that the individual scaling factors ti by the further individual scaling factors t i are replaced. The secondary conditions listed under (22) are identical to the secondary conditions (13) of the first optimization algorithm 74 and the constraints (17) of the second optimization algorithm 76 identical which specifications or limit values s p e c k x
Figure DE102020210567B3_0079
for the individual travel variables x k pretend. These can also be omitted, analogous to the secondary conditions (13), depending on the design variant.

Dem dritten Optimierungsalgorithmus 78 werden die Vorgaben, welche im vom zweiten Optimierungsalgorithmus 76 ermittelten weiteren genäherten Stellwegbefehl 38-2 enthalten sind, als Startwerte zugrunde gelegt. Das Ergebnis der Optimierung durch den dritten Optimierungsalgorithmus 78 ist der Stellwegbefehl 38. Dieser umfasst die Endergebnisse der Vorgaben 38p und ggf. 38n für die Stellwegsvariablen xk , welche daraufhin, wie bereits vorstehend mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben, als Steuersignale an die Manipulatoren M1 bis M4 des Projektionsobjektivs 16 sowie ggf. die Nachbearbeitungseinrichtung 36 weitergegeben werden.The third optimization algorithm 78 the specifications that are in the second optimization algorithm 76 determined further approximate travel command 38-2 are included as starting values. The result of the optimization by the third optimization algorithm 78 is the travel command 38 . This includes the final results of the specifications 38p and possibly 38n for the travel variable x k which thereupon, as already mentioned above with reference to the 1 and 2 described as control signals to the manipulators M1 until M4 of the projection lens 16 as well as the post-processing facility, if applicable 36 be passed on.

Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele, Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen, insoweit sie in den Rahmen der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen fallen, sowie Äquivalente vom Schutz der Ansprüche abgedeckt sein.The above description of exemplary embodiments, embodiments or design variants is to be understood as exemplary. The disclosure thus made enables the person skilled in the art, on the one hand, to understand the present invention and the advantages associated therewith, and, on the other hand, also includes obvious changes and modifications of the structures and methods described in the understanding of the person skilled in the art. It is therefore intended to cover all such changes and modifications insofar as they come within the scope of the invention as defined in the appended claims, and equivalents of the scope of the claims.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
JustieranlageAdjustment system
1212th
MessvorrichtungMeasuring device
1414th
SteuerungsvorrichtungControl device
1616
ProjektionsobjektivProjection lens
1818th
BeleuchtungseinrichtungLighting device
2020th
MessstrahlungMeasuring radiation
2222nd
MessmaskeMeasurement mask
2424
ObjektebeneObject level
2626th
SensorelementSensor element
2828
BildebeneImage plane
3030th
Detektordetector
3232
AuswerteeinrichtungEvaluation device
3434
ZustandsparameterState parameters
3636
NachbearbeitungseinrichtungPost-processing facility
3838
StellwegbefehlTravel command
38-138-1
genäherter Stellwegbefehlapproximate travel command
38-238-2
weiterer genäherter Stellwegbefehlfurther approximated travel command
38p38p
Vorgaben für Manipulatoren des ProjektionsobjektivsSpecifications for manipulators of the projection lens
38n38n
Vorgaben für NachbearbeitungseinrichtungRequirements for post-processing facility
4040
KippachseTilt axis
5050
ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
5252
BelichtungsstrahlungsquelleExposure radiation source
5454
BelichtungsstrahlungExposure radiation
5656
BeleuchtungsoptikLighting optics
5858
Maskemask
6060
MaskenverschiebebühneMask shifting platform
6262
Scanrichtung der MaskenverschiebebühneScanning direction of the mask shifting stage
6464
SubstratSubstrate
6666
SubstratverschiebebühneSubstrate transfer platform
6868
Scanrichtung der SubstratverschiebebühneScanning direction of the substrate transfer platform
7070
WellenfrontmesseinrichtungWavefront measuring device
7272
GesamtoptimierungsalgorithmusOverall optimization algorithm
7474
erster Optimierungsalgorithmusfirst optimization algorithm
7676
zweiter Optimierungsalgorithmussecond optimization algorithm
7878
dritter Optimierungsalgorithmusthird optimization algorithm
8080
Zielfunktion des ersten OptimierungsalgorithmusObjective function of the first optimization algorithm
8282
Nebenbedingungen des ersten OptimierungsalgorithmusConstraints of the first optimization algorithm
8484
GrenzwerteLimit values
8585
SchwellwertThreshold
8686
einheitlicher Skalierungsfaktor ts uniform scaling factor t s
8787
Optimierungsergebnis des einheitlichen Skalierungsfaktors ts Optimization result of the uniform scaling factor t s
8888
Zielfunktion des zweiten OptimierungsalgorithmusObjective function of the second optimization algorithm
9090
Einzelskalierungsfaktoren ti Individual scaling factors t i
9191
Optimierungsergebnisse der Einzelskalierungsfaktoren tiOptimization results of the individual scaling factors ti
9292
gewichtete Summeweighted sum
9494
Zustandsparameter-NebenbedingungenState parameter constraints
9696
Zielfunktion des dritten OptimierungsalgorithmusObjective function of the third optimization algorithm
9898
Stellwegoptimierungs-NebenbedingungenTravel optimization constraints
100100
weitere Einzelskalierungsfaktoren t i further individual scaling factors t i
xixi
StellwegsvariablenTravel variables
bjbj
AbbildungsfehlerImage errors
xkxk
StellwegsvariablenTravel variables
xx
StellwegvektorTravel vector
E1 - E4E1 - E4
optische Elementeoptical elements
M1 - M4M1 - M4
ManipulatorenManipulators

Claims (15)

Steuerungsvorrichtung (14) zur Steuerung von Manipulatoren (M1-M4, 36) zur Veränderung eines optischen Verhaltens eines Projektionsobjektivs (16) für die Mikrolithographie durch Generierung jeweiliger Vorgaben (38) für mehrere Stellwegsvariablen, welche mittels der Manipulatoren vorzunehmende Manipulationen an mindestens einem optischen Element (E1-E4) des Projektionsobjektivs zur Veränderung von Zustandsparametern (34) des Projektionsobjektivs definieren, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert ist: - mittels eines ersten Optimierungsalgorithmus (74) eine jeweilige Näherung (38-1) der Vorgaben für die Stellwegsvariablen durch Optimierung eines einheitlichen Skalierungsfaktors (86) zu generieren, welcher in Nebenbedingungen (82) des ersten Optimierungsalgorithmus eine einheitliche Skalierung von für die einzelnen Zustandsparameter vorgegebenen Grenzwerten (84) definiert, sowie - für den Fall, dass ein mittels des ersten Optimierungsalgorithmus ermitteltes Optimierungsergebnis (87) für den einheitlichen Skalierungsfaktor einen vorgegebenen Schwellwert (85) nicht übersteigt, ein jeweiliges Endergebnis (38) der Vorgaben für die Stellwegsvariablen mittels mindestens eines weiteren Optimierungsalgorithmus (76, 78) zu ermitteln.Control device (14) for controlling manipulators (M1-M4, 36) for changing an optical behavior of a projection lens (16) for microlithography by generating respective specifications (38) for several travel variables, which manipulations to be carried out on at least one optical element by means of the manipulators (E1-E4) of the projection lens for changing state parameters (34) of the projection lens, the control device being configured to: - Using a first optimization algorithm (74) to generate a respective approximation (38-1) of the specifications for the travel variables by optimizing a uniform scaling factor (86) which, in secondary conditions (82) of the first optimization algorithm, provides a uniform scaling for the individual state parameters Limits (84) defined, as well - in the event that an optimization result (87) for the uniform scaling factor determined by means of the first optimization algorithm does not exceed a predetermined threshold value (85), a respective final result (38) of the specifications for the travel variables by means of at least one further optimization algorithm (76, 78) to investigate. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin dazu konfiguriert ist, bei der Ausführung des mindestens einen weiteren Optimierungsalgorithmus einen Zustandsparameter-Optimierungsalgorithmus (76) auszuführen, bei dem unter Berücksichtigung von die Zustandsparameter betreffenden Zustandsparameter-Nebenbedingungen (94) eine gewichtete Summe (92) von Einzelskalierungsfaktoren (90) optimiert wird, wobei die Einzelskalierungsfaktoren (90) in den Zustandsparameter-Nebenbedingungen eine jeweilige Skalierung der für die einzelnen Zustandsparameter vorgegebenen Grenzwerte (84) definieren.Control device according to Claim 1 , which is further configured to execute a state parameter optimization algorithm (76) when executing the at least one further optimization algorithm, in which a weighted sum (92) of individual scaling factors (90) is optimized, taking into account the state parameter secondary conditions (94) relating to the state parameters , the individual scaling factors (90) in the state parameter secondary conditions defining a respective scaling of the limit values (84) specified for the individual state parameters. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, welche weiterhin dazu konfiguriert ist, bei der Ausführung des mindestens einen weiteren Optimierungsalgorithmus einen Stellweg-Optimierungsalgorithmus (78) auszuführen, bei dem eine die Stellwegsvariablen aufweisende Zielfunktion (96) optimiert wird.Control device according to Claim 1 or 2 which is further configured to execute a travel optimization algorithm (78) when executing the at least one further optimization algorithm, in which a target function (96) having the travel variables is optimized. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2 sowie Anspruch 3, welche dazu konfiguriert ist, bei der Ausführung des mindestens einen weiteren Optimierungsalgorithmus zunächst den Zustandsparameter-Optimierungsalgorithmus (76) und daraufhin den Stellweg-Optimierungsalgorithmus (78) auszuführen, wobei der Stellweg-Optimierungsalgorithmus dazu konfiguriert ist, die Zielfunktion (96) unter Berücksichtigung der Bedingung, dass weitere Einzelskalierungsfaktoren (100) jeweils vom Zustandsparameter-Optimierungsalgorithmus (76) ermittelte Optimierungsergebnisse (91) für die entsprechenden ersten Einzelskalierungsfaktoren (90) um höchstens 5% übersteigen dürfen, zu optimieren.Control device according to Claim 2 as Claim 3 which is configured to first execute the state parameter optimization algorithm (76) and then the travel optimization algorithm (78) when executing the at least one further optimization algorithm, the travel optimization algorithm being configured to perform the target function (96) taking into account the Condition that further individual scaling factors (100) may respectively exceed optimization results (91) determined by the state parameter optimization algorithm (76) for the corresponding first individual scaling factors (90) by a maximum of 5%. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, welche weiterhin dazu konfiguriert ist, dem Stellweg-Optimierungsalgorithmus (78) bei der Ausführung des Zustandsparameter-Optimierungsalgorithmus (76) ermittelte weitere Näherungen (38-2) der Vorgaben für die Stellwegsvariablen zu Grunde zu legen.Control device according to Claim 4 which is furthermore configured to base the travel optimization algorithm (78) on further approximations (38-2) of the specifications for the travel variables determined during the execution of the state parameter optimization algorithm (76). Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, 4 oder 5, wobei die Zustandsparameter-Nebenbedingungen (94) weiterhin die Bedingung umfassen, dass jeder der ersten Einzelskalierungsfaktoren (90) das vom ersten Optimierungsalgorithmus (74) ermittelte Optimierungsergebnis für den einheitlichen Skalierungsfaktor um höchstens 5% übersteigen darf.Control device according to Claim 2 , 4th or 5 , wherein the state parameter secondary conditions (94) furthermore include the condition that each of the first individual scaling factors (90) may exceed the optimization result for the uniform scaling factor determined by the first optimization algorithm (74) by at most 5%. Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Zielfunktion (96) des Stellweg-Optimierungsalgorithmus (78) die Stellwegsvariablen in mindestens quadratischer Form enthält.Control device according to one of the Claims 3 until 6th , wherein the objective function (96) of the travel optimization algorithm (78) contains the travel variables in at least a quadratic form. Steuerungsvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welche weiterhin dazu konfiguriert ist, dem mindestens einen weiteren Optimierungsalgorithmus die Näherungen (38-1) der Vorgaben für die Stellwegsvariablen als Startwerte zu Grunde zu legen.Control device according to one of the preceding claims, which is also configured to base the at least one further optimization algorithm on the approximations (38-1) of the specifications for the travel variables as starting values. Steuerungsvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Nebenbedingungen (82) des ersten Optimierungsalgorithmus (74) als explizite Nebenbedingungen formuliert sind, welche nicht Teil einer bei der Ausführung des ersten Optimierungsalgorithmus optimierten Zielfunktion (80) sind.Control device according to one of the preceding claims, wherein the secondary conditions (82) of the first optimization algorithm (74) are formulated as explicit secondary conditions which are not part of an objective function (80) optimized during the execution of the first optimization algorithm. Steuerungsvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die ermittelten Vorgaben (38) für die Stellwegsvariablen mittels der Manipulatoren (M1-M4, 36) vorzunehmende Veränderungen der Zustandsparameter des Projektionsobjektivs definieren.Control device according to one of the preceding claims, in which the determined specifications (38) for the travel variable by means of the manipulators (M1-M4, 36) define changes to be made to the state parameters of the projection lens. Justieranlage (10) zur Justierung eines Projektionsobjektivs (16) für die Mikrolithographie mit einer Messvorrichtung (12) zur Ermittlung von aktuellen Werten von Zustandsparametern des Projektionsobjektivs sowie einer Steuerungsvorrichtung (14) nach einem der vorausgehenden Ansprüche zur Generierung der Vorgaben (38) für die Stellwegsvariablen aus den aktuellen Werten der Zustandsparameter.Adjustment system (10) for adjusting a projection lens (16) for microlithography with a measuring device (12) for determining current values of state parameters of the projection lens and a control device (14) according to one of the preceding claims for generating the specifications (38) for the travel variables from the current values of the status parameters. Projektionsobjektiv (16) für eine Projektionsbelichtungsanlage (50) für die Mikrolithographie mit Manipulatoren (M1-M4), welche dazu konfiguriert sind, Zustandsparameter (34) des Projektionsobjektivs zu verändern, sowie einer Steuerungsvorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Steuerung der Manipulatoren.Projection objective (16) for a projection exposure system (50) for microlithography with manipulators (M1-M4) which are configured to change state parameters (34) of the projection objective, as well as a control device (14) according to one of the Claims 1 until 10 to control the manipulators. Projektionsbelichtungsanlage (50) für die Mikrolithographie mit einem Projektionsobjektiv (16) nach Anspruch 12.Projection exposure system (50) for microlithography with a projection objective (16) Claim 12 . Verfahren zum Steuern von Manipulatoren (M1-M4, 36) zur Veränderung eines optisches Verhaltens eines Projektionsobjektivs (16) für die Mikrolithographie durch Generierung jeweiliger Vorgaben (38) für mehrere Stellwegsvariablen, welche mittels der Manipulatoren vorzunehmende Manipulationen an mindestens einem optischen Element (E1-E4) des Projektionsobjektivs zur Veränderung von Zustandsparametern (34) definieren, mit den folgenden Schritten: - Generieren einer jeweiligen Näherung (38-1) der Vorgaben für die Stellwegsvariablen durch Optimierung eines einheitlichen Skalierungsfaktors (86) mittels eines ersten Optimierungsalgorithmus (74), wobei der einheitliche Skalierungsfaktor in Nebenbedingungen des ersten Optimierungsalgorithmus eine einheitliche Skalierung von für die einzelnen Zustandsparameter vorgegebenen Grenzwerten (84) definiert, sowie - für den Fall, dass ein mittels des ersten Optimierungsalgorithmus ermitteltes Optimierungsergebnis (87) für den einheitlichen Skalierungsfaktor einen vorgegebenen Schwellwert (85) nicht übersteigt, Ermitteln eines jeweiligen Endergebnisses (38) der Vorgaben für die Stellwegsvariablen mittels mindestens eines weiteren Optimierungsalgorithmus (76, 78).Method for controlling manipulators (M1-M4, 36) for changing an optical behavior of a projection lens (16) for microlithography by generating respective specifications (38) for several travel variables, which manipulations to be carried out by means of the manipulators on at least one optical element (E1- E4) of the projection lens to change state parameters (34), with the following steps: - Generating a respective approximation (38-1) of the specifications for the travel variables by optimizing a uniform scaling factor (86) by means of a first optimization algorithm (74), wherein the uniform scaling factor in secondary conditions of the first optimization algorithm defines a uniform scaling of limit values (84) specified for the individual state parameters, and - in the event that an optimization result (87) for the uniform scaling factor determined by means of the first optimization algorithm does not exceed a predefined threshold value (85), determining a respective end result (38) of the specifications for the travel variables by means of at least one further optimization algorithm (76, 78) . Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Ermitteln des jeweiligen Endergebnisses (38) der Vorgaben für die Stellwegsvariablen mittels des mindestens einen weiteren Optimierungsalgorithmus (76) erfolgt unter Berücksichtigung von expliziten weiteren Nebenbedingungen (94) für die Zustandsparameter des Projektionsobjektivs, welche nicht Teil einer bei der Ausführung des mindestens einen weiteren Optimierungsalgorithmus optimierten Zielfunktion (88) sind.Procedure according to Claim 14 , in which the determination of the respective end result (38) of the specifications for the travel variable by means of the at least one further optimization algorithm (76) takes place, taking into account explicit further secondary conditions (94) for the state parameters of the projection lens, which are not part of the execution of the at least target function (88) optimized for a further optimization algorithm.
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