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DE102022201978A1 - Control for a manipulator of a projection lens - Google Patents

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Publication number
DE102022201978A1
DE102022201978A1 DE102022201978.4A DE102022201978A DE102022201978A1 DE 102022201978 A1 DE102022201978 A1 DE 102022201978A1 DE 102022201978 A DE102022201978 A DE 102022201978A DE 102022201978 A1 DE102022201978 A1 DE 102022201978A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
state
control device
value
optimization
parameter
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102022201978.4A
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German (de)
Inventor
Sebastian Elsässer
Christian Steigerwald
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
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G02B27/0012Optical design, e.g. procedures, algorithms, optimisation routines
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung (14) zur Steuerung mindestens eines Manipulators (M1-M4, 36) eines Projektionsobjektivs (16) für die Mikrolithographie durch Generierung einer Vorgabe für eine mittels des Manipulators vorzunehmende Veränderung. Die Steuerungsvorrichtung generiert aus einer mehrere Zustandsparameter (bj) umfassenden Zustandscharakterisierung (34) des Projektionsobjektivs (16) die Vorgabe durch Ausführen eines Optimierungsalgorithmus zur Optimierung einer Gütefunktion. Die Gütefunktion umfasst mindestens einen Bestrafungsterm, welcher einen Grenzwert (sj) eines Zielbereichs (80) für einen der Zustandsparameter (bj) sowie einen Gewichtungsfaktor (aj) für den Grenzwert aufweist, wobei der Zielbereich (80) innerhalb eines zulässigen Wertebereichs des Zustandsparameters (bj) liegt. Weiterhin ermittelt Steuerungsvorrichtung nach einer ersten Ausführung des Optimierungsalgorithmus den erzielten Wert des Zustandsparameters und vergleicht diesen mit dem Grenzwert (sj). Falls der ermittelte Wert des Zustandsparameters außerhalb des Zielbereichs (80) liegt, verändert die Steuerungsvorrichtung den Gewichtungsfaktor (aj) und führt den Optimierungsalgorithmus abermals aus. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Justieranlage und ein Steuerungsverfahren.The invention relates to a control device (14) for controlling at least one manipulator (M1-M4, 36) of a projection lens (16) for microlithography by generating a specification for a change to be made using the manipulator. The control device generates the specification from a state characterization (34) of the projection lens (16) comprising a plurality of state parameters (bj) by executing an optimization algorithm for optimizing a quality function. The merit function comprises at least one penalty term, which has a limit value (sj) of a target range (80) for one of the state parameters (bj) and a weighting factor (aj) for the limit value, the target range (80) being within a permissible value range of the state parameter (bj ) lies. Furthermore, after a first execution of the optimization algorithm, the control device determines the achieved value of the state parameter and compares it with the limit value (sj). If the determined value of the state parameter is outside the target range (80), the controller changes the weighting factor (aj) and executes the optimization algorithm again. Furthermore, the invention relates to an adjustment system and a control method.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung mindestens eines Manipulators zur Veränderung eines Parameters eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie durch Generierung einer Vorgabe für eine Stellwegvariable, welche eine mittels des Manipulators vorzunehmende Veränderung des Parameters entlang eines Stellwegs definiert. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Justieranlage zur Justierung eines Projektionsobjektives für die Mikrolithographie durch Veränderung eines Parameters des Projektionsobjektivs mit einer derartigen Steuerungsvorrichtung.The invention relates to a control device and a method for controlling at least one manipulator for changing a parameter of a projection lens for microlithography by generating a specification for a travel variable, which defines a change in the parameter to be carried out by the manipulator along a travel. Furthermore, the invention relates to an adjustment system for adjusting a projection objective for microlithography by changing a parameter of the projection objective with such a control device.

Ein Projektionsobjektiv wird in der Mikrolithographie zum Abbilden von Strukturen einer Maske auf eine fotosensitive Schicht eines Substrats verwendet. Mit einem Halbleiterwafer als Substrat lassen sich auf diese Weise kleinste Strukturen für elektronische Halbleiterbauelemente, integrierte Schaltkreise, nanoelektromechanische Systeme oder andere mikro- oder nanostrukturierte Bauelemente erzeugen. Die fortschreitende Miniaturisierung der Strukturen von Halbleiterbauelementen und der Bedarf an schnelleren Herstellungsprozessen mit kürzeren Belichtungszeiten führt zu immer höheren Anforderungen an die Abbildungseigenschaften der benutzten Projektionsobjektive. Die Abbildung des Musters auf die fotosensitive Schicht sollte während der gesamten Betriebsdauer mit möglichst kleinen Abbildungsfehlern bzw. Aberrationen erfolgen.A projection objective is used in microlithography for imaging structures of a mask onto a photosensitive layer of a substrate. With a semiconductor wafer as a substrate, the smallest structures for electronic semiconductor components, integrated circuits, nanoelectromechanical systems or other microstructured or nanostructured components can be produced in this way. The progressive miniaturization of the structures of semiconductor components and the need for faster manufacturing processes with shorter exposure times leads to ever increasing demands on the imaging properties of the projection lenses used. The pattern should be reproduced on the photosensitive layer over the entire service life with the smallest possible imaging errors or aberrations.

Vor einer Inbetriebnahme eines Projektionsobjektivs erfolgt daher eine Justage zur Minimierung von Bildfehlern infolge von Fertigungs- und Montagetoleranzen. Dabei wird eine Vielzahl von optischen Kenngrößen des Projektionsobjektivs so eingestellt, dass diese nicht größer oder kleiner als ein jeweils zulässiger Wertebereich sind und somit den vereinbarten Lieferspezifikationen entsprechen. Auch durch den Betrieb können Abbildungsfehler auftreten, welche beispielsweise durch Alterungseffekte oder Wärme verursacht werden und eine erneute Justage erforderlich machen.Before a projection lens is put into operation, an adjustment is therefore made to minimize image errors as a result of manufacturing and assembly tolerances. A large number of optical parameters of the projection lens are set in such a way that they are not larger or smaller than a respectively permissible range of values and thus correspond to the agreed delivery specifications. Imaging errors can also occur during operation, which are caused, for example, by aging effects or heat and make a new adjustment necessary.

Projektionsobjektive enthalten daher Manipulatoren, mit denen Zustandsveränderungen an einzelnen oder Gruppen von optischen Elementen zum Korrigieren von Aberrationen durchgeführt werden können. Solche Zustandsänderungen sind beispielweise eine Lageänderung in einem oder mehreren der sechs Starrkörperfreiheitsgrade des betreffenden optischen Elements, eine Beaufschlagung des optischen Elements mit Wärme oder Kälte, eine Deformation des optischen Elements oder eine Materialbearbeitung, etwa in Form einer Materialabtragung. Eine Nachbearbeitungseinrichtung zur Materialbearbeitung oder Materialabtragung an einem optischen Element wird im Rahmen dieser Anmeldung auch als ein Manipulator des Projektionsobjektivs im allgemeinen Sinne verstanden.Projection lenses therefore contain manipulators with which state changes can be carried out on individual or groups of optical elements in order to correct aberrations. Such state changes are, for example, a change in position in one or more of the six rigid body degrees of freedom of the relevant optical element, the application of heat or cold to the optical element, a deformation of the optical element or material processing, for example in the form of material removal. A post-processing device for material processing or material removal on an optical element is also understood in the context of this application as a manipulator of the projection lens in the general sense.

Eine mittels einer Manipulator-Aktuierung erfolgende Veränderung einer Zustandsgröße eines optischen Elements zum Zweck der Veränderung seiner optischen Wirkung wird als „Stellweg“ oder „Verfahrweg“ bezeichnet. Ein derartiger, durch Veränderung einer Zustandsgröße des optischen Elements definierter Stellweg wird über Solländerungsgrößen des zugehörigen Manipulators spezifiziert. Die Manipulation kann beispielsweise in einer Verschiebung oder Drehung des optischen Elements in eine spezielle Richtung, einer, insbesondere lokalen oder flächigen, Beaufschlagung des optischen Elements mit Wärme, Kälte, Kräften, Momenten, elektromagnetischer Strahlung einer bestimmten Wellenlänge oder elektrischen Strömen, oder einem Energieeintrag in das optische Element durch Beschuss mit Partikeln, wie etwa Elektronen, bestehen. Weiterhin kann die Manipulation eine mittels einer Nachbearbeitungseinrichtung vorzunehmende Materialbearbeitung oder Materialabtragung an einem optischen Element definieren. Die Solländerungsgröße kann zum Beispiel im Falle einer Verschiebung eine zurückzulegende Weglänge oder bei einer Drehung einen zurückzulegenden Winkelbereich definieren.A change in a state variable of an optical element that takes place by means of a manipulator actuation for the purpose of changing its optical effect is referred to as “travel” or “travel”. Such a travel, defined by changing a state variable of the optical element, is specified via target change variables of the associated manipulator. The manipulation can take the form, for example, of a displacement or rotation of the optical element in a specific direction, the application of heat, cold, forces, moments, electromagnetic radiation of a specific wavelength or electrical currents, in particular locally or extensively, to the optical element, or an energy input into the optical element by bombardment with particles such as electrons. Furthermore, the manipulation can define a material processing or material removal to be carried out on an optical element by means of a post-processing device. For example, in the case of a displacement, the target change variable can define a path length to be covered or, in the case of a rotation, an angular range to be covered.

Eine Reduzierung von Abbildungsfehlern eines Projektionsobjektivs lässt sich durch geeignete Manipulatorveränderungen erreichen. Die Berechnung von auszuführenden Manipulatorveränderungen zur Korrektur einer Aberrationscharakteristik eines Projektionsobjektivs erfolgt üblicherweise mittels eines stellweggenerierenden Optimierungsalgorithmus, welcher auch als „Manipulatorveränderungsmodell“ bezeichnet wird. Derartige Optimierungsalgorithmen werden zum Beispiel in den Druckschriften WO 2010/034674 A1 , DE 10 2015 206 448 A1 oder DE 10 2019 200 218 B3 beschrieben.A reduction in imaging errors of a projection objective can be achieved by suitable manipulator changes. The calculation of manipulator changes to be carried out for the correction of an aberration characteristic of a projection objective usually takes place by means of a travel-generating optimization algorithm, which is also referred to as a “manipulator change model”. Such optimization algorithms are, for example, in the publications WO 2010/034674 A1 , DE 10 2015 206 448 A1 or DE 10 2019 200 218 B3 described.

Zur Berechnung von geeigneten Stellwegen xi können aus dem Stand der Technik bekannte Optimierungsalgorithmen zur Lösung des folgenden Optimierungsproblems verwendet werden: m i n M x b m e s s 2 2 mit F i ( x ) s j

Figure DE102022201978A1_0001
Optimization algorithms known from the prior art can be used to calculate suitable travels x i to solve the following optimization problem: m i n M x b m e s s 2 2 With f i ( x ) s j
Figure DE102022201978A1_0001

Bei einem derartigen Optimierungsproblem wird die durch M x b m e s s 2 2

Figure DE102022201978A1_0002
beschriebene Gütefunktion, auch Meritfunktion, Bewertungsfunktion oder Kostenfunktion genannt, mittels einer Bestimmung geeigneter Werte für x und unter Berücksichtigung der durch Fi(x) ≤ sj beschriebenen Nebenbedingungen minimiert. Hierbei bezeichnet x einen Stellwegvektor mit Stellwegen xi für die einzelnen Manipulatoren, bmess einen Zustandsvektor des Projektionsobjektivs, welcher eine gemessene Aberrationscharakteristik des Projektionsobjektivs beschreibt, M eine Sensitivitätsmatrix zur Beschreibung des Zusammenhangs zwischen Stellwegänderung und Veränderung des Zustandsvektors b, || ||2 die Euklidische Norm, Fi(x) eine geeignete Funktion zur Beschreibung der Nebenbedingungen und sj einen jeweiligen festen Grenzwert für Eigenschaften des Projektionsobjektivs, wie etwa für Parameter des Zustandsvektors b oder für einzelne Stellwege xi. Grenzwerte für Parameter des Zustandsvektors b können insbesondere vorgegebene maximale Fehlerwerte sein, wie beispielsweise festgelegte Fertigungs- oder Lieferspezifikationen. Die Nebenbedingungen stellen somit harte Grenzen für die betreffenden Eigenschaften des Projektionsobjektiv dar und dürfen nicht überschritten werden.In such an optimization problem, the M x b m e s s 2 2
Figure DE102022201978A1_0002
described quality function, also called merit function, evaluation function or cost function, by determining suitable values for x and taking into account of the constraints described by F i (x) ≤ s j is minimized. Here, x designates a travel vector with travels x i for the individual manipulators, bmess a state vector of the projection lens, which describes a measured aberration characteristic of the projection lens, M a sensitivity matrix for describing the relationship between the change in travel and the change in the state vector b, || || 2 the Euclidean norm, F i (x) a suitable function for describing the secondary conditions and s j a respective fixed limit value for properties of the projection lens, such as for parameters of the state vector b or for individual adjustment paths x i . In particular, limit values for parameters of the state vector b can be predetermined maximum error values, such as established production or delivery specifications. The secondary conditions thus represent hard limits for the relevant properties of the projection lens and must not be exceeded.

Ein wesentliches Problem bei diesen Optimierungsverfahren stellt die mit der Dimension des Stellwegvektors schnell ansteigende Rechenzeit dar. Bei einer größeren Zahl von Manipulator-Freiheitsgraden ist eine zeiteffiziente Berechnung von Stellwegvorgaben nicht mehr erreichbar.A major problem with this optimization method is the calculation time, which increases rapidly with the dimension of the travel vector. With a larger number of manipulator degrees of freedom, a time-efficient calculation of travel specifications is no longer achievable.

Die DE 10 2015 206 448 A1 beschreibt zur Verkürzung der Rechenzeit ein Optimierungsverfahren, bei dem die durch Nebenbedingungen definierten Grenzen mittels einer in der Gütefunktion enthaltenen Bestrafungsfunktion implizit berücksichtigt werden. Je näher ein Zustandswert bzw. Bildfehlerwert bj eines gewählten Stellwegvektors x an dem vorgegebenen Grenzwert sj liegt, desto größer wird der Wert der Bestrafungsfunktion. Die auf einer Potenz mit einem (geradzahligen) Exponenten beruhende Bestrafungsfunktion kann aber nicht in allen Fällen eine exakte Einhaltung der Nebenbedingungen gewährleisten. In der DE 10 2019 200 218 A1 wird deshalb die Verwendung einer zu optimierenden Gütefunktion mit einem Bestrafungsfunktion offenbart, deren Funktionswert bei Annäherung eines Zustandswerts bj an die entsprechende Grenze sj gegen unendlich läuft.the DE 10 2015 206 448 A1 describes an optimization method to shorten the computing time, in which the limits defined by the secondary conditions are implicitly taken into account by means of a penalty function contained in the quality function. The closer a state value or image error value b j of a selected travel vector x is to the specified limit value s j , the greater the value of the penalty function. However, the penalty function based on a power with an (even-numbered) exponent cannot guarantee exact compliance with the secondary conditions in all cases. In the DE 10 2019 200 218 A1 the use of a quality function to be optimized with a penalty function is therefore disclosed, the function value of which runs towards infinity when a state value b j approaches the corresponding limit s j .

Nachteilig an den beschrieben Optimierungsverfahren ist neben der problematischen Einhaltung der Nebenbedingungen der geringe Einfluss auf den letztendlich ermittelten Stellwegvektor als eine von vielen möglichen Lösungen des Optimierungsproblems. So kann der ermittelte Stellwegvektor beispielsweise zu vielen nahe an dem jeweiligen Grenzwert liegenden Zustandswerten bzw. Kenngrößen führen, obwohl gültige Stellwegvektoren bei anderen lokalen Minima weniger grenzwertnahe Kenngrößen ergeben und somit eventuell geeigneter sind.A disadvantage of the optimization method described, in addition to the problematic compliance with the secondary conditions, is the small influence on the ultimately determined travel vector as one of many possible solutions to the optimization problem. For example, the determined travel vector can lead to many state values or parameters that are close to the respective limit value, although valid travel vectors at other local minima result in parameters that are less close to the limit value and are therefore possibly more suitable.

Zugrunde liegende AufgabeUnderlying Task

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuerungsvorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden und insbesondere die Qualität einer damit generierten Stellwegvorgabe zur Reduktion von Aberrationen verbessert wird. Dabei sollte vorteilhafterweise die Qualität der damit generierten Stellwegvorgabe so verbessert werden, dass Zustandswerte gezielt innerhalb der zulässigen Grenzwerte reduziert werden können.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 the quality of a travel specification generated therewith for reducing aberrations is improved. Advantageously, the quality of the control path specification generated in this way should be improved in such a way that state values can be specifically reduced within the permissible limit values.

Erfindungsgemäße LösungSolution according to the invention

Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit einer Steuerungsvorrichtung zur Steuerung mindestens eines Manipulators zur Veränderung eines Parameters eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie durch Generierung einer Vorgabe für eine Stellwegvariable, welche eine mittels des Manipulators vorzunehmende Veränderung des Parameters entlang eines Stellwegs definiert. Die Steuerungsvorrichtung ist dazu konfiguriert, aus einer mehrere Zustandsparameter umfassenden Zustandscharakterisierung des Projektionsobjektivs die Vorgabe durch mindestens einmaliges Ausführen eines Optimierungsalgorithmus zur Optimierung einer Gütefunktion zu generieren. Die Gütefunktion umfasst mindestens einen Bestrafungsterm, welcher einen Grenzwert eines Zielbereichs für einen der Zustandsparameter sowie einen Gewichtungsfaktor für den Grenzwert aufweist, wobei der Zielbereich innerhalb eines zulässigen Wertebereichs des Zustandsparameters liegt. Die Steuerungsvorrichtung ist weiterhin dazu konfiguriert, nach einer ersten Ausführung des Optimierungsalgorithmus den mittels des Optimierungsergebnisses erzielten Wert des Zustandsparameters zu ermitteln und mit dem Grenzwert zu vergleichen, sowie für den Fall, dass der ermittelte Wert des Zustandsparameters außerhalb des Zielbereichs liegt, den Gewichtungsfaktor zu verändern und den Optimierungsalgorithmus abermals auszuführen.The aforementioned object can be achieved according to the invention, for example, with a control device for controlling at least one manipulator for changing a parameter of a projection lens for microlithography by generating a specification for a travel variable, which defines a change in the parameter to be carried out by the manipulator along a travel. The control device is configured to generate the specification from a state characterization of the projection lens comprising a plurality of state parameters by executing an optimization algorithm for optimizing a quality function at least once. The merit function includes at least one penalty term, which has a limit value of a target range for one of the state parameters and a weighting factor for the limit value, with the target range being within a permissible value range of the state parameter. The control device is also configured, after a first execution of the optimization algorithm, to determine the value of the state parameter achieved by means of the optimization result and to compare it with the limit value, and to change the weighting factor in the event that the determined value of the state parameter is outside the target range and re-run the optimization algorithm.

Der mindestens eine von der Steuerungsvorrichtung gesteuerte Manipulator dient insbesondere zur Veränderung eines Parameters eines oder mehrerer optischer Elemente des Projektionsobjektivs. Solche Parameter sind weiter oben bereits beschrieben worden und bezeichnen beispielsweise Lage, Ausrichtung, Temperatur, Deformation oder Materialbearbeitung des optischen Elements. Daneben kann der Manipulator auch zur Ausrichtung einer Messmaske oder eines Sensors für eine Justage des Projektionsobjektivs dienen.The at least one manipulator controlled by the control device serves in particular to change a parameter of one or more optical elements of the projection lens. Such parameters have already been described above and denote, for example, the position, orientation, temperature, deformation or material processing of the optical element. In addition, the manipulator can also be used to align a measurement mask or a sensor for adjusting the projection objective.

Die Gütefunktion wird auch als Meritfunktion oder Kostenfunktion bezeichnet und beschreibt zum Beispiel eine Veränderung einer gemessenen Aberration mittels einer angenommen Vorgabe für einen oder mehrere Stellwegvariablen. Der Optimierungsalgorithmus sucht dann nach einer Vorgabe, bei der der Betrag der Gütefunktion und somit die Aberration minimal wird. Unter dem Bestrafungsterm ist ein Term der Gütefunktion zu verstehen, der die Funktion hat, während der Optimierung einen Zustandsparameter innerhalb des Zielbereichs zu halten bzw. einer Überschreitung der Grenzen des Zielbereichs durch den Zustandsparameter entgegenzuwirken. Der Bestrafungsterm ist somit dazu konfiguriert, den Zielbereich als implizite Nebenbedingung bei der Optimierung zu berücksichtigen. Nach einer Ausführungsform umfasst die Gütefunktion für verschiedene Zustandsparameter jeweils einen individuellen Bestrafungsterm. Ferner kann die Gütefunktion für eine obere und eine untere Grenze eines Zielbereichs jeweils einen individuellen Bestrafungsterm enthalten.The quality function is also referred to as a merit function or cost function and describes, for example, a change in a measured but ration by means of an assumed specification for one or more travel variables. The optimization algorithm then searches for a specification in which the absolute value of the quality function and thus the aberration is minimal. The penalty term is to be understood as a term of the quality function which has the function of keeping a state parameter within the target range during the optimization or of counteracting the state parameter exceeding the limits of the target range. The penalty term is thus configured to consider the target range as an implicit constraint in the optimization. According to one embodiment, the quality function for different state parameters each includes an individual penalty term. Furthermore, the quality function for an upper and a lower limit of a target range can each contain an individual penalty term.

Der Zielbereich wird im Folgenden auch Zielkorridor genannt und stellt ein Intervall da, in welchem der Zustandsparameter nach einer Optimierung liegen sollte. Dabei schränkt der Zielbereich einen Bereich für zulässige Werte des Zustandsparameters, wie etwa eine Montage- oder Lieferspezifikation ein. Zulässige Werte von Zustandsparametern können dabei auch durch einen maximal möglichen Stellweg eines Manipulators beeinflusst werden. Von vielen möglichen Stellwegvorgaben innerhalb des zulässigen Wertebereichs als mögliches Ergebnis einer Optimierung werden durch den Zielbereich bestimmte Lösungen bevorzugt ermittelt.The target range is also called the target corridor in the following and represents an interval in which the status parameter should lie after optimization. The target range restricts a range for permissible values of the condition parameter, such as an assembly or delivery specification. Permissible values of state parameters can also be influenced by a maximum possible travel of a manipulator. From many possible adjustment travel specifications within the permissible value range as a possible result of an optimization, certain solutions are preferably determined by the target range.

Als Grenzwert wird beispielsweise eine obere oder eine untere Grenze des Zielbereichs verwendet. Der Gewichtungsfaktor für den Grenzwert dient der Aufweichung oder Verstärkung des Grenzwerts. Beispielsweise wird mit zunehmendem oder abnehmendem Gewichtungsfaktors der Bestrafungsterm größer. Je größer der Bestrafungsterm wird, desto größer sind die Kosten der Nichteinhaltung des Grenzwerts bei der Optimierung und damit umso unwahrscheinlicher, dass der Grenzwert im Optimierungsergebnis nicht eingehalten wird.For example, an upper or a lower limit of the target range is used as the limit value. The weighting factor for the limit is used to soften or strengthen the limit. For example, as the weighting factor increases or decreases, the penalty term increases. The larger the penalty term, the greater the cost of not complying with the limit during optimization and thus the less likely it is that the limit will be violated in the optimization result.

Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung enthält der Bestrafungsterm einen Quotienten, dessen Nenner den Grenzwert des Zielbereichs für einen der Zustandsparameter sowie den Gewichtungsfaktor für den Grenzwert aufweist. Insbesondere können für mehrere oder alle Zustandsparameter jeweils ein oder mehrere Bestrafungsterme mit einem Quotienten vorgesehen sein, wobei jeweils individuelle Grenzwerte und Gewichtungsfaktoren im Nenner enthalten sind. Je größer der Betrag des Zählers gegenüber dem des Nenners und somit gegenüber dem Grenzwert und dem Gewichtungsfaktor ist, desto größer wird der Betrag des Bestrafungsterms und umgekehrt.According to an embodiment of the invention, the penalty term includes a quotient whose denominator includes the limit of the target range for one of the state parameters and the weighting factor for the limit. In particular, one or more penalty terms with a quotient can be provided for several or all state parameters, individual limit values and weighting factors being contained in the denominator. The greater the magnitude of the numerator relative to that of the denominator, and thus relative to the limit and weighting factor, the greater the magnitude of the penalty term and vice versa.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung bildet der Quotient die Basis einer Potenz mit einem geradzahligen Exponenten. Insbesondere ist die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert, eine Minimierung der Gütefunktion durchzuführen, wobei ein negativer Grenzwert oder Zustandsparameter im Quotienten zugelassen ist und der Quotient mit einem geradzahligen Exponenten potenziert wird. Somit ist der Bestrafungsterm immer positiv. Der Exponent kann bei einer Ausführung aus einem vorgegebenen Bereich auswählbar sein. Je größer der Exponent, desto schneller wächst der Bestrafungsterm für Quotienten größer als 1 oder kleiner als -1.According to a further embodiment of the invention, the quotient forms the basis of a power with an even exponent. In particular, the control device is configured to carry out a minimization of the quality function, with a negative limit value or state parameter being permitted in the quotient and the quotient being raised to the power of an even exponent. Thus the penalty term is always positive. In one embodiment, the exponent can be selectable from a predetermined range. The larger the exponent, the faster the penalty term grows for quotients greater than 1 or less than -1.

Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Steuerungsvorrichtung enthält der Zähler des Quotienten den Zustandsparameter in Form eines Bildfehlers des Projektionsobjektivs. Insbesondere enthält der Zähler eine Differenz zwischen einem gemessenen Bildfehler und einer Änderung des Zustandsparameters mittels eines vorzunehmenden Stellwegs. Bei einer erfinderischen Ausführungsform umfasst der Zähler des Quotienten einen die Stellwegvariable enthaltenden Term. Insbesondere stellt der Term einen Zusammenhang zwischen einem Stellweg und einer durch den Stellweg erzeugten Änderung des Bildfehlers dar. Der Bildfehler wird beispielsweise mittels Zernike-Koeffizienten bj bezeichnet. In der Fachwelt werden die Zernike-Koeffizienten bj oft auch mit Zj, d.h. mit normal gestelltem Index, wie beispielsweise Z5 und Z6 für Astigmatismus, bezeichnet. Die den jeweiligen Koeffizienten zugeordneten Zernike-Polynome oder Zernike-Funktionen Z m n

Figure DE102022201978A1_0003
werden gemäß der Fringe-Sortierung mit Zj bezeichnet. Die Fringe-Sortierung ist dem Fachmann zum Beispiel aus Tabelle 20-2 auf Seite 215 des „Handbook of Optical Systems“, Vol. 2 von H. Gross, 2005, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim bekannt.According to an embodiment of the control device according to the invention, the numerator of the quotient contains the state parameter in the form of an image error of the projection lens. In particular, the counter contains a difference between a measured image error and a change in the state parameter by means of an adjustment path to be undertaken. In an inventive embodiment, the numerator of the quotient includes a term containing the travel variable. In particular, the term represents a relationship between a travel and a change in the image error generated by the travel. The image error is denoted by Zernike coefficients b j , for example. In the professional world, the Zernike coefficients bj are often also referred to as Zj , ie with a normally set index, such as Z5 and Z6 for astigmatism. The Zernike polynomials or Zernike functions associated with the respective coefficients Z m n
Figure DE102022201978A1_0003
are denoted by Z j according to the fringe sorting. Fringe sorting is known to the person skilled in the art, for example, from 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.

Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung ist die Steuerungsvorrichtung zur Steuerung mehrerer Manipulatoren konfiguriert, bilden die Zustandsparameter einen Zustandsvektor und umfasst der Zähler des Quotienten eine Sensitivitätsmatrix, welche einen Zusammenhang zwischen den Stellwegen der Manipulatoren und dem Zustandsvektor definiert. Mit anderen Worten bezeichnet die Sensitivitätsmatrix die Sensitivität der Manipulatoren in Bezug auf deren Bewegungsfreiheitsgrade. Bezogen auf einen Manipulator Ms definiert die Sensitivitätsmatrix, wie sich der Zustandsvektor des Projektionsobjektivs verändert, wenn der Manipulator Ms um einen Standard-Stellweg verstellt wird. Beispielsweise werden die Stellwege als Stellwegvektor zusammengefasst. Die Multiplikation des Stellwegvektors mit der Sensitivitätsmatrix ergibt den aus den Stellwegen resultierenden Änderungen des Zustandsvektors des Projektionsobjektivs.According to one embodiment of the invention, the control device is configured to control a plurality of manipulators, the state parameters form a state vector and the numerator of the quotient includes a sensitivity matrix which defines a relationship between the travels of the manipulators and the state vector. In other words, the sensitivity matrix denotes the sensitivity of the manipulators in relation to their degrees of freedom of movement. In relation to a manipulator M s , the sensitivity matrix defines how the state vector of the projection lens changes when the manipulator M s is adjusted by a standard adjustment path. For example, the travels are combined as a travel vector. The multiplication of the travel vector by the sensitivity matrix results in the changes in the state vector of the projection lens resulting from the travels.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert, bei der abermaligen Ausführung des Optimierungsalgorithmus die bei der vorherigen Ausführung des Optimierungsalgorithmus ermittelte Vorgabe für die Stellwegvariable als Startwert zu verwenden. Diese Vorgabe liegt eventuell näher an einer gewünschten Lösung, wodurch die Optimierung schneller abgeschlossen wird. Alternativ kann als Startwert für die Stellwegvariable der Startwert der ersten Ausführung des Optimierungsalgorithmus verwendet werden. Mit dieser Maßnahme wird die ermittelte Vorgabe verworfen und eine neue Optimierung mit anderen Gewichtungsfaktoren durchgeführt. Nach einer Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert, unter Berücksichtigung der ermittelten Vorgabe für die Stellwegvariable bzw. eines daraus bestimmten Werts eines Zustandsparametes eine Auswahl für den Startwert einer weiteren Ausführung des Optimierungsalgorithmus durchzuführen. Die Auswahl kann insbesondere aus dem Startwert der ersten Ausführung oder der ermittelten Vorgabe für den Stellwert aus der vorherigen Ausführung erfolgen.According to a further embodiment of the invention, the control device is configured to use the specification for the travel variable determined during the previous execution of the optimization algorithm as the starting value when the optimization algorithm is executed again. This constraint may be closer to a desired solution, which will allow the optimization to complete faster. Alternatively, the start value of the first execution of the optimization algorithm can be used as the start value for the travel variable. With this measure, the specification determined is discarded and a new optimization is carried out with different weighting factors. According to one embodiment, the control device is configured to carry out a selection for the starting value of a further execution of the optimization algorithm, taking into account the determined specification for the travel variable or a value of a state parameter determined therefrom. In particular, the selection can be made from the start value of the first execution or the determined specification for the control value from the previous execution.

Bei einer Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert, den Optimierungsalgorithmus solange mit verändertem Gewichtungsfaktor zu wiederholen, bis der ermittelte Wert des Zustandsparameters innerhalb des Zielbereichs liegt. Der ermittelte Wert des Zustandsparameters wird mittels der ermittelten Vorgabe für die Stellwegvariable bestimmt. Insbesondere wird der Optimierungsalgorithmus auch dann wiederholt, wenn der ermittelte Wert des Zustandsparameters innerhalb eines zulässigen Wertebereichs liegt, wie beispielsweise innerhalb einer Fertigungs- oder Lieferspezifikation. Der Gewichtungsfaktor wird zum Beispiel derart verändert, dass der Bestrafungsterm für ermittelte Werte außerhalb des Zielbereichs größer wird und somit diese Werte sich unwahrscheinlicher als Lösung ergeben. In einer alternativen Ausführungsform wird der Optimierungsalgorithmus nur solange mit verändertem Gewichtungsfaktor wiederholt, bis der ermittelte Wert des Zustandsparameters innerhalb eines zulässigen Wertebereichs liegt, welcher den Zielbereich umfasst. Die ermittelten Werte liegen auf diese Weise eher beim Zielbereich aber nicht zwingend im Zielbereich.In one embodiment, the control device is configured to repeat the optimization algorithm with a changed weighting factor until the determined value of the state parameter is within the target range. The determined value of the state parameter is determined using the determined specification for the travel variable. In particular, the optimization algorithm is also repeated when the determined value of the state parameter is within a permissible value range, such as within a manufacturing or delivery specification. The weighting factor is changed, for example, in such a way that the penalty term for determined values outside the target range becomes larger and these values are therefore less likely to result as a solution. In an alternative embodiment, the optimization algorithm is only repeated with a changed weighting factor until the determined value of the state parameter is within a permissible range of values, which includes the target range. In this way, the determined values are closer to the target range, but not necessarily within the target range.

Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung wird bei der Veränderung des Gewichtungsfaktors eine Abweichung des ermittelten Werts des Zustandsparameters vom Grenzwert berücksichtigt. Insbesondere wird der Gewichtungsfaktor derart verändert, dass sich bei größerer Abweichung vom Grenzwert ein größerer Bestrafungsterm ergibt. Auf diese Weise werden bei einer nachfolgenden Optimierung für einen minimalen Bildfehler diejenigen Stellwege mit einer größeren Abweichung des zugehörigen Werts des Zustandsparameters vom Grenzwert durch den größeren Bestrafungsterm aktiv vermieden. Beispielsweise wird ein Gewichtungsfaktor im Nenner eines Quotienten des Bestrafungsterms für einen zu großen Wert des Zustandsparameters kleiner als 1 und mit größerer Abweichung immer dichter an 0 gesetzt. Umgekehrt wird zum Beispiel für einen zu kleinen Wert ein Gewichtungsfaktor größer als 1 festgelegt, wobei mit zunehmender Abweichung auch ein größerer Gewichtungsfaktor ausgewählt wird. Vorzugsweise wird für jeden Zustandsparameter ein individueller Gewichtungsfaktor verwendet und angepasst. Nach anderen Ausführungsformen erfolgt eine Veränderung oder Anpassung des Gewichtungsfaktors nur für Zustandsparameter mit Werten außerhalb des Zielbereichs und somit eine selektive Optimierung.According to an embodiment of the invention, a deviation of the determined value of the state parameter from the limit value is taken into account when changing the weighting factor. In particular, the weighting factor is changed in such a way that a greater penalty term results if there is a greater deviation from the limit value. In this way, in a subsequent optimization for a minimum image error, those travels with a larger deviation of the associated value of the state parameter from the limit value are actively avoided by the larger penalty term. For example, a weighting factor in the denominator of a quotient of the penalty term is set to be less than 1 for a value of the state parameter that is too large and closer to 0 with a larger deviation. Conversely, for example, a weighting factor greater than 1 is set for a value that is too small, with a larger weighting factor also being selected as the deviation increases. An individual weighting factor is preferably used and adapted for each state parameter. According to other embodiments, the weighting factor is changed or adapted only for state parameters with values outside the target range, and thus selective optimization.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird bei einer Veränderung des Gewichtungsfaktors die zum ermittelten Wert des Zustandsparameters nähere Grenze des Zielbereichs, die zum ermittelten Wert des Zustandsparameters entferntere Grenze des Zielbereichs oder der Mittelwert des Zielbereichs berücksichtigt. Insbesondere erfolgt eine Auswahl eines bei der Veränderung zu berücksichtigenden Grenzwerts aus dem Wert der näheren Grenze, dem Wert der entfernteren Grenze oder dem Mittelwert des Zielbereichs. Mit dieser Maßnahme wird eine weitere Beeinflussung des Optimierungsergebnisses ermöglicht. Beispielsweise erfolgt eine Veränderung des Gewichtungsfaktors in Abhängigkeit vom Abstand des Wertes zum ausgewählten Grenzwert derart, dass Stellwege mit Werten des Zustandsparameters in der Nähe des ausgewählten Grenzwerts bei einer Optimierung bevorzugt werden. Bei einer Ausführungsform mit einem Mittelwert des Zielbereichs als Grenzwert wird ein sehr kleiner Zielbereich um den Mittelwert so festgelegt, dass bei jedem Zustandsparameter ermittelte Werte außerhalb des Zielbereichs liegen und somit für alle Zustandsparameter eine Anpassung des Gewichtungsfaktors und eine erzwungene Optimierung zum Mittelwert hin erfolgt. Alternativ kann eine Anpassung eines Gewichtungsfaktors und eine Optimierung auch für Zustandsparameter mit Werten innerhalb des Zielbereichs durchgeführt werden.According to a further embodiment of the invention, when changing the weighting factor, the limit of the target area closer to the determined value of the status parameter, the limit of the target area further away from the determined value of the status parameter or the mean value of the target area are taken into account. In particular, a limit value to be taken into account in the change is selected from the value of the closer limit, the value of the more distant limit or the mean value of the target area. This measure enables a further influencing of the optimization result. For example, the weighting factor is changed as a function of the distance between the value and the selected limit value in such a way that travels with values of the state parameter close to the selected limit value are preferred during optimization. In one embodiment with a mean value of the target range as a limit value, a very small target range around the mean value is defined in such a way that values determined for each state parameter are outside the target range and the weighting factor is therefore adjusted for all state parameters and forced optimization towards the mean value takes place. Alternatively, an adjustment of a weighting factor and an optimization can also be carried out for state parameters with values within the target range.

Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung wird nur für bestimmte einzelne Koordinatenpunkte eines Zustandsparameters jeweils ein Zielbereich vorgegeben. Insbesondere werden jeweils ein individueller maximaler Grenzwert und ein individueller minimaler Grenzwert eines Zielbereichs für Werte des Zustandsparameters bei einzelnen Koordinatenpunkten festgelegt. Beispielsweise werden für einige Feldpunkte als Koordinatenpunkte Zielbereiche für die Werte eines, mehrerer oder aller Zernike-Koeffizienten bj als Zustandsparameter festgelegt. Dabei können für unterschiedliche Zustandsparameter auch unterschiedliche Koordinatenpunkte, unterschiedliche Zielbereiche oder beides festgelegt werden.According to an embodiment of the invention, a target area is specified only for specific individual coordinate points of a state parameter. In particular, an individual maximum limit value and an individual minimum limit value of a target range for values of the state parameter at individual coordinate points are defined in each case. For example, for some field points as coordinate points, target ranges for the values of one, several or all Zernike coefficients b j are fixed as state parameters placed. Different coordinate points, different target areas or both can also be defined for different status parameters.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden für alle Koordinatenpunkte eines Zustandsparameters individuelle Zielbereiche vorgegeben. Beispielsweise erfolgt für alle Feldpunkte eines Zustandsparameters eine Zuordnung eines koordinatenabhängigen Zielbereichs mit einem maximalen und einem minimalen Grenzwert. Dabei kann insbesondere die Breite des Zielbereichs auch von Koordinatenpunkt zu Koordinatenpunkt variieren. Möglich ist aber auch die Zuordnung des gleichen Zielbereichs für alle Koordinatenpunkte eines Zustandsparameters. Wiederum können für unterschiedliche Zustandsparameter, wie etwa verschiedene Zernike-Koeffizienten bj, jeweils andere Zielbereiche bei gleichen Koordinatenpunkten festgelegt werden.In further embodiments according to the invention, individual target areas are specified for all coordinate points of a state parameter. For example, a coordinate-dependent target area with a maximum and a minimum limit value is assigned to all field points of a state parameter. In particular, the width of the target area can also vary from coordinate point to coordinate point. However, it is also possible to assign the same target area for all coordinate points of a state parameter. In turn, different target ranges can be specified for different state parameters, such as different Zernike coefficients b j , for the same coordinate points.

Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung ist die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert, eine Dämpfung für den Gewichtungsfaktor bei der Optimierung der Gütefunktion zu berücksichtigen. Beispielsweise erfolgt die Dämpfung mittels eines globalen zusätzlichen Faktors, einer Limitierung des Wertebereichs eines Gewichtungsfaktors, einer Dämpfung proportional zur Änderungsrate eines Gewichtungsfaktors zwischen zwei Iterationen des Optimierungsalgorithmus oder einer Dämpfung proportional zur Änderungsrate eines Zustandsparameters zwischen zwei Iterationen. Weitere Ausführungsformen umfassen eine Kombination von mehreren dieser Dämpfungen. Mit einer solchen Dämpfung werden zu starke Änderungen des Gewichtungsfaktors und dadurch bedingte Aufschaukeleffekte verhindert.According to an embodiment of the invention, the control device is configured to take into account an attenuation for the weighting factor when optimizing the merit function. For example, the damping takes place using a global additional factor, a limitation of the value range of a weighting factor, damping proportional to the rate of change of a weighting factor between two iterations of the optimization algorithm, or damping proportional to the rate of change of a state parameter between two iterations. Further embodiments include a combination of several of these attenuations. With such a damping, excessive changes in the weighting factor and the resulting build-up effects are prevented.

Ferner ist bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert, vor einer Optimierung der Gütefunktion einen Vorhalt von einem Zustandsparameter zu subtrahieren und nach der Optimierung den Vorhalt wieder zu addieren. Insbesondere erfolgt eine Subtraktion des Mittelwerts eines Zielbereichs des Zustandsparameters vor einer Optimierung bei den Werten des Zustandsparameters und den Grenzen des Zielbereichs. Auf diese Weise wird eine Verschiebung des Mittelwerts nach Null erreicht. Der Zielbereich wird um Null herum zentriert. Dieses erleichtert die Optimierung der Gütefunktion. Nach einer Optimierung erfolgt dann eine Addition des Vorhalts auf die optimierten Werte des Zustandsparameters. Gemäß einer Ausführungsform mit einem individuellen Zielbereich für jeden Koordinatenpunkt des Zustandsparameters erfolgt eine koordinatenabhängige Subtraktion der jeweiligen Mittelwerte der koordinatenabhängigen Zielbereiche vor einer Optimierung und eine entsprechende Addition nach der Optimierung. Ein beliebig geformter, koordinatenabhängiger Zielbereichsverlauf wird auf diese Weise für eine Optimierung um Null herum zentriert.Furthermore, in an embodiment according to the invention, the control device is configured to subtract a lead from a state parameter before an optimization of the quality function and to add the lead again after the optimization. In particular, the mean value of a target range of the state parameter is subtracted before an optimization in the values of the state parameter and the limits of the target range. In this way, the mean value is shifted towards zero. The target area is centered around zero. This facilitates the optimization of the quality function. After an optimization, the derivative action is then added to the optimized values of the state parameter. According to an embodiment with an individual target area for each coordinate point of the state parameter, a coordinate-dependent subtraction of the respective mean values of the coordinate-dependent target areas takes place before an optimization and a corresponding addition after the optimization. In this way, an arbitrarily shaped, coordinate-dependent course of the target area is centered around zero for optimization.

Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Justieranlage zur Justierung eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie durch Veränderung eines Parameters des Projektionsobjektivs mittels mindestens eines Manipulators bereitgestellt. Die erfindungsgemäße Justieranlage umfasst eine Messvorrichtung zur Ermittlung der Zustandscharakterisierung des Projektionsobjektivs sowie eine Steuerungsvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten zur Generierung einer Vorgabe für eine Stellwegvariable, welche eine mittels des Manipulators vorzunehmende Veränderung des Parameters definiert. Die Messvorrichtung ist nach einem Ausführungsbeispiel als Wellenfrontmesseinrichtung konfiguriert. Zum Beispiel ist die Messvorrichtung als Scherinterferometer oder Punktbeugungsinterferometer ausgebildet und umfasst dafür eine Messmaske mit einer periodischen Struktur und ein Sensorelement mit einem Bildgitter. Zur Bestimmung von Wellenfrontfehlern können insbesondere dem Fachmann bekannte Phasenschiebeverfahren verwendet werden.Furthermore, an adjustment system for adjusting a projection objective for microlithography by changing a parameter of the projection objective by means of at least one manipulator is provided according to the invention. The adjustment system according to the invention comprises a measuring device for determining the state characterization of the projection lens and a control device according to one of the preceding embodiments or embodiment variants for generating a specification for a travel variable, which defines a change in the parameter to be carried out by means of the manipulator. According to one exemplary embodiment, the measuring device is configured as a wavefront measuring device. For example, the measuring device is designed as a shearing interferometer or point diffraction interferometer and for this purpose comprises a measuring mask with a periodic structure and a sensor element with an image grating. In particular, phase shifting methods known to those skilled in the art can be used to determine wavefront errors.

Die vorgenannte Aufgabe kann weiterhin beispielsweise gelöst werden mit einem Verfahren zum Steuern mindestens eines Manipulators zur Veränderung eines Parameters eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Generieren einer Vorgabe für eine Stellwegvariable, welche eine mittels des Manipulators vorzunehmende Veränderung des Parameters entlang eines Stellwegs definiert, aus einer mehrere Zustandsparameter umfassenden Zustandscharakterisierung des Projektionsobjektivs durch mindestens einmaliges Ausführen eines Optimierungsalgorithmus zur Optimierung einer Gütefunktion. Die Gütefunktion umfasst mindestens einen Bestrafungsterm, welcher einen Grenzwert eines Zielbereichs für einen der Zustandsparameter sowie einen Gewichtungsfaktor für den Grenzwert aufweist, und wobei der Zielbereich innerhalb eines zulässigen Wertebereichs des Zustandsparameters liegt. Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ein Ermitteln des Werts des Zustandsparameters basierend auf dem Optimierungsergebnis nach einer Ausführung des Optimierungsalgorithmus, ein Vergleichen des ermittelten Werts des Zustandsparameters mit dem Grenzwert, sowie, falls der ermittelte Wert des Zustandsparameters außerhalb des Zielbereichs liegt, ein Verändern des Gewichtungsfaktors und ein erneutes Ausführen des Optimierungsalgorithmus.The aforementioned object can also be achieved, for example, with a method for controlling at least one manipulator for changing a parameter of a projection lens for microlithography. The method according to the invention comprises generating a specification for a travel variable, which defines a change in the parameter along a travel to be carried out by means of the manipulator, from a state characterization of the projection objective comprising several state parameters by executing an optimization algorithm at least once to optimize a quality function. The merit function includes at least one penalty term, which has a limit value of a target range for one of the state parameters and a weighting factor for the limit value, and the target range lies within a permissible value range of the state parameter. The method according to the invention also includes determining the value of the state parameter based on the optimization result after executing the optimization algorithm, comparing the determined value of the state parameter with the limit value and, if the determined value of the state parameter is outside the target range, changing the weighting factor and rerunning the optimization algorithm.

Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten, etc. der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung angegebenen Merkmale können entsprechend auf die erfindungsgemäße Justieranlage oder das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren übertragen werden und umgekehrt. 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 embodiment variants, etc. of the control device according to the invention can be correspondingly transferred to the adjustment system according to the invention or the control method according to the invention and vice versa. 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 which are independently protectable and whose protection may only be claimed during or after the application is pending.

Figurenlistecharacter 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:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Justieranlage für ein Projektionsobjektiv sowie eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung zum Steuern von Manipulatoren eines Projektionsobjektivs in einer schematischen Veranschaulichung,
  • 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern von Manipulatoren eines Projektionsobjektivs in einem schematischen Diagramm,
  • 3 eine Veranschaulichung des Ergebnisses vieler durchgeführter Justagen mit einer Berücksichtigung von Zielbereichen für Zustandsparameter,
  • 4 eine Veranschaulichung des Ergebnisses vieler durchgeführter Justagen mit einer Berücksichtigung eines Zielwerts für Zustandsparameter,
  • 5 eine Veranschaulichung von individuellen Zielbereichen für einzelne Koordinatenpunkte von Zustandsparametern für eine Optimierung,
  • 6 eine Veranschaulichung von einem konstanten Zielbereich für alle Koordinatenpunkte von Zustandsparametern für eine Optimierung,
  • 7 eine Veranschaulichung von individuellen Zielbereichen für alle Koordinatenpunkte von Zustandsparametern für eine Optimierung,
  • 8 eine Veranschaulichung einer Optimierung mit einer Anpassung von Gewichtungsfaktoren nur bei Werten des Zustandsparameters außerhalb des Zielbereichs und unter Berücksichtigung des Abstands von der näheren Zielbereichsgrenze,
  • 9 eine Veranschaulichung einer Optimierung mit einer Anpassung von Gewichtungsfaktoren nur bei Werten des Zustandsparameters außerhalb des Zielbereichs und unter Berücksichtigung des Abstands von der entfernteren Zielbereichsgrenze,
  • 10 eine erste Veranschaulichung einer Optimierung mit einem zuvor von den Zustandsparametern abgezogenen Vorhalt, sowie
  • 11 eine zweite Veranschaulichung einer Optimierung mit einem zuvor von den Zustandsparametern abgezogenen Vorhalt.
The above and other advantageous features of the invention are illustrated in the following detailed description of exemplary embodiments according to the invention with reference to the attached schematic drawings. It shows:
  • 1 an exemplary embodiment of an adjustment system according to the invention for a projection lens and a control device according to the invention for controlling manipulators of a projection lens in a schematic illustration,
  • 2 an embodiment of a method according to the invention for controlling manipulators of a projection lens in a schematic diagram,
  • 3 an illustration of the result of many adjustments carried out with a consideration of target ranges for status parameters,
  • 4 an illustration of the result of many adjustments carried out taking into account a target value for state parameters,
  • 5 an illustration of individual target areas for individual coordinate points of state parameters for an optimization,
  • 6 an illustration of a constant target range for all coordinate points of state parameters for an optimization,
  • 7 an illustration of individual target areas for all coordinate points of state parameters for an optimization,
  • 8th an illustration of an optimization with an adjustment of weighting factors only in the case of values of the state parameter outside the target range and taking into account the distance from the nearer target range limit,
  • 9 an illustration of an optimization with an adjustment of weighting factors only in the case of values of the state parameter outside the target range and taking into account the distance from the more distant target range boundary,
  • 10 a first illustration of an optimization with a lead previously subtracted from the state parameters, and
  • 11 a second illustration of an optimization with a bias previously subtracted from the state parameters.

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, for an understanding of the features of each element of a particular embodiment, reference should be made to the description of other embodiments or the general description of the invention.

Zur Erleichterung der Beschreibung ist in manchen Zeichnungen 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 simplify the description, a Cartesian xyz coordinate system is indicated in some drawings, 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 into it, 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 in einer schematischen Veranschaulichung. Die einzelnen Komponenten der Justieranlage 10 können dabei separat voneinander angeordnet sein oder in einer einheitlichen Anlage integriert sein. Die Justieranlage 10 umfasst eine Messvorrichtung 12 zur Ermittlung einer Zustandscharakterisierung 34 des Projektionsobjektivs 16 sowie eine Steuerungsvorrichtung 14 in Gestalt eines sogenannten Stellwegermittlers zum Generieren eines Stellwegbefehls 38 aus der Zustandscharakterisierung 34. 1 shows an adjustment system 10 for adjusting a projection lens 16 of a projection exposure system for microlithography in a schematic illustration. The individual components of the adjustment system 10 can be arranged separately from one another or integrated into a uniform system. The adjustment system 10 comprises a measuring device 12 for determining a state characterization 34 of the projection lens 16 and a control device 14 in the form of a so-called travel determiner for generating a travel command 38 from the state characterization 34.

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 dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Projektionsobjektiv 16 auf eine Wellenlänge im extrem ultravioletten (EUV) Wellenlängenbereich, z.B. 13,5 nm, ausgelegt.The projection lens 16 is used to image mask structures from an object plane 24 into an image plane 28 and can be designed for exposure radiation of different wavelengths, such as 248 nm or 193 nm. In the present exemplary embodiment, the projection lens 16 is set to a wavelength in the extreme ultraviolet (EUV) wavelength range, eg 13.5 nm designed.

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 16 ein Sensorelement 26, einen Detektor 30 sowie eine Auswerteeinrichtung 32. Die Messmaske 22 ist in 1 exemplarisch als Transmissionsmaske dargestellt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Messmaske 22 jedoch in Reflexion betrieben. 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. Unter EUV-Strahlung ist im Rahmen dieser Anmeldung elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge kleiner als 100 nm, insbesondere einer Wellenlänge von etwa 13,5 nm oder etwa 6,7 nm zu verstehen. Die Messmaske 22, oft auch als „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. Andere, dem Fachmann aus dem Gebiet der Scherinterferometrie oder der Punktbeugungsinterferometrie bekannte Kombinationen von periodischen Strukturen können ebenfalls verwendet werden. Das Sensorelement 26 wird in 1 in Transmission benutzt. Insbesondere kann das Sensorelement 26 jedoch auch in Reflexion betrieben werden.The measuring device 12 is configured to measure wavefront errors of the projection objective 16 and comprises an illumination device 18 and a measuring mask 22 on the input side of the projection objective 16 and a sensor element 26, a detector 30 and an evaluation device 32 on the output side of the projection objective 16. The measuring mask 22 is in 1 shown as an example as a transmission mask. In a preferred exemplary embodiment, however, the measurement mask 22 is operated in reflection. The illumination device 18 is configured to generate a measurement radiation 20 with the operating wavelength of the projection objective 16 to be tested, in the present case in the form of EUV radiation, and to radiate it onto the measurement mask 22, which is arranged in the object plane 24. In the context of this application, EUV radiation is to be understood as meaning electromagnetic radiation with a wavelength of less than 100 nm, in particular a wavelength of approximately 13.5 nm or approximately 6.7 nm. The measurement mask 22, often also referred to as a “coherence mask”, has a first periodic structure. The sensor element 26 is arranged in the image plane 28 in the form of an image grating which has a second periodic structure. Checkerboard structures in measurement mask 22 can also be combined with checkerboard structures in sensor element 26 . Other combinations of periodic structures known to those skilled in the art of shear interferometry or point diffraction interferometry can also be used. The sensor element 26 is 1 used in transmission. In particular, however, the sensor element 26 can also be operated in reflection.

Unterhalb des Sensorelements 26, und zwar in einer zur Pupillenebene des Projektionsobjektivs 16 konjugierten Ebene, ist ein zweidimensional-auflösender 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.A two-dimensionally resolving detector 30 in the form of a camera is arranged below the sensor element 26, specifically in a plane conjugate to the pupil plane of the projection lens 16. The sensor element 26 and the detector 30 together form a sensor module. The measurement mask 22 and the sensor module form a shearing interferometer or point diffraction interferometer known to those skilled in the art and are used to measure wavefront errors in the projection lens 16 . For this purpose, phase shift methods known to those skilled in the art are used in particular.

Die Auswerteeinrichtung 32 ermittelt aus den vom Detektor 30 aufgezeichneten Intensitätsmustern die Zustandscharakterisierung 34 des Projektionsobjektivs 16. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Zustandscharakterisierung 34 einen die Wellenfrontfehler des Projektionsobjektivs 16 charakterisierenden Satz an Zernike-Koeffizienten bj.The evaluation device 32 determines the state characterization 34 of the projection objective 16 from the intensity patterns recorded by the detector 30. In this exemplary embodiment, the state characterization 34 includes a set of Zernike coefficients b j characterizing the wavefront errors of the projection objective 16.

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 Zernike-Funktionen Z m n

Figure DE102022201978A1_0004
gemäß der sogenannten Fringe-Sortierung mit Zj bezeichnet. Die bj sind dann die den jeweiligen Zernike-Funktionen bzw. Zernike-Polynomen zugeordneten Zernike-Koeffizienten. 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,θ) an einem Punkt in der Bildebene des Projektionsobjektivs wird in Abhängigkeit von den Polarkoordinaten (ρ,θ) in der Pupillenebene wie folgt entwickelt: W ( ρ , θ ) = j b j Z j ( ρ , θ )
Figure DE102022201978A1_0005
In the present application, as for example in paragraphs [0125] to [0129] of US2013/0188246A1 described, the Zernike functions known from, for example, Chapter 13.2.3 of the textbook "Optical Shop Testing", 2nd Edition (1992) by Daniel Malacara , ed. John Wiley & Sons, Inc Z m n
Figure DE102022201978A1_0004
denoted by Z j according to the so-called fringe sorting. The b j are then the Zernike coefficients assigned to the respective Zernike functions or Zernike polynomials. 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,θ) at a point in the image plane of the projection lens is developed in terms of polar coordinates (ρ,θ) in the pupil plane as follows: W ( ρ , θ ) = j b j Z j ( ρ , θ )
Figure DE102022201978A1_0005

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 Zj, ie with a subscript j, the Zernike coefficients are denoted by b j in the context of this application. At this point it should be noted that in the professional world the Zernike coefficients bj are often also referred to as Zj , ie with a normally set 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 einen Stellwegbefehl 38 in Form einer Stellwegvariablen x erzeugt. Die Stellwegvariable ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Vektor und umfasst Stellwege xi sowie Stellwege x n L .

Figure DE102022201978A1_0006
Die Stellwege xi dienen der Steuerung von Manipulatoren Ms des Projektionsobjektivs 16, während die Stellwege x n L
Figure DE102022201978A1_0007
der Steuerung einer Nachbearbeitungseinrichtung 36 zur mechanischen Nachbearbeitung von optischen Elementen des Projektionsobjektivs 16 dienen. Im Rahmen dieser Anmeldung werden sowohl die Manipulatoren Ms als auch die Nachbearbeitungseinrichtung 36 als Manipulatoren des Projektionsobjektivs 16 im allgemeinen Sinn verstanden. Allgemein gesprochen, umfasst der Stellwegbefehl 38 mit den Stellwegen xi sowie den Stellwege x n L
Figure DE102022201978A1_0008
Vorgaben für Stellwegvariablen, welche mittels Manipulatoren vorzunehmende Veränderungen eines jeweiligen Parameters eines oder mehrerer optischer Elemente des Projektionsobjektivs 16 definieren, wobei die zu verändernden Parameter der optischen Elemente insbesondere mittels der Manipulatoren Ms einstellbare Lageanordnungen der optischen Elemente oder mittels der Nachbearbeitungseinrichtung 36 vornehmbare Formzustände umfassen können.The state characterization 34 determined by the evaluation device 32 of the measuring device 12 is transferred to the control device 14, which uses it to generate a travel command 38 in the form of a travel variable x. In this exemplary embodiment, the travel variable is a vector and includes travels x i and travels x n L .
Figure DE102022201978A1_0006
The adjustment paths x i are used to control manipulators M s of the projection lens 16, while the adjustment paths x n L
Figure DE102022201978A1_0007
serve to control a post-processing device 36 for mechanical post-processing of optical elements of the projection lens 16 . In the context of this application, both the manipulators M s and the post-processing device 36 are understood as manipulators of the projection lens 16 in the general sense. Generally speaking, the travel command 38 includes the travels x i and the travels x n L
Figure DE102022201978A1_0008
Specifications for travel variables, which define changes to be made to a respective parameter of one or more optical elements of projection lens 16 by means of manipulators, wherein the parameters of the optical elements to be changed to be changed can include positional arrangements of the optical elements that can be adjusted by means of manipulators M s or shape states that can be performed by means of post-processing device 36 .

Das Projektionsobjektiv 16 weist in dem Ausführungsbeispiel nach 1 lediglich vier optische Elemente E1 bis E4 auf. Alle optischen Elemente sind beweglich gelagert. Dazu ist jedem der optischen Elemente E1 bis E4 ein 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 reflektierende Oberfläche der jeweiligen optischen Elemente liegt.The projection objective 16 has in the exemplary embodiment 1 only four optical elements E1 to E4. All optical elements are movably mounted. For this purpose, each of the optical elements E1 to E4 is assigned a manipulator M s , specifically one of the manipulators M1 to M4. The manipulators M1, M2 and M3 each enable the associated optical elements E1, E2 and E3 to be displaced in the x and y direction and thus essentially parallel to the plane in which the reflecting surface of the respective 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 möglich. 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 tilt the optical element E4 by rotating it about a tilting axis 40 arranged parallel to the y-axis. This changes the angle of the reflecting surface of E4 with respect to the incident radiation. Further degrees of freedom for the manipulators are possible. For example, a displacement of a relevant optical element transverse to its optical surface or a rotation about a reference axis perpendicular to the reflecting surface can be provided.

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 vorgegebenen Stellwegs zu bewirkten. 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 eine Veränderung der Temperaturverteilung am optischen Element bzw. das Anlegen einer lokalen Spannung an einem als deformierbare Linse bzw. als deformierbarer Spiegel ausgeführten optischen Element darstellen.Generally speaking, each of the manipulators M1 to M4 shown here is intended to bring about a displacement of the associated optical element E1 to E4 by executing a rigid-body movement along a predetermined adjustment path. Such an adjustment path can, for example, combine translations in different directions, tilting and/or rotations in any way. Alternatively or additionally, manipulators can also be provided, which are configured to undertake a different type of change in a state variable of the associated optical element by appropriate actuation of the manipulator. In this regard, an actuation can take place, for example, by subjecting the optical element to a specific temperature distribution or a specific force distribution. In this case, the travel can represent a change in the temperature distribution on the optical element or the application of a local stress on an optical element designed as a deformable lens or as a deformable mirror.

Die vom Stellwegbefehl 38 umfassten Stellwege xi enthalten im gezeigten Ausführungsbeispiel die Stellwege x1, x2, x3 sowie x4, welche von den Manipulatoren M1 bis M4 auszuführende Veränderungen mindestens eines Parameters eines oder mehrerer der optischen Elemente E1 bis E4 vorgeben und damit der Steuerung der Manipulatoren M1 bis M4 des Projektionsobjektivs 16 dienen. Die ermittelten Stellwege x1 bis x4 werden den einzelnen Manipulatoren M1 bis M4 über Stellwegsignale übermittelt und geben diesen jeweils auszuführende Korrekturstellwege vor. Diese definieren entsprechende Verlagerungen der zugeordneten optischen Elemente E1 bis E4 zur Korrektur aufgetretener Wellenfrontfehler des Projektionsobjektivs 16. Für den Fall, in dem ein Manipulator mehrere Freiheitsgrade aufweist, können diesem auch mehrere Stellwege xi übermittelt werden.In the exemplary embodiment shown, the travels x i covered by the travel command 38 contain the travels x 1 , x 2 , x 3 and x 4 , which specify changes to be made by the manipulators M1 to M4 of at least one parameter of one or more of the optical elements E1 to E4 and thus serve to control the manipulators M1 to M4 of the projection lens 16. The travels x 1 to x 4 determined are transmitted to the individual manipulators M1 to M4 via travel signals and specify correction travels to be carried out in each case. These define corresponding displacements of the associated optical elements E1 to E4 for correcting wavefront errors that have occurred in the projection lens 16. If a manipulator has multiple degrees of freedom, multiple adjustment paths x i can also be transmitted to it.

Die weiterhin vom Stellwegbefehl 38 umfassten Stellwege x n L

Figure DE102022201978A1_0009
enthalten in diesem Ausführungsbeispiel die Stellwege x n 1 , x n 2 , x n 3  und x n 4
Figure DE102022201978A1_0010
zur Steuerung der Nachbearbeitungseinrichtung 36 für eine jeweilige mechanische Nachbearbeitung der optischen Elemente E1, E2, E3 oder E4 des Projektionsobjektivs 16 und damit ebenfalls der Veränderung mindestens eines Parameters eines oder mehrerer der optischen Elemente E1 bis E4. Die Stellwege x n 1
Figure DE102022201978A1_0011
bis x n 4
Figure DE102022201978A1_0012
dienen somit wie die Stellwege x1 bis x4 der Korrektur aufgetretener Wellenfrontfehler des Projektionsobjektivs 16.The travels further covered by the travel command 38 x n L
Figure DE102022201978A1_0009
contain the adjustment paths in this exemplary embodiment x n 1 , x n 2 , x n 3 and x n 4
Figure DE102022201978A1_0010
for controlling the post-processing device 36 for a respective mechanical post-processing of the optical elements E1, E2, E3 or E4 of the projection lens 16 and thus also the change of at least one parameter of one or more of the optical elements E1 to E4. The travel ways x n 1
Figure DE102022201978A1_0011
until x n 4
Figure DE102022201978A1_0012
thus serve, like the adjustment paths x 1 to x 4 , to correct any wavefront errors that have occurred in the projection lens 16.

Unter der Nachbearbeitungseinrichtung 36 dieses Ausführungsbeispiels 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 und dient insbesondere dazu, die Form einer Oberfläche zu verändern. Die vorzunehmende Veränderung der Oberflächenform ist dabei asphärisch und muss darüber hinaus auch nicht rotationssymmetrisch sein. Daher wird die zu verändernde Oberfläche als Korrekturasphäre bezeichnet. Insbesondere kann ein bereits im Projektionsobjektiv 16 montiertes optisches Element zur Nachbearbeitung ausgebaut und danach wieder ins Projektionsobjektiv eingebaut werden. Als Nachbearbeitungseinrichtung 36 kann insbesondere eine üblicherweise zur mechanischen Bearbeitung von Korrekturasphären verwendete Abtragungseinrichtung verwendet werden. Die Abtragungen werden nachstehend daher auch als „Korrekturasphären-Abtragungen“ bezeichnet. Zur mechanischen Bearbeitung kann beispielsweise ein Ionenstrahl zum Einsatz kommen. Damit lassen sich beliebige Korrekturprofile in ein nachzubearbeitendes optisches Element einarbeiten. Zur Nachbearbeitung der Oberflächenform eines bereits beschichten EUV-Spiegels kann beispielsweise auch eine Bestrahlung mittels eine Elektronenstrahls erfolgen. Damit kann eine Kompaktierung des Materials nahe der Spiegeloberfläche und somit eine Veränderung der Oberflächenform bewirkt werden.The post-processing device 36 of this exemplary embodiment 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 follows the production of the optical element and serves in particular to change the shape of a surface. The change to be made to the surface shape is aspherical and, moreover, does not have to be rotationally symmetrical. Therefore, the surface to be modified is called the correction asphere. In particular, an optical element already mounted in the projection lens 16 can be removed for post-processing and then reinstalled in the projection lens. In particular, a removal device typically used for the mechanical processing of correction aspheres can be used as the post-processing device 36 . The ablations are therefore also referred to below as "correction asphere ablations". An ion beam, for example, can be used for mechanical processing. Any desired correction profiles can thus be incorporated into an optical element to be post-processed. In order to post-process the surface shape of an EUV mirror that has already been coated, it is also possible, for example, to irradiate it using an electron beam. This can cause the material near the mirror surface to be compacted and thus change the surface shape.

Neben den vorstehend beschriebenen Stellwegen xi für die Manipulatorik, also im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Manipulatoren M1 bis M4, die ständig oder vorübergehend an die Steuerungsvorrichtung 14 angeschlossen sein kann, sowie den Stellwegen x n L

Figure DE102022201978A1_0013
für die Korrekturasphären-Nachbearbeitungseinrichtung 36 kann gemäß weiterer hier nicht im Detail veranschaulichter Ausführungsformen der Stellwegbefehl 38 auch weitere Stellwege umfassen. Diese Stellwege können Stellwege zur Verstellung weiterer ständig mittels der Steuerungsvorrichtung 14 ansteuerbarer Freiheitsgrade darstellen, wie beispielsweise zum Verstellen der Betriebswellenlänge oder der Position der Messmaske 22 oder des Sensorelements 26. Weiterhin können diese Stellwege manuell manipulierbarer Freiheitsgrade sowie Eingriffe in den mechanischen Aufbau des Projektionsobjektivs 16 definierende Stellwege umfassen. Derartige Eingriffe können eine Änderung von Abstimmringen oder Fassungspositionen betreffen, welche eine partielle Demontage und erneute Montage des Projektionsobjektivs und damit üblicherweise auch einen Ausbau des Projektionsobjektivs aus einer Justieranlage erfordern.In addition to the adjustment paths x i described above for the manipulation, ie in the present exemplary embodiment the manipulators M1 to M4, which can be permanently or temporarily connected to the control device 14, as well as the travels x n L
Figure DE102022201978A1_0013
for the correction asphere post-processing device 36, according to further specific embodiments not illustrated here in detail, the travel command 38 can also include further travels. These adjustment paths can represent adjustment paths for adjusting further degrees of freedom that can be constantly controlled by the control device 14, such as for adjusting the operating wavelength or the position of the measuring mask 22 or the sensor element 26. Furthermore, these adjustment paths can define manually manipulable degrees of freedom and interventions in the mechanical structure of the projection lens 16 Include travel. Interventions of this type can relate to a change in tuning rings or mount positions, which require partial disassembly and reassembly of the projection lens and thus usually also require the projection lens to be removed from an adjustment system.

Die Steuerungsvorrichtung 14 ist neben dem Empfangen einer gemessenen Zustandscharakterisierung 34 in Form von Zernike-Koeffizienten bj als Zustandsparameter zur Beschreibung von Bildfehlern auch zum Empfangen von festgelegten Zielbereichen in Form von Grenzwerten 42 für Zustandsparameter und Gewichtungsfaktoren 44 für die Grenzwerte 42 konfiguriert und enthält dafür eine geeignete, in 1 nicht dargestellte Schnittstelle.In addition to receiving a measured state characterization 34 in the form of Zernike coefficients b j as state parameters for describing image errors, the control device 14 is also configured to receive specified target areas in the form of limit values 42 for state parameters and weighting factors 44 for the limit values 42 and contains a appropriate, in 1 not shown interface.

Weiterhin umfasst die Steuerungsvorrichtung 14 ein Optimierungsmodul 46 zum Minimieren gemessener Bildfehler des Projektionsobjektivs 16 mittels einer geeigneten Auswahl von Stellwegen xi bzw. x n L .

Figure DE102022201978A1_0014
Hierfür ist das Optimierungsmodul 46 zum Minimieren einer Gütefunktion mittels eines Optimierungsalgorithmus ausgebildet. In der Gütefunktion werden neben den gemessenen Bildfehlern als Zustandsparameter bj und einem Einfluss von möglichen Stellwegen xi bzw. x n L
Figure DE102022201978A1_0015
auf diese Bildfehler in einem Bestrafungsterm auch die Grenzwerte 42 für Zielbereiche von Zustandsparametern berücksichtigt. Dafür berücksichtigt der Bestrafungsterm die Grenzwerte 42 und zugehörige Gewichtungsfaktoren 44 in der Art, dass eine Annäherung oder Überschreitung der Grenzen des Zielbereichs durch Zustandsparameter während einer Optimierung erschwert oder verhindert wird.Furthermore, the control device 14 includes an optimization module 46 for minimizing measured image errors of the projection lens 16 by means of a suitable selection of adjustment paths x i or x n L .
Figure DE102022201978A1_0014
For this purpose, the optimization module 46 is designed to minimize a quality function using an optimization algorithm. In the quality function, in addition to the measured image errors as state parameters b j and an influence of possible adjustment paths x i or x n L
Figure DE102022201978A1_0015
the limit values 42 for target ranges of state parameters are also taken into account for these image errors in a penalty term. For this purpose, the penalty term takes into account the limit values 42 and associated weighting factors 44 in such a way that approaching or exceeding the limits of the target area is made more difficult or prevented by state parameters during an optimization.

Ein Wertbestimmungsmodul 48 der Steuerungsvorrichtung 14 bestimmt nach einer durchgeführten Optimierung die voraussichtlich durch den ermittelten Stellwegvektor x bedingten neuen Zustandsparameter des Projektionsobjektivs 16 und übergibt diese an ein Vergleichsmodul 50. Das Vergleichsmodul 50 prüft, ob diese Zustandsparameter innerhalb der vorgegebenen Zielbereiche liegen. Falls dies der Fall ist, wird der ermittelte Stellwegvektor x als Stellwegbefehl 38 von der Steuerungsvorrichtung 14 an die Manipulatoren Ms übermittelt. Andernfalls führt ein Anpassungsmodul 52 der Steuerungsvorrichtung 14 eine geeignete Veränderung der Gewichtungsfaktoren 44 durch und übergibt diese für eine erneute Optimierung an das Optimierungsmodul 46. Bei der erneuten Optimierung kann ferner der zuvor ermittelte Stellwegvektor x als Startwert verwendet werden.After an optimization has been carried out, a value determination module 48 of the control device 14 determines the new state parameters of the projection lens 16 presumably caused by the determined travel vector x and transfers these to a comparison module 50. The comparison module 50 checks whether these state parameters lie within the specified target ranges. If this is the case, the determined travel vector x is transmitted as a travel command 38 from the control device 14 to the manipulators M s . Otherwise, an adaptation module 52 of the control device 14 carries out a suitable change in the weighting factors 44 and transfers this to the optimization module 46 for renewed optimization. In the renewed optimization, the previously determined travel vector x can also be used as the starting value.

Die genauere Funktionsweise der Steuerungsvorrichtung 14 und dessen Komponenten wird im Folgenden zusammen mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern von Manipulatoren eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie beschrieben.The more precise mode of operation of the control device 14 and its components is described below together with an exemplary embodiment of the method according to the invention for controlling manipulators of a projection lens for microlithography.

2 zeigt in einem schematischen Diagramm ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern mindestens eines Manipulators zur Veränderung von Parametern eines Projektionsobjektivs. Das Verfahren 60 wird beispielsweise von der Steuerungsvorrichtung 14 ausgeführt. Zunächst erfolgt eine Messung 62 zum Bestimmen der Zustandscharakterisierung 34 des Projektionsobjektivs 16. Für die Messung 62 kann die weiter oben beschriebene Messvorrichtung 12 verwendet werden. 2 shows in a schematic diagram an embodiment of a method according to the invention for controlling at least one manipulator for changing parameters of a projection lens. Method 60 is executed by control device 14, for example. First, a measurement 62 takes place to determine the state characterization 34 of the projection lens 16. The measuring device 12 described above can be used for the measurement 62.

Die Zustandscharakterisierung 34 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel mittels eines Vektors b mit Zernike-Koeffizienten bj als Vektorkomponenten. Die Zernike-Koeffizienten bj werden auch als Zustandsparameter oder Kenngrößen bezeichnet und beschreiben Bildfehler des Projektionsobjektivs 16. Mittels der Zernike-Koeffizienten bj lassen sich Wellenfrontabweichungen W(ρ,θ) für alle Feldpunkte in der Bildebene angegeben, wie bereits weiter oben dargestellt wurde. Beispielsweise beschreiben Z5 und Z6 einen Astigmatismus des Projektionsobjektivs 16. Die Zustandsparameter werden bei einer Messung für ein diskretes Koordinatenraster bzw. diskrete Feldpunkte erfasst und charakterisieren Aberrationen nicht nur durch ihren Betrag, sondern auch durch ihr Vorzeichen. In this exemplary embodiment, the state characterization 34 takes place by means of a vector b with Zernike coefficients b j as vector components. The Zernike coefficients b j are also referred to as state parameters or parameters and describe image errors of the projection lens 16. The Zernike coefficients b j can be used to specify wavefront deviations W(ρ,θ) for all field points in the image plane, as has already been explained above . For example, Z5 and Z6 describe an astigmatism of the projection lens 16. The state parameters are recorded in a measurement for a discrete coordinate grid or discrete field points and characterize aberrations not only by their magnitude but also by their sign.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der Zustandsvektor b neben Zernike-Koeffizienten oder alternativ zu diesen auch Parameter von Luftbildgrößen, eine direkte zweidimensionale Wellenfrontdarstellung, aus den vorgenannten Größen abgeleitete Größen, wie etwa Linearkombinationen, oder eine beliebige Kombination dieser Parameter umfassen.According to further exemplary embodiments, the state vector b can also include parameters of aerial image variables, a direct two-dimensional wavefront representation, variables derived from the aforementioned variables, such as linear combinations, or any combination of these parameters in addition to Zernike coefficients or alternatively to these.

Die Messwerte 64 als gemessene Zustandscharakterisierung und festgelegte Zielbereiche mit Gewichtungsfaktoren 66 werden für eine Optimierung von Stellwegen xi dem Optimierungsmodul 46 der Steuerungsvorrichtung 14 bereitgestellt. Die Zielbereiche, auch Zielkorridore genannt, werden in diesem Ausführungsbeispiel durch Grenzen smin und sjmax festgelegt. Dabei kann eine obere Grenze, eine untere Grenze oder beide Grenzen eines Zielbereichs für einen Zustandsparameter in der Optimierung berücksichtigt werden. Die Zielkorridore liegen innerhalb eines zulässigen Wertebereichs mit Grenzwerten sj für die Kenngrößen und legen somit bevorzugte Werte für Zustandsparameter bj fest. Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 lauten die Grenzwerte +Sj und -Sj und sind damit symmetrisch zum Nullpunkt angeordnet. Der zulässige Wertebereich wird beispielsweise durch Fertigungs- oder Lieferspezifikationen, maximal mögliche Stellwege oder dergleichen definiert. Die Gewichtungsfaktoren aj dienen während einer Optimierung zur Gewichtung der Zielkorridore. Beispielsweise werden Grenzen sj eines Zielkorridors mit größerem Gewichtungsfaktor eher während einer Optimierung eingehalten. Mögliche Zielbereiche bzw. Grenzen sj und Gewichtungsfaktoren aj werden weiter unten näher beschrieben.The measured values 64 as a measured state characterization and specified target ranges with weighting factors 66 are provided to the optimization module 46 of the control device 14 for an optimization of travels x i . The target areas, also called target corridors, are defined in this exemplary embodiment by limits s min and s sj max fixed. An upper limit, a lower limit or both limits of a target range for a state parameter can be taken into account in the optimization. The target corridors lie within a permissible value range with limit values s j for the parameters and thus specify preferred values for status parameters b j . In the embodiment according to 3 the limit values are +S j and -S j and are therefore arranged symmetrically to the zero point. The permissible range of values is defined, for example, by manufacturing or delivery specifications, maximum possible adjustment paths, or the like. The weighting factors a j are used during optimization to weight the target corridors. For example, limits s j of a target corridor with a larger weighting factor are more likely to be adhered to during an optimization. Possible target ranges or limits s j and weighting factors a j are described in more detail below.

Als nächster Schritt wird in dem Verfahren 60 mit den gemessenen Zustandsparametern bj, den Zielbereichen sj und den Gewichtungsfaktoren aj eine Optimierung 68 durchgeführt. Diese erfolgt mit einem stellweggenerierenden Optimierungsalgorithmus zur Minimierung einer Gütefunktion Φ(x), welche auch Meritfunktion oder Kostenfunktion genannt wird. Das Optimierungsproblem lautet somit min x Φ ( x )

Figure DE102022201978A1_0016
mit der vektoriellen Stellwegvariablen x, welche die Stellwege xi der im Projektionsobjektiv 16 vorgesehenen Manipulatoren M1 bis M4 sowie die Stellwege x n L
Figure DE102022201978A1_0017
zur Steuerung der Korrekturasphären-Nachbearbeitung umfasst.As the next step, an optimization 68 is carried out in the method 60 with the measured state parameters b j , the target areas s j and the weighting factors a j . This is done with a travel-generating optimization algorithm to minimize a quality function Φ(x), which is also called a merit function or cost function. The optimization problem is thus at least x Φ ( x )
Figure DE102022201978A1_0016
with the vectorial travel variable x, which represents the travels x i of the manipulators M1 to M4 provided in the projection lens 16 and the travels x n L
Figure DE102022201978A1_0017
for controlling correction aspheric post-processing.

Die Sensitivitäten der Manipulatoren, vorliegend der Manipulatoren M1 bis M4 sowie der Nachbearbeitungseinrichtung 36, in Bezug auf deren Freiheitsgrade bei einer Zustandsveränderung werden in diesem Ausführungsbeispiel mittels einer Sensitivitätsmatrix M beschrieben. Dabei beschreibt die Sensitivitätsmatrix M den Zusammenhang zwischen einer Verstellung eines Freiheitsgrades i eines Manipulators um einen Standardstellweg xi 0 und einer daraus resultierenden Veränderung des Zustandsvektors b des Projektionsobjektivs 16. Die einzelnen, jeweils einen der Zernike-Koeffizienten bj betreffenden Zeilen der Sensitivitätsmatrix M, werden im Folgenden mit Mj bezeichnet.The sensitivities of the manipulators, in this case the manipulators M1 to M4 and the post-processing device 36, in relation to their degrees of freedom in the event of a status change are described using a sensitivity matrix M in this exemplary embodiment. The sensitivity matrix M describes the relationship between an adjustment of a degree of freedom i of a manipulator by a standard adjustment path x i 0 and a resulting change in the state vector b of the projection lens 16. The individual rows of the sensitivity matrix M, each relating to one of the Zernike coefficients b j are denoted by M j in the following.

Die Gütefunktion Φ gemäß des hier erläuterten Ausführungsbeispiels enthält einen Bestrafungsterm für jeden Zielbereich der Zustandsparameter bj und lautet: Φ ( x ) = + j ( | M j x b j | a j s j ) 2 N +

Figure DE102022201978A1_0018
The quality function Φ according to the exemplary embodiment explained here contains a penalty term for each target range of the state parameters b j and is: Φ ( x ) = ... + j ( | M j x b j | a j s j ) 2 N + ...
Figure DE102022201978A1_0018

Der Bestrafungsterm enthält einen Quotienten, dessen Zähler den Abstand zwischen dem gemessenen Zustandsparameter bj als Bildfehler und der aus einem gewählten Stellwegvektor x resultierenden Veränderung des Zustandsparameters bj, beschrieben mit dem Term Mx, umfasst. Somit geht der Zähler gegen Null, wenn ein gewählter Stellwegvektor den Bildfehler behebt. Der Zähler stellt also den Betrag des resultierenden Bildfehlers b̃j bei Anwendung des Stellwegvektors x dar.The penalty term contains a quotient, the numerator of which includes the distance between the measured state parameter b j as an image error and the change in the state parameter b j resulting from a selected travel vector x, described with the term Mx. Thus, the counter goes to zero when a selected travel vector corrects the artifact. The numerator therefore represents the amount of the resulting image error b̃ j when using the travel vector x.

Der Nenner enthält eine Grenze sj des zum Zustandsparameter b̃j gehörenden Zielbereichs und einen Gewichtungsfaktor aj. Bei der Grenze sj kann es sich um die obere Grenze sjmax oder die untere Grenze sj min des Zielbereichs handeln. Insbesondere reicht bei einem symmetrisch um Null gelegten Zielbereich nur eine Grenze zur Beschreibung des Zielbereichs aus. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann sowohl für die obere als auch für die untere Grenze eines Zielbereichs jeweils ein Bestrafungsterm vorgesehen sein. Der aus einem bei der Optimierung ermittelten Stellwegvektor x resultierende Zustandsparameter b̃j sollte innerhalb des Zielbereichs liegen: s j m i n b ˜ j s j m a x .

Figure DE102022201978A1_0019
Je höher der Betrag des resultierenden Zustandsparameter b̃j über dem Betrag der Grenze sj liegt, desto größer wird der Quotient und somit der Bestrafungsterm. Stellwegvektoren mit solchen Bildfehlern b̃j werden durch den Bestrafungsterm bei einer Minimierung unwahrscheinlicher als Ergebnis ermittelt.The denominator contains a limit s j of the target area belonging to the state parameter b̃ j and a weighting factor a j . The limit s j can be the upper limit s j max or the lower limit s j min of the target range. In particular, in the case of a target area placed symmetrically around zero, only one limit is sufficient to describe the target area. In a further exemplary embodiment, a penalty term can be provided both for the upper and for the lower limit of a target range. The state parameter b̃ j resulting from a travel vector x determined during optimization should be within the target range: s j m i n b ˜ j s j m a x .
Figure DE102022201978A1_0019
The higher the absolute value of the resulting state parameter b̃ j is above the absolute value of the limit s j , the greater the quotient and thus the penalty term. Travel vectors with such image errors b̃ j are less likely to be determined as a result by the penalty term in the case of minimization.

Das Bestrafungssystem definiert eine „weiche“ Grenze für ermittelte bj, d.h. die Grenze sj darf überschritten werden. Mit dem Gewichtungsfaktor aj lässt sich die „Härte“ der Grenze einstellen. Je kleiner der Betrag des Gewichtungsfaktors im Nenner ist, desto größer wird der Bestrafungsterm und umso unwahrscheinlicher eine Überschreitung der Grenze. Umgekehrt führt ein großer Gewichtungswert zu einem kleinen Bestrafungsterm und somit zu einer größeren Wahrscheinlichkeit einer Überschreitung der Grenze sj. Weiterhin ist der Quotient Basis einer Potenz mit dem geradzahligen Exponenten 2N. Ein gerader Exponent führt immer zu positiven Bestrafungswerten. Je größer N, desto stärker steigt der Bestrafungsterm bei einer Annäherung oder Überschreitung der Grenze sj. Nach einem Ausführungsbeispiel erfolgt daher neben einer Veränderung des Gewichtungsfaktors zusätzlich oder alternativ eine Anpassung des Exponenten N.The penalty system defines a "soft" limit for determined b j , ie the limit s j may be exceeded. The "hardness" of the limit can be set with the weighting factor a j . The smaller the amount of the weighting factor in the denominator, the larger the penalty term and the less likely it is that the limit will be exceeded. Conversely, a large weight value leads to a small penalty term and thus to a greater probability of exceeding the limit s j . Furthermore, the quotient is the basis of a power with the even-numbered exponent 2N. An even exponent always results in positive penalty values. The larger N, the more the penalty term increases when approaching or exceeding the limit s j . According to one embodiment, in addition to changing the weighting factor, the exponent N is also or alternatively adjusted.

Neben den Bestrafungstermen für Zielbereiche kann die Gütefunktion Φ auch weitere Bestrafungsterme enthalten. Insbesondere enthält die Gütefunktion Φ nach einem Ausführungsbeispiel Bestrafungsterme für die Grenzwerte Sj von zulässigen Wertebereichen für die Zustandsparameter bj, wie sie beispielsweise durch Fertigungs- oder Lieferspezifikationen vorgegeben werden. Auch Bestrafungsterme für maximal mögliche Stellwege von Manipulatoren können in der Gütefunktion Φ vorgesehen sein. Diese Wertebereiche sollten möglichst nicht überschritten werden und erfordern daher sehr „harte“ Grenzen. Solche und weitere Bestrafungsterme werden z.B. in der DE 10 2015 206 448 A1 beschrieben.In addition to the penalty terms for target areas, the quality function Φ can also contain other penalty terms. In particular, the Quality function Φ according to an exemplary embodiment, penalty terms for the limit values S j of permissible value ranges for the state parameters b j , as specified, for example, by manufacturing or delivery specifications. Penalty terms for the maximum possible adjustment paths of manipulators can also be provided in the quality function Φ. If possible, these value ranges should not be exceeded and therefore require very “hard” limits. Such and other punishment terms are for example in the DE 10 2015 206 448 A1 described.

Nach einer Optimierung 68 der Stellwege xi erfolgt mittels des Wertbestimmungsmoduls 50 der Steuerungsvorrichtung 14 ein Ermitteln 70 der aus den Stellwegen xi resultierenden Bildfehler bj. Dieses kann z.B. mittels der SensitivitätsmatrixM erfolgen. So kann etwa das Residuum der Bildfehler über b̃j =Mx+b bestimmt werden. Anschließend wird mit dem Vergleichsmodul 50 ein Vergleich 72 aller resultierender Bildfehler bzw. Zustandsparameter b̃j mit den jeweiligen Zielbereichen durchgeführt. Liegen alle Bildfehler b̃j innerhalb der jeweiligen Zielbereiche erfolgt ein Einstellen 74 aller ermittelten Stellwege xi an den Manipulatoren M1 bis M4. Dazu wird ein entsprechender Stellwegbefehl 38 an die Manipulatoren übermittelt. Alternativ kann eine Anwendung der ermittelten Stellwege xi auch dann erfolgen, wenn nur einige vorher festgelegte Zustandsparameter b̃j oder eine vorgegebene Anzahl von Zustandsparameter b̃j innerhalb der jeweiligen Zielbereiche liegen. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel werden ermittelte Stellwege xi bereits dann verwendet, wenn die Zustandsparameter b̃j lediglich innerhalb der zulässigen Wertebereiche für Zustandsparameter liegen. Allgemein können auch Wege xn L für die Ionenstrahlbearbeitung so bestimmt werden.After an optimization 68 of the positioning paths x i , the value determination module 50 of the control device 14 is used to determine 70 the image errors b j resulting from the positioning paths x i . This can be done using the sensitivity matrix M, for example. For example, the residual of the image errors can be determined via b̃ j =Mx+b. A comparison 72 of all resulting image errors or state parameters b j with the respective target areas is then carried out with the comparison module 50 . If all image errors b j are within the respective target areas, all determined adjustment paths x i are adjusted 74 on the manipulators M 1 to M 4 . For this purpose, a corresponding travel command 38 is transmitted to the manipulators. Alternatively, the determined travels x i can also be used if only a few previously defined state parameters b j or a predetermined number of state parameters b j lie within the respective target ranges. According to a further exemplary embodiment, the travels x i determined are already used when the state parameters b j are only within the permissible value ranges for state parameters. In general, paths x n L for ion beam processing can also be determined in this way.

Fällt der Vergleich 72 negativ aus, so wird mit dem Anpassungsmodul 52 eine Anpassung 76 der Gewichtungsfaktoren aj durchgeführt und dann eine erneute Optimierung 68 der Stellwege xi vorgenommen. Dabei werden für zu große Bildfehler ein Gewichtungsfaktor aj mit 0 < aj < 1 und für zu kleine Bildfehler ein Gewichtungsfaktor aj mit aj > 1 ausgewählt. Insbesondere kann nach einem Ausführungsbeispiel eine Anpassung 76 folgendermaßen stattfinden: a j = | s j m i n M j x b j |

Figure DE102022201978A1_0020
oder a j = | s j m a x M j x b j |
Figure DE102022201978A1_0021
If the comparison 72 is negative, the adjustment module 52 carries out an adjustment 76 of the weighting factors a j and then a renewed optimization 68 of the adjustment paths x i takes place. A weighting factor a j with 0<a j <1 is selected for image errors that are too large, and a weighting factor a j with a j >1 for image errors that are too small. In particular, according to one embodiment, an adjustment 76 can take place as follows: a j = | s j m i n M j x b j |
Figure DE102022201978A1_0020
or a j = | s j m a x M j x b j |
Figure DE102022201978A1_0021

Die angepassten Gewichtungsfaktoren bewirken eine bessere Einhaltung der Zielbereiche für Zustandsparameter in der nachfolgenden Optimierung 68. Die Optimierung 68 mit einem Optimierungsalgorithmus wird iterativ solange ausgeführt, bis im Vergleich 72 eine ausreichende Übereinstimmung der resultierenden Zustandsparameter b̃j mit den jeweiligen Zielbereichen festgestellt wird.The adjusted weighting factors bring about better adherence to the target ranges for state parameters in the subsequent optimization 68. The optimization 68 with an optimization algorithm is carried out iteratively until the comparison 72 establishes a sufficient match between the resulting state parameters b̃ j and the respective target ranges.

In 3 wird ein Ergebnis vieler durchgeführter Justagen anhand eines Zustandsparameters veranschaulicht. Ein Zielbereich 80 liegt immer im zulässigen Wertebereich [-Sj, +Sj]. -Sj und +Sj werden auch als Spezifikationsgrenzen bezeichnet. Es gilt somit -Sj < sj min ≤ sjmax < +Sj, wobei sj min und sjmax die Grenzen des Zielbereichs 80 sind. In dem Beispiel von 3 gilt außerdem sj min < sj max. Die untere Grenze sj min kann explizit auch Null sein. Zielbereiche können für alle Zustandsparameter bj und andere in der Optimierung berücksichtigte Größen festgelegt werden. Die mit einer Optimierung ermittelten Zustandsparameter bj unterliegen innerhalb der Spezifikationsgrenzen einer statistischen Verteilung, d.h. über viele Projektionsoptiken ergibt sich eine Verteilung der Zustandsparameter bj (Population). Die Breite dieser Verteilung hängt unter anderem von der Flexibilität des Systems ab, bei einer Optimierung verschiedene, gleichermaßen gültige Werte für Zustandsparameter anzunehmen. In 3 ist die Streuung eines Zustandsparameters für viele durchgeführte Justagen bei einer Optimierung ohne Zielbereich exemplarisch als durchgezogene Kurve 82 dargestellt. Dem gegenüber wird die Streuung von Zustandsparametern bei einer Optimierung mit einem Zielbereich als gestrichelte Kurve 84 aufgezeigt. Deutlich ist zu erkennen, dass die Breite der statistischen Verteilung bei vielen durchgeführten Justagen mit Zielbereich kleiner ist als bei Justagen ohne Zielbereich. Mit anderen Worten wird durch einen Zielbereich die Populationsstreuung reduziert.In 3 a result of many adjustments made is illustrated using a status parameter. A target range 80 is always in the permissible value range [-S j , +S j ]. -Sj and +S j are also referred to as specification limits. Thus -S j <s j min ≦s j max <+S j , where s j min and s j max are the limits of the target area 80 . In the example of 3 it also holds that s j min < s j max . The lower limit s j min can explicitly also be zero. Target ranges can be set for all state parameters b j and other variables considered in the optimization. The state parameters b j determined with an optimization are subject to a statistical distribution within the specification limits, ie a distribution of the state parameters b j (population) results over many projection optics. The width of this distribution depends, among other things, on the flexibility of the system to assume different, equally valid values for state parameters during optimization. In 3 the scatter of a state parameter for many adjustments carried out in the case of an optimization without a target area is shown as an example as a solid curve 82 . In contrast, the scattering of state parameters in an optimization with a target area is shown as a dashed curve 84 . It can be clearly seen that the width of the statistical distribution is smaller for many adjustments with a target area than for adjustments without a target area. In other words, a target area reduces population spread.

4 zeigt eine Veranschaulichung des Ergebnisses vieler durchgeführter Justagen anhand eines Zustandsparameters mit der Berücksichtigung eines Zielwerts. Für die Optimierung sind in diesem Beispiel die Grenzen des Zielbereichs identisch, sj min = sj max. Beispielsweise wird die Mitte des Zielbereichs als Zielwert verwendet. Der Zielbereich geht somit in einen Zielwert sj über. Die durchgezogene Kurve 82 stellt wiederum die Streuung der Werte eines Zustandsparameters für viele durchgeführte Justagen bei einer Optimierung ohne Zielbereich bzw. Zielwert dar. Das Maximum wird durch eine durchgezogene Linie 86 gekennzeichnet. Die Streuung der Justageergebnisse mit Berücksichtigung des Zielwerts sj wird als gestrichelte Kurve 84 gezeigt. Bei vielen durchgeführten Justagen mit dem Zielwert sj erfolgt eine Verschiebung 88 der Population. Das Maximum der Streuung liegt nun bei dem Zielwert sj und wird in 4 mit einer gestrichelten Linie 90 gekennzeichnet. Mit einer Berücksichtigung von Zielbereichen oder Zielwerten wird eine Einflussnahme auf die Streuung der Werte von Zustandsparametern bei vielen durchgeführten Justagen ermöglicht. Zielbereiche und Zielwerte dienen somit der Prozess- und Populationskontrolle. 4 shows an illustration of the result of many adjustments carried out using a status parameter with consideration of a target value. In this example, the limits of the target area are identical for the optimization, s j min = s j max . For example, the center of the target area is used as the target value. The target range thus transitions into a target value s j . The solid curve 82 in turn represents the scatter of the values of a state parameter for many adjustments carried out in an optimization without a target range or target value. The maximum is identified by a solid line 86 . The scatter of the adjustment results, taking into account the target value s j , is shown as a dashed curve 84 . When many adjustments are made with the target value s j , there is a shift 88 in the population. The maximum of the scatter is now at that Target value s j and becomes in 4 marked with a dashed line 90. By taking target ranges or target values into account, it is possible to influence the scattering of the values of state parameters when many adjustments are carried out. Target ranges and target values are therefore used for process and population control.

5, 6 und 7 veranschaulichen verschiedene Zielbereiche 80 für eine Optimierung. Es werden beispielhaft und schematisch jeweils in Koordinatensystemen die Werte der Zustandsparameter b1, b2, bN-1 und bN auf der y-Achse in Abhängigkeit von den Koordinatenpunkten bzw. Feldpunkten entlang der x-Achse graphisch dargestellt. Gemäß 5 werden nur für Werte bei einzelnen Koordinatenpunkten Zielbereiche 80 festgelegt. Für b1 und b2 werden jeweils bei zwei Werten Zielbereiche 80 festgelegt und für bN-1 und bN nur bei einem Wert. Allgemein können für einen Zustandsparameter Zielbereiche für einen oder mehrere Werte individuell festgelegt werden. Dabei können gleiche oder unterschiedliche Zielbereiche 80 ausgewählt werden. Die Anzahl und Größe der Zielbereiche 80 für Zustandswerte kann bei verschiedenen Zustandsparametern unterschiedlich festgelegt werden. 5 , 6 and 7 12 illustrate different target areas 80 for optimization. The values of the state parameters b 1 , b 2 , b N-1 and b N on the y-axis are shown graphically in coordinate systems as a function of the coordinate points or field points along the x-axis. According to 5 target ranges 80 are set only for values at single coordinate points. Target ranges 80 are set at two values each for b 1 and b 2 and at only one value for b N-1 and b N . In general, target ranges for one or more values can be specified individually for a status parameter. The same or different target areas 80 can be selected. The number and size of the target areas 80 for state values can be specified differently for different state parameters.

Nach 6 werden für die Werte von Zustandsparametern bei allen Koordinatenpunkten der gleiche konstante Zielbereich 80 verwendet. Dabei können wie in 6 für alle Zustandsparameter b1 bis bN der gleiche konstante Zielbereich bzw. Zielkorridor für alle Werte definiert werden. Alternativ können auch unterschiedlich große konstante Zielbereiche für verschiedene Zustandsparameter festgelegt werden.To 6 the same constant target range 80 is used for the values of state parameters at all coordinate points. As in 6 the same constant target range or target corridor can be defined for all values for all state parameters b 1 to b N . Alternatively, constant target ranges of different sizes can also be defined for different state parameters.

Und schließlich werden gemäß 7 für alle Koordinatenpunkte eines Zustandsparameters individuelle Zielbereiche 80 festgelegt. Die Grenzen sj min und sjmax stellen somit Funktionen von den Koordinatenpunkten dar. Die Grenzen können beispielsweise Stufenfunktionen oder andere Funktionen mit Sprüngen, Funktionen mit einem oder mehreren Knickpunkten, wie für b1, oder glatte bzw. differenzierbare Funktionen, wie für b2, darstellen. Dabei können die Grenzen sj min und sjmax von diesen Zielbereichen, im Folgenden auch Zielkorridore genannt, parallel bzw. äquidistant zueinander verlaufen, wie für b1, b2 und bN-1, oder für verschiedene Koordinatenpunkte unterschiedlich breite Zielbereiche verwendet werden, siehe den Zielkorridor für bN in 7. Weiterhin werden nur für einen, für mehrere oder für alle Zustandsparameter solche Zielkorridore festgelegt. Die Zielkorridore sind ferner für alle Zustandsparameter individuell unterschiedlich definiert, wie z.B. in 7, oder es werden gleiche Zielkorridore für mehrere oder alle Zustandsparameter verwendet. Ausführungsbeispiele der Justieranlage 10, der Steuerungsvorrichtung 14 und des Verfahrens 60 sind dazu konfiguriert, einen der oben beschriebenen Zielbereiche oder eine beliebige Kombination dieser Zielbereiche bei einer Optimierung zu verwenden.And finally, according to 7 individual target areas 80 defined for all coordinate points of a state parameter. The limits s j min and sj max thus represent functions of the coordinate points. The limits can, for example, be step functions or other functions with jumps, functions with one or more break points, as for b 1 , or smooth or differentiable functions, as for b 2 , represent. The limits s j min and s j max of these target areas, hereinafter also called target corridors, can run parallel or equidistant to one another, as for b 1 , b 2 and b N-1 , or target areas of different widths can be used for different coordinate points, see the target corridor for b N in 7 . Furthermore, such target corridors are set for only one, for several or for all status parameters. The target corridors are also individually defined differently for all status parameters, such as in 7 , or the same target corridors are used for several or all status parameters. Embodiments of the adjustment system 10, the control device 14 and the method 60 are configured to use one of the target areas described above or any combination of these target areas in an optimization.

In 5, 6 und 7 veranschaulichen Pfeile 92 die Anpassung 76 der Gewichtungsfaktoren aj vor einer weiteren Optimierung 68. Die Anpassung berücksichtigt in diesen Ausführungsbeispielen den Abstand der Werte eines Zustandsparameters von der Mitte des jeweiligen Zielbereichs, welcher als gestrichelte Linie 94 dargestellt wird. Die Zielbereichsmitte s j wird beispielsweise als arithmetisches Mittel s j = (sj min + sj max)/2 bestimmt. Eine Anpassung 76 der Gewichtungsfaktoren aj erfolgt vor jeder iterativen Optimierung 68, unabhängig davon, ob die Werte im Zielbereich 80 liegen oder nicht. Eine solche erzwungene Anpassung und Optimierungs-Iteration für Zustandsparameter, deren Werte außerhalb der jeweiligen Zielbereiche, aber auch für Zustandsparameter, deren Werte innerhalb der jeweiligen Zielbereiche liegen, wird in 5, 6 und 7 durch Pfeile 92 bei den Werten für jeden Koordinatenpunkt verdeutlicht. In alternativen Ausführungsbeispielen wird anstelle des Abstands zum Mittelwert ein Abstand zu einem anderen Wert innerhalb des Zielbereichs bei der Anpassung der Gewichtungsfaktoren berücksichtigt.In 5 , 6 and 7 Arrows 92 illustrate the adjustment 76 of the weighting factors a j prior to a further optimization 68. In these exemplary embodiments, the adjustment takes into account the distance between the values of a state parameter and the center of the respective target area, which is shown as a dashed line 94. The center of the target area s For example, j is taken as the arithmetic mean s j = (s j min + s j max )/2. An adaptation 76 of the weighting factors a j takes place before each iterative optimization 68, regardless of whether the values are in the target range 80 or not. Such a forced adjustment and optimization iteration for state parameters whose values are outside the respective target ranges, but also for state parameters whose values are within the respective target ranges, is 5 , 6 and 7 indicated by arrows 92 at the values for each coordinate point. In alternative exemplary embodiments, instead of the distance to the mean value, a distance to another value within the target range is taken into account when adjusting the weighting factors.

8 und 9 veranschaulichen alternative Anpassungen von Gewichtungsfaktoren aj. Wiederum sind beispielhaft und schematisch die Werte der Zustandsparameter b1, b2, bN-1 und bN in Koordinatensystemen abhängig von den Koordinatenpunkten bzw. Feldpunkten der x-Achse graphisch dargestellt. Gemäß 8 erfolgt eine Anpassung von Gewichtungsfaktoren aj nur bei Zustandsparametern, bei denen Werte außerhalb des Zielbereichs 80 liegen. In 8 sind dieses exemplarisch die Zustandsparameter b2 und bN-1, siehe Pfeile 92. Es werden somit vor einer iterativen Optimierung die Gewichtungsfaktoren a2 und aN-1 angepasst. Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 wird bei einer Anpassung der Abstand zur nächsten Grenze sj min oder sjmax berücksichtigt. Als Beispiel skaliert die Anpassung von a2 mit der Abweichung von sjmax und die Anpassung von aN-1 mit der Abweichung von sj min. Die Anpassung gemäß 9 entspricht der selektiven Anpassung nach 8 bis auf den Unterschied, dass bei der Anpassung der Abstand zur entfernteren Grenze sj min oder sjmax berücksichtigt wird. Beispielsweise skaliert nun die Anpassung von a2 mit der Abweichung von sj min und die Anpassung von aN-1 mit der Abweichung von sj max, siehe Pfeile 92. In anderen Ausführungsbeispielen kann eine Berücksichtigung des Abstands von der Mitte des Zielbereichs oder von anderen Werten innerhalb des Zielbereichs selektiv für die Zustandsparameter erfolgen, deren Werte außerhalb des zugehörigen Zielbereichs liegen. 8th and 9 illustrate alternative adjustments of weighting factors a j . Again, the values of the state parameters b 1 , b 2 , b N−1 and b N are shown graphically in coordinate systems as a function of the coordinate points or field points of the x-axis by way of example and schematically. According to 8th an adjustment of weighting factors a j takes place only in the case of state parameters for which values lie outside the target range 80 . In 8th these are, for example, the state parameters b 2 and b N-1 , see arrows 92. The weighting factors a 2 and a N-1 are thus adjusted before an iterative optimization. According to the embodiment 8th the distance to the next limit s j min or s j max is taken into account in an adjustment. As an example, fitting a 2 scales with the deviation from sj max and fitting a N-1 scales with the deviation from s j min . The adjustment according to 9 corresponds to the selective adjustment after 8th except for the difference that the adjustment takes into account the distance to the more distant limit s j min or s j max . For example, the adjustment of a 2 now scales with the deviation from s j min and the adjustment of a N-1 with the deviation from s j max , see arrows 92. In other exemplary embodiments, consideration of the distance from the center of the target area or from other values within the target range are selective for the state parameters whose values are outside the associated target range.

Bei allen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen kann zusätzlich eine Dämpfung für den Gewichtungsfaktor bei der Optimierung der Gütefunktion vorgesehen sein. Mit einer solchen Dämpfung werden zu starke Änderungen des Gewichtungsfaktors und dadurch bedingte Aufschaukeleffekte verhindert. Die Dämpfung erfolgt beispielsweise mittels eines globalen zusätzlichen Faktors, einer Limitierung des Wertebereichs eines Gewichtungsfaktors, einer Dämpfung proportional zur Änderungsrate eines Gewichtungsfaktors zwischen zwei Iterationen der Optimierung, einer Dämpfung proportional zur Änderungsrate eines Zustandsparameters zwischen zwei Iterationen der Optimierung oder einer beliebigen Kombination dieser Dämpfungen.In all of the exemplary embodiments described here, damping for the weighting factor can also be provided when optimizing the quality function. With such a damping, excessive changes in the weighting factor and the resulting build-up effects are prevented. Damping is done, for example, by means of a global additional factor, a limitation of the value range of a weighting factor, damping proportional to the rate of change of a weighting factor between two iterations of optimization, damping proportional to the rate of change of a state parameter between two iterations of optimization, or any combination of these dampings.

10 zeigt eine Optimierung mit einem Vorhalt für Werte von Zustandsparametern gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dazu werden zur Veranschaulichung in 10 die Werte eines Zustandsparameters bj und des zughörigen Zielbereichs zu vier aufeinander folgenden Zeitpunkten I bis IV in Koordinatensystemen dargestellt. Auch hier werden die Koordinatenpunkte bzw. Feldpunkte auf der x-Achse aufgetragen. Koordinatensystem I zeigt die Zustandswerte vor einer Optimierung. Der Zielbereich 80 liegt im negativen Bereich und alle Werte des Zustandsparameters sind außerhalb des Zielbereichs. Von diesen Werten und dem Zielbereich wird z.B. der jeweilige Mittelwert s j des Zielbereichs, dargestellt als gestrichelte Linie 94, als Vorhalt abgezogen. Das Ergebnis wird in Koordinatensystem II dargestellt. Der Mittelwert des Zielbereichs 80 liegt nun bei null und die Werte des Zustandsparameters bj sind entsprechend nach oben verschoben. Der um Null zentrierte Zielbereich 80 erleichtert die nun durchgeführte Optimierung. Im Koordinatensystem III wird das Ergebnis der Optimierung dargestellt. Alle Werte des Zustandsparameters liegen nun im Zielbereich. Durch anschließende Addition des Vorhalts zu den Werten und dem Zielbereich ergibt sich das in Koordinatensystem IV dargestellte Endergebnis. 10 shows an optimization with a lead for values of state parameters according to a further embodiment. To illustrate this, in 10 the values of a state parameter b j and the associated target area are shown in coordinate systems at four consecutive points in time I to IV. Here, too, the coordinate points or field points are plotted on the x-axis. Coordinate system I shows the state values before optimization. The target range 80 is in the negative range and all values of the state parameter are outside the target range. From these values and the target range, for example, the respective mean value s j of the target area, shown as dashed line 94, subtracted as a lead. The result is shown in coordinate system II. The mean of the target area 80 is now at zero and the values of the state parameter b j are shifted upwards accordingly. The target area 80 centered around zero facilitates the optimization now carried out. The result of the optimization is shown in coordinate system III. All values of the state parameter are now within the target range. The end result shown in coordinate system IV results from the subsequent addition of the lead to the values and the target range.

In 11 wird ein weiteres Beispiel für eine Optimierung mit einem Vorhalt gezeigt. Im Koordinatensystem I werden die Werte eines Zustandsparameters bj über diskrete Feldpunkte oder Koordinatenpunkte aufgetragen. Einige Werte liegen außerhalb des Zielbereichs 80 mit nicht konstanten Grenzen sj min und sj max. Diese Grenzen können, wie oben beschrieben, einen beliebig geformten Verlauf einnehmen. Die Pfeile 92 deuten an, dass eine Anpassung des Gewichtungsfaktors aj mit dem Abstand von der Mitte s j des Zielbereichs skaliert werden soll. Zur Vereinfachung der Optimierung erfolgt vorher eine Subtraktion der jeweiligen Zielbereichsmitte s j als Vorhalt von den Werten des Zustandsparameters und dem Zielbereich 80. Das Ergebnis dieser Subtraktion wird im Koordinatensystem II aufgezeigt. Der Zielbereich liegt nun symmetrisch um Null und der Verlauf der Werte des Zustandsparameters hat sich entsprechend geändert. Die jeweiligen Abstände, Pfeile 82, zur Zielbereichsmitte sind aber gleich geblieben. Die Anpassung des Gewichtsfaktors aj wird durch den Vorhalt nicht verändert. Die Optimierung lässt sich aber wesentlich einfacher und in kürzerer Zeit durchführen. Nach der Optimierung erfolgt wiederum eine Addition des Vorhalts auf die ermittelten Werte der Zustandsparameter.In 11 another example of optimization with a lead is shown. In the coordinate system I, the values of a state parameter b j are plotted over discrete field points or coordinate points. Some values are outside the target range 80 with non-constant limits s j min and s j max . As described above, these limits can take any shape. The arrows 92 indicate that an adjustment of the weighting factor a j with the distance from the center s j of the target area is to be scaled. To simplify the optimization, the center of the respective target area is subtracted beforehand s j as an offset from the values of the state parameter and the target range 80. The result of this subtraction is shown in coordinate system II. The target range is now symmetrical around zero and the course of the values of the state parameter has changed accordingly. However, the respective distances, arrows 82, from the middle of the target area have remained the same. The adaptation of the weighting factor a j is not changed by the derivative action. However, the optimization can be carried out much more easily and in less time. After the optimization, the derivative action is again added to the determined values of the state parameters.

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 embodiment variants is to be understood as an example. The disclosure thus made will enable those skilled in the art to understand the present invention and the advantages attendant thereto, while also encompassing variations and modifications to the described structures and methods that would become apparent to those skilled in the art. Therefore, all such alterations and modifications insofar as they come within the scope of the invention as defined in the appended claims, and equivalents, are intended to be covered by the protection of the claims.

Bezugszeichenlistereference list

1010
Justieranlageadjustment system
1212
Messvorrichtungmeasuring device
1414
Steuerungsvorrichtungcontrol device
1616
Projektionsobjektivprojection lens
1818
Beleuchtungseinrichtunglighting device
2020
Messstrahlungmeasuring radiation
2222
Messmaskemeasurement mask
2424
Objektebeneobject level
2626
Sensorelementsensor element
2828
Bildebenepicture plane
3030
Detektordetector
3232
Auswerteeinrichtungevaluation device
3434
Zustandscharakterisierungstate characterization
3636
Nachbearbeitungseinrichtungpost-processing facility
3838
Stellwegbefehl in Form einer StellwegvariablenTravel command in the form of a travel variable
4040
Kippachsetilt axis
4242
Grenzwerte ZielbereicheLimits target areas
4444
Gewichtungsfaktorenweighting factors
4646
Optimierungsmoduloptimization module
4848
Wertbestimmungsmodulvalue determination module
5050
Vergleichsmodulcomparison module
5252
Anpassungsmodulcustomization module
6060
Verfahren zum Steuern eines ManipulatorsMethod of controlling a manipulator
6262
MessungMeasurement
6464
Bereitstellung MesswerteProvision of measured values
6666
Bereitstellung Zielbereiche und GewichtungsfaktorenProvision of target ranges and weighting factors
6868
Ausführen OptimierungRun optimization
7070
Ermitteln von Werten der Zustandsparameterdetermining values of the state parameters
7272
Vergleichen mit ZielbereichenCompare to target areas
7474
Einstellen StellwegAdjust travel
7676
Anpassen GewichtungsfaktorenAdjust weighting factors
8080
Zielbereichetarget areas
8282
Streuung Zustandsparameterwerte ohne ZielbereichScatter of state parameter values without target range
8484
Streuung Zustandsparameterwerte mit ZielbereichScatter of state parameter values with target range
8686
Maximum ohne ZielbereichMaximum with no target range
8888
Verschiebung Maximumdisplacement maximum
9090
Maximum mit ZielbereichMaximum with target range
9292
Pfeile GewichtungsänderungArrows weight change
9494
Zielbereichsmittecenter of target area
E1 - E4E1 - E4
optische Elementeoptical elements
M1 - M4M1 - M4
Manipulatorenmanipulators
xixi
Stellwege für ManipulatorenTravel for manipulators
Stellweg für Korrekturasphären-NachbearbeitungseinrichtungTravel for correction asphere post-processing device
bjbj
Zustandsparameter als Bildfehler (Zernike-Koeffizenten)State parameters as image errors (Zernike coefficients)
sjsj
Grenzwert ZielbereichTarget range limit
ajaj
Gewichtungsfaktorweight factor
sjmaxsjmax
obere Grenze Zielbereichupper limit of target range
sjminsjmin
untere Grenze Zielbereichlower limit of target range
sjsj
Mitte des Zielbereichscenter of target area
+Sj+Sj
obere Grenze des zulässigen Wertebereichs Zustandsparameterupper limit of the permissible range of values for status parameters
-Sj-Sj
untere Grenze des zulässigen Wertebereichs Zustandsparameterlower limit of the permissible range of values for status parameters

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • WO 2010/034674 A1 [0006]WO 2010/034674 A1 [0006]
  • DE 102015206448 A1 [0006, 0010, 0065]DE 102015206448 A1 [0006, 0010, 0065]
  • DE 102019200218 B3 [0006]DE 102019200218 B3 [0006]
  • DE 102019200218 A1 [0010]DE 102019200218 A1 [0010]
  • US 2013/0188246 A1 [0041]US 2013/0188246 A1 [0041]

Claims (15)

Steuerungsvorrichtung (14) zur Steuerung mindestens eines Manipulators (M1-M4, 36) zur Veränderung eines Parameters eines Projektionsobjektivs (16) für die Mikrolithographie durch Generierung einer Vorgabe für eine Stellwegvariable (38), welche eine mittels des Manipulators (M1-M4, 36) vorzunehmende Veränderung des Parameters entlang eines Stellwegs (xi) definiert, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, aus einer mehrere Zustandsparameter (bj) umfassenden Zustandscharakterisierung (34) des Projektionsobjektivs (16) die Vorgabe durch mindestens einmaliges Ausführen eines Optimierungsalgorithmus zur Optimierung einer Gütefunktion zu generieren, wobei die Gütefunktion mindestens einen Bestrafungsterm umfasst, welcher einen Grenzwert (sj) eines Zielbereichs (80) für einen der Zustandsparameter (bj) sowie einen Gewichtungsfaktor (aj) für den Grenzwert aufweist, wobei der Zielbereich (80) innerhalb eines zulässigen Wertebereichs des Zustandsparameters (bj) liegt, und wobei die Steuerungsvorrichtung weiterhin dazu konfiguriert ist, nach einer ersten Ausführung des Optimierungsalgorithmus den mittels des Optimierungsergebnisses erzielten Wert des Zustandsparameters zu ermitteln und mit dem Grenzwert (sj) zu vergleichen, sowie für den Fall, dass der ermittelte Wert des Zustandsparameters außerhalb des Zielbereichs (80) liegt, den Gewichtungsfaktor (aj) zu verändern und den Optimierungsalgorithmus abermals auszuführen.Control device (14) for controlling at least one manipulator (M1-M4, 36) for changing a parameter of a projection lens (16) for microlithography by generating a specification for a travel variable (38) which, by means of the manipulator (M1-M4, 36 ) defines the change to be made in the parameter along a travel (x i ), the control device being configured to calculate the specification from a state characterization (34) of the projection lens (16) comprising a plurality of state parameters (b j ) by at least once executing an optimization algorithm for optimizing a To generate a quality function, the quality function comprising at least one penalty term, which has a limit value (s j ) of a target range (80) for one of the state parameters (b j ) and a weighting factor (a j ) for the limit value, the target range (80) is within a permissible value range of the state parameter (b j ), and wherein the control device is further configured, after a first execution of the optimization algorithm, to determine the value of the state parameter achieved by means of the optimization result and to compare it with the limit value (s j ), and in the event that the determined value of the state parameter is outside the target range (80) is to change the weighting factor (a j ) and run the optimization algorithm again. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Bestrafungsterm einen Quotienten enthält, dessen Nenner den Grenzwert (sj) des Zielbereichs (80) für einen der Zustandsparameter (bj) sowie den Gewichtungsfaktor (aj) für den Grenzwert aufweist.control device claim 1 , in which the penalty term contains a quotient whose denominator has the limit value (s j ) of the target area (80) for one of the state parameters (b j ) and the weighting factor (a j ) for the limit value. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher der Quotient die Basis einer Potenz mit einem geradzahligen Exponenten bildet.control device claim 2 , where the quotient is the base of a power with an even exponent. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher der Zähler des Quotienten den Zustandsparameter (bj) in Form eines Bildfehlers des Projektionsobjektivs (16) enthält.control device claim 2 or 3 , in which the numerator of the quotient contains the state parameter (b j ) in the form of an image error of the projection lens (16). Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, welche zur Steuerung mehrerer Manipulatoren (M1-M4, 36) konfiguriert ist, die Zustandsparameter (bj) einen Zustandsvektor bilden und der Zähler des Quotienten eine Sensitivitätsmatrix umfasst, welche einen Zusammenhang zwischen den Stellwegen (xi) der Manipulatoren (M1-M4, 36) und dem Zustandsvektor definiert.Control device according to one of claims 2 until 4 , which is configured to control a plurality of manipulators (M1-M4, 36), the state parameters (b j ) form a state vector and the numerator of the quotient includes a sensitivity matrix which shows a relationship between the travels (x i ) of the manipulators (M1-M4 , 36) and the state vector. Steuerungsvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, bei der abermaligen Ausführung des Optimierungsalgorithmus die bei der vorherigen Ausführung des Optimierungsalgorithmus ermittelte Vorgabe für die Stellwegvariable (38) als Startwert zu verwenden.Control device according to one of the preceding claims, wherein the control device is configured to use the specification for the travel variable (38) determined during the previous execution of the optimization algorithm as the starting value when the optimization algorithm is executed again. Steuerungsvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, den Optimierungsalgorithmus solange mit verändertem Gewichtungsfaktor (aj) zu wiederholen, bis der ermittelte Wert des Zustandsparameters innerhalb des Zielbereichs (80) liegt.Control device according to one of the preceding claims, wherein the control device is configured to repeat the optimization algorithm with a changed weighting factor (a j ) until the determined value of the state parameter is within the target range (80). Steuerungsvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei bei der Veränderung des Gewichtungsfaktors (aj) eine Abweichung des ermittelten Werts des Zustandsparameters vom Grenzwert (sj) berücksichtigt wird.Control device according to one of the preceding claims, wherein when changing the weighting factor (a j ) a deviation of the determined value of the state parameter from the limit value (s j ) is taken into account. Steuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einer Veränderung des Gewichtungsfaktors (aj) die zum ermittelten Wert des Zustandsparameters nähere Grenze des Zielbereichs (80), die zum ermittelten Wert des Zustandsparameters entferntere Grenze des Zielbereichs (80) oder der Mittelwert des Zielbereichs (80) berücksichtigt wird.Control device according to one of the preceding claims, wherein when the weighting factor (a j ) changes, the limit of the target range (80) that is closer to the determined value of the state parameter, the limit of the target range (80) that is further away from the determined value of the state parameter, or the mean value of the target range ( 80) is taken into account. Steuerungsvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei nur für bestimmte einzelne Koordinatenpunkte eines Zustandsparameters (bj) jeweils ein Zielbereich (80) vorgegeben wird.Control device according to one of the preceding claims, in which a target area (80) is specified only for specific individual coordinate points of a state parameter (b j ). Steuerungsvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei für alle Koordinatenpunkte eines Zustandsparameters (bj) individuelle Zielbereiche (80) vorgegeben werden.Control device according to one of the preceding claims, wherein individual target areas (80) are specified for all coordinate points of a state parameter (b j ). Steuerungsvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert, eine Dämpfung für den Gewichtungsfaktor (aj) bei der Optimierung der Gütefunktion zu berücksichtigen.Controller according to one of the preceding claims, wherein the controller is configured to take into account an attenuation for the weighting factor (a j ) in the optimization of the merit function. Steuerungsvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert, vor einer Optimierung der Gütefunktion einen Vorhalt von einem Zustandsparameter (bj) zu subtrahieren und nach der Optimierung den Vorhalt wieder zu addieren.Control device according to one of the preceding claims, wherein the control device is configured to subtract a lead from a state parameter (b j ) before an optimization of the quality function and to add the lead again after the optimization. Justieranlage (10) zur Justierung eines Projektionsobjektivs (16) für die Mikrolithographie durch Veränderung eines Parameters des Projektionsobjektivs (16) mittels mindestens eines Manipulators (M1-M4, 36), wobei die Justieranlage umfasst: - eine Messvorrichtung (12) zur Ermittlung der Zustandscharakterisierung (34) des Projektionsobjektivs (16), sowie - eine Steuerungsvorrichtung (14) nach einem der vorausgehenden Ansprüche zur Generierung einer Vorgabe für eine Stellwegvariable (x), welche eine mittels des Manipulators (M1-M4, 36) vorzunehmende Veränderung des Parameters definiert.Adjustment system (10) for adjusting a projection objective (16) for microlithography by changing a parameter of the projection objective (16) using at least one manipulator (M1-M4, 36), the adjustment system comprising: - a measuring device (12) for determining the state characterization (34) of the projection lens (16), and - a control device (14) according to one of the preceding claims for generating a specification for a travel variable (x), which is a means of the manipulator (M1- M4, 36) defined change of the parameter to be carried out. Verfahren (60) zum Steuern mindestens eines Manipulators (M1-M4, 36) zur Veränderung eines Parameters eines Projektionsobjektivs (16) für die Mikrolithographie mit den Schritten: - Generieren einer Vorgabe für eine Stellwegvariable (x), welche eine mittels des Manipulators (M1-M4, 36) vorzunehmende Veränderung des Parameters entlang eines Stellwegs (xi) definiert, aus einer mehrere Zustandsparameter umfassenden Zustandscharakterisierung (34) des Projektionsobjektivs (16) durch mindestens einmaliges Ausführen (68) eines Optimierungsalgorithmus zur Optimierung einer Gütefunktion, wobei die Gütefunktion mindestens einen Bestrafungsterm umfasst, welcher einen Grenzwert (sj) eines Zielbereichs (80) für einen der Zustandsparameter (bj) sowie einen Gewichtungsfaktor (aj) für den Grenzwert aufweist, und wobei der Zielbereich (80) innerhalb eines zulässigen Wertebereichs des Zustandsparameters (bj) liegt, - Ermitteln (70) des Werts des Zustandsparameters basierend auf dem Optimierungsergebnis nach einer Ausführung des Optimierungsalgorithmus, - Vergleichen (72) des ermittelten Werts des Zustandsparameters mit dem Grenzwert (sj), sowie - falls der ermittelte Wert des Zustandsparameters außerhalb des Zielbereichs (80) liegt, Verändern (76) des Gewichtungsfaktors (aj) und erneutes Ausführen (68) des Optimierungsalgorithmus.Method (60) for controlling at least one manipulator (M1-M4, 36) for changing a parameter of a projection lens (16) for microlithography, with the steps: - generating a specification for a travel variable (x), which is set by means of the manipulator (M1 -M4, 36) defines the change to be made in the parameter along a travel (x i ) from a state characterization (34) of the projection lens (16) comprising a plurality of state parameters by at least once executing (68) an optimization algorithm for optimizing a quality function, the quality function being at least comprises a penalty term which has a limit value (s j ) of a target range (80) for one of the state parameters (b j ) and a weighting factor (a j ) for the limit value, and wherein the target range (80) is within an allowable value range of the state parameter ( b j ) lies, - determining (70) the value of the state parameter based on the optimization result after executing the optimization algorithm, - comparing (72) the determined value of the state parameter with the limit value (s j ), and - if the determined value of the state parameter is outside the target range (80), changing (76) the weighting factor (a j ) and rerun (68) the optimization algorithm.
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