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DE102023128365A1 - Method and control device for controlling a position of a substrate holder of a lithography system, positioning system and lithography system - Google Patents

Method and control device for controlling a position of a substrate holder of a lithography system, positioning system and lithography system Download PDF

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DE102023128365A1
DE102023128365A1 DE102023128365.0A DE102023128365A DE102023128365A1 DE 102023128365 A1 DE102023128365 A1 DE 102023128365A1 DE 102023128365 A DE102023128365 A DE 102023128365A DE 102023128365 A1 DE102023128365 A1 DE 102023128365A1
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DE
Germany
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lithography system
liquid
substrate holder
substrate
pressure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102023128365.0A
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German (de)
Inventor
Stefan Hembacher
Yim-Bun Patrick Kwan
Marc Wilhelmus Maria Van Der Wijst
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
ASML Netherlands BV
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
ASML Netherlands BV
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.)
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Publication date
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Priority to DE102023128365.0A priority Critical patent/DE102023128365A1/en
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Abstract

Verfahren zum Steuern einer Position (r) eines Substrathalters (202) einer Lithographieanlage (1), wobei die Lithographieanlage (1) dazu eingerichtet ist, ein Bild (400) einer Maske (7) auf einem auf dem Substrathalter (202) angeordneten Substrat (204) abzubilden, mit den Schritten:
a) Empfangen (S2) eines oder mehrerer Druckwerte (w) einer Flüssigkeit (304) in einer Flüssigkeitsleitung (306) der Lithographieanlage (1), wobei die Flüssigkeitsleitung (306) zum Temperieren einer positionssensitiven Komponente (108) der Lithographieanlage (1) eingerichtet ist,
b) Ermitteln (S3) einer Stellgröße (u) basierend auf dem einen oder den mehreren empfangenen Druckwerten (w) und einer vorermittelten Funktion (G) des Druckes (P) der Flüssigkeit (304) in Abhängigkeit eines Abbildungsfehlers (F) der Lithographieanlage (1) am Ort des Substrats (204), und
c) Ansteuern (S4) einer Aktoreinrichtung (206) zum Positionieren des Substrathalters (202) basierend auf der Stellgröße (u).

Figure DE102023128365A1_0000
Method for controlling a position (r) of a substrate holder (202) of a lithography system (1), wherein the lithography system (1) is designed to image an image (400) of a mask (7) on a substrate (204) arranged on the substrate holder (202), comprising the steps:
a) receiving (S2) one or more pressure values (w) of a liquid (304) in a liquid line (306) of the lithography system (1), wherein the liquid line (306) is configured to control the temperature of a position-sensitive component (108) of the lithography system (1),
b) determining (S3) a control variable (u) based on the one or more received pressure values (w) and a pre-determined function (G) of the pressure (P) of the liquid (304) as a function of an imaging error (F) of the lithography system (1) at the location of the substrate (204), and
c) controlling (S4) an actuator device (206) for positioning the substrate holder (202) based on the manipulated variable (u).
Figure DE102023128365A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Position eines Substrathalters einer Lithographieanlage, ein Positioniersystem zum Positionieren eines Substrathalters und eine Lithographieanlage mit einer derartigen Steuervorrichtung oder einem derartigen Positioniersystem.The present invention relates to a method and a control device for controlling a position of a substrate holder of a lithography system, a positioning system for positioning a substrate holder and a lithography system with such a control device or such a positioning system.

Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.Microlithography is used to produce microstructured components, such as integrated circuits. The microlithography process is carried out using a lithography system that has an illumination system and a projection system. The image of a mask (reticle) illuminated by the illumination system is projected by the projection system onto a substrate, such as a silicon wafer, that is coated with a light-sensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection system in order to transfer the mask structure onto the light-sensitive coating of the substrate.

Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Da die meisten Materialien Licht dieser Wellenlänge absorbieren, müssen bei solchen EUV-Lithographieanlagen reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.Driven by the pursuit of ever smaller structures in the manufacture of integrated circuits, EUV lithography systems are currently being developed that use light with a wavelength in the range of 0.1 nm to 30 nm, in particular 13.5 nm. Since most materials absorb light of this wavelength, such EUV lithography systems must use reflective optics, i.e. mirrors, instead of - as previously - refractive optics, i.e. lenses.

Die Anforderungen an die Genauigkeit und Präzision der Abbildungseigenschaften von Lithographieanlagen steigen ständig an. Aus dynamischer Sicht gilt es im Zuge dessen den Einfluss von Störeinträgen auf die Bewegung verschiedener Bauteile der Lithographieanlage zu minimieren. Beispielsweise ist eine sehr genaue Positionierung von optischen Komponenten, insbesondere Spiegeln, und mechanischen Komponenten, insbesondere Sensorrahmen, der Lithographieanlage erforderlich. Dynamische Störanregungen von optischen und mechanischen Komponenten können zum Beispiel durch die Bewegung anderer Bauteile der Lithographieanlage erzeugt werden. Weiterhin ist es aufgrund steigender thermischer Anforderungen erforderlich, optische und mechanische Komponenten der Lithographieanlage, insbesondere Spiegel und Sensorrahmen, zu kühlen. Zur Kühlung ist eine Kühlvorrichtung mit Kühlleitungen notwendig, durch welche eine Kühlflüssigkeit zur zu kühlenden Komponente transportiert wird. Dies führt zu einer weiteren Quelle für dynamische Störanregungen in Form von akustischen Störungen. Akustische Störungen werden beispielsweise als Longitudinalwellen durch die Kühlflüssigkeiten in den Kühlleitungen zur zu kühlenden Komponente übertragen.The requirements for the accuracy and precision of the imaging properties of lithography systems are constantly increasing. From a dynamic point of view, it is therefore important to minimize the influence of interference on the movement of various components of the lithography system. For example, very precise positioning of optical components, in particular mirrors, and mechanical components, in particular sensor frames, of the lithography system is required. Dynamic interference from optical and mechanical components can be generated, for example, by the movement of other components of the lithography system. Furthermore, due to increasing thermal requirements, it is necessary to cool optical and mechanical components of the lithography system, in particular mirrors and sensor frames. For cooling, a cooling device with cooling lines is required, through which a coolant is transported to the component to be cooled. This leads to another source of dynamic interference in the form of acoustic interference. Acoustic interference is transmitted, for example, as longitudinal waves through the coolants in the cooling lines to the component to be cooled.

Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Lithographieanlage bereitzustellen.Against this background, it is an object of the present invention to provide an improved method for operating a lithography system.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Steuern einer Position eines Substrathalters einer Lithographieanlage vorgeschlagen. Die Lithographieanlage ist dazu eingerichtet, ein Bild einer Maske auf einem auf dem Substrathalter angeordneten Substrat abzubilden. Außerdem umfasst das Verfahren die Schritte:

  1. a) Empfangen eines oder mehrerer Druckwerte einer Flüssigkeit in einer Flüssigkeitsleitung der Lithographieanlage, wobei die Flüssigkeitsleitung zum Temperieren einer positionssensitiven Komponente der Lithographieanlage eingerichtet ist,
  2. b) Ermitteln einer Stellgröße basierend auf dem einen oder den mehreren empfangenen Druckwerten und einer vorermittelten Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit eines Abbildungsfehlers der Lithographieanlage am Ort des Substrats, und
  3. c) Ansteuern einer Aktoreinrichtung zum Positionieren des Substrathalters basierend auf der Stellgröße.
According to a first aspect, a method for controlling a position of a substrate holder of a lithography system is proposed. The lithography system is designed to image an image of a mask on a substrate arranged on the substrate holder. The method also comprises the steps:
  1. a) receiving one or more pressure values of a liquid in a liquid line of the lithography system, wherein the liquid line is configured to control the temperature of a position-sensitive component of the lithography system,
  2. b) determining a control variable based on the one or more received pressure values and a pre-determined function of the pressure of the liquid as a function of an imaging error of the lithography system at the location of the substrate, and
  3. c) Controlling an actuator device for positioning the substrate holder based on the manipulated variable.

Treten Druckschwankungen der Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung auf, welche zum Temperieren (z. B. Kühlen) der positionssensitiven Komponente dient, so kann die Position der positionssensitiven Komponente durch akustische Störanregungen in unerwünschter Weise verändert werden. Dies führt zu einem Abbildungsfehler beim Abbilden der Maske (z. B. Lithographiemaske) auf dem Substrat. Durch Steuern der Position des Substrathalters in Abhängigkeit gemessener momentaner Druckwerte der Kühlflüssigkeit in der Kühlleitung kann der Abbildungsfehler zumindest teilweise kompensiert werden.If pressure fluctuations occur in the liquid in the liquid line used to temper (e.g. cool) the position-sensitive component, the position of the position-sensitive component can be changed in an undesirable way by acoustic interference. This leads to an imaging error when imaging the mask (e.g. lithography mask) on the substrate. The imaging error can be at least partially compensated by controlling the position of the substrate holder depending on measured instantaneous pressure values of the cooling liquid in the cooling line.

Die Lithographieanlage ist zum Beispiel eine EUV- oder eine DUV-Lithographieanlage. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm. Weiterhin steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.The lithography system is, for example, an EUV or a DUV lithography system. EUV stands for "extreme ultraviolet" (EUV) and describes a wavelength of the working light in the range of 0.1 nm to 30 nm, in particular 13.5 nm. DUV also stands for "deep ultraviolet" (DUV) and describes a wavelength of the working light between 30 nm and 250 nm.

Die EUV- oder DUV-Lithographieanlage umfasst ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem. Insbesondere wird mit der EUV- oder DUV-Lithographieanlage das Bild der mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Wafer und/oder Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.The EUV or DUV lithography system includes an illumination system and a projection system. In particular, the EUV or DUV lithography system projects the image of the mask (reticle) illuminated by means of the illumination system by means of the projection system onto a substrate coated with a light-sensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection system, for example a wafer and/or silicon wafer, in order to transfer the mask structure to the light-sensitive coating of the substrate.

Die Lithographieanlage weist beispielsweise eine Temperiervorrichtung (z. B. Kühlvorrichtung) auf, welche die Flüssigkeitsleitung zum Transportieren der Flüssigkeit zur positionssensitiven Komponente umfasst.The lithography system has, for example, a temperature control device (e.g. cooling device) which comprises the liquid line for transporting the liquid to the position-sensitive component.

Die positionssensitive Komponente der Lithographieanlage kann eine optische oder eine mechanische Komponente der Lithographieanlage, z. B. einer Projektionsoptik der Lithographieanlage, sein. Die positionssensitive Komponente ist insbesondere ein Bauteil, das im Betrieb der Lithographieanlage mit nur kleinen Toleranzen auf einer genauen Position gehalten werden muss.The position-sensitive component of the lithography system can be an optical or a mechanical component of the lithography system, e.g. a projection optics of the lithography system. The position-sensitive component is in particular a component that must be held in a precise position with only small tolerances during operation of the lithography system.

Eine Kühlvorrichtung ist beispielsweise zur Kühlung einer oder mehrerer positionssensitiver Komponenten der Lithographieanlage eingerichtet. Die Kühlvorrichtung dient insbesondere zur Vermeidung hoher Temperaturen und Temperaturschwankungen der zu kühlenden Komponente(n). Insbesondere Spiegel einer EUV-Lithographieanlage (als Beispiel einer optischen Komponente) erwärmen sich infolge einer Absorption der energiereichen EUV-Strahlung. Dadurch hervorgerufene hohe Temperaturen und Temperaturschwankungen im Spiegel und damit einhergehende thermische Verformungen des Spiegels können zu Wellenfrontaberrationen führen und damit die Abbildungseigenschaften der Spiegel beeinträchtigen. Zur Vermeidung von thermisch induzierten Deformationen werden optische Komponenten der Lithographieanlage aktiv gekühlt.A cooling device is set up, for example, to cool one or more position-sensitive components of the lithography system. The cooling device is used in particular to avoid high temperatures and temperature fluctuations of the component(s) to be cooled. In particular, mirrors of an EUV lithography system (as an example of an optical component) heat up as a result of absorption of the high-energy EUV radiation. The high temperatures and temperature fluctuations in the mirror caused by this and the associated thermal deformations of the mirror can lead to wavefront aberrations and thus impair the imaging properties of the mirrors. To avoid thermally induced deformations, optical components of the lithography system are actively cooled.

Die Kühlvorrichtung kann auch (zusätzlich oder stattdessen) zum Kühlen beispielsweise eines Sensorrahmens (als Beispiel einer positionssensitiven Komponente) dienen. Dadurch kann eine Erwärmung des Sensorrahmens durch Wärmestrahlung verhindert werden. Wärmestrahlung wird insbesondere durch von Spiegeloberflächen oder Strukturelementen absorbiertes Arbeitslicht der Lithographieanlage verursacht. Weitere Wärmequellen können beispielsweise Aktoren und Heizköpfe sein. Mithilfe der Kühlvorrichtung kann eine stabile Temperaturumgebung für den Sensorrahmen geschaffen werden. Dadurch kann eine Positionsmessung des Spiegels oder der mehreren Spiegel mit Hilfe der von dem Sensorrahmen gehaltenen Sensorvorrichtung mit einer höheren Genauigkeit durchgeführt werden.The cooling device can also be used (in addition to or instead of) cooling, for example, a sensor frame (as an example of a position-sensitive component). This can prevent the sensor frame from heating up due to thermal radiation. Thermal radiation is caused in particular by working light of the lithography system absorbed by mirror surfaces or structural elements. Other heat sources can be, for example, actuators and heating heads. The cooling device can be used to create a stable temperature environment for the sensor frame. This allows a position measurement of the mirror or the multiple mirrors to be carried out with greater accuracy using the sensor device held by the sensor frame.

Bei der Flüssigkeit handelt es sich insbesondere um eine Temperierflüssigkeit (z. B. Kühlflüssigkeit). Bei der Flüssigkeit handelt es sich zum Beispiel um Wasser.The liquid is in particular a tempering liquid (e.g. cooling liquid). The liquid is, for example, water.

Die Temperiervorrichtung (z. B. Kühlvorrichtung) weist beispielsweise eine Temperiereinheit (z. B. Kühleinheit) zum Temperieren (z. B. Kühlen) der Flüssigkeit auf. Die Temperiervorrichtung umfasst die Flüssigkeitsleitung und kann außerdem weitere Flüssigkeitsleitungen zum Transportieren der Flüssigkeit aufweisen. Die Temperiervorrichtung umfasst zudem ein oder mehrere Pumpen zum Erzeugen einer erforderlichen Flussrate der Flüssigkeit in der Leitung und ein oder mehrere Ventile zum Steuern des Flusses durch die Leitung.The temperature control device (e.g. cooling device) has, for example, a temperature control unit (e.g. cooling unit) for temperature control (e.g. cooling) of the liquid. The temperature control device comprises the liquid line and can also have further liquid lines for transporting the liquid. The temperature control device also comprises one or more pumps for generating a required flow rate of the liquid in the line and one or more valves for controlling the flow through the line.

Die Temperiervorrichtung kann eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der positionssensitiven Komponente oder auch eine Heizvorrichtung zum Heizen der positionssensitiven Komponente sein.The tempering device can be a cooling device for cooling the position-sensitive component or a heating device for heating the position-sensitive component.

Die Flüssigkeitsleitung/en ist/sind zum Beispiel aus Metall, wie beispielsweise Edelstahl.The liquid line(s) is/are made of metal, such as stainless steel.

Der eine oder die mehreren Druckwerte der Flüssigkeit weisen zum Beispiel eine Amplitude einer Druckschwankung auf. Der eine oder die mehreren Druckwerte der Flüssigkeit weisen zum Beispiel eine Amplitude einer longitudinalen Druckschwankung auf.The one or more pressure values of the fluid comprise, for example, an amplitude of a pressure fluctuation. The one or more pressure values of the fluid comprise, for example, an amplitude of a longitudinal pressure fluctuation.

Die Lithographieanlage ist dazu eingerichtet, ein Bild einer Maske (Retikel) auf einem auf dem Substrathalter angeordneten Substrat (z. B. einem Wafer) abzubilden. Das Substrat weist insbesondere eine lichtempfindliche Schicht auf. Das Substrat ist weiterhin insbesondere im Bereich eines Bildfeldes in einer Bildebene der Lithographieanlage (z. B. der Projektionsoptik der Lithographieanlage) angeordnet.The lithography system is designed to image an image of a mask (reticle) on a substrate (e.g. a wafer) arranged on the substrate holder. The substrate has in particular a light-sensitive layer. The substrate is further arranged in particular in the region of an image field in an image plane of the lithography system (e.g. the projection optics of the lithography system).

Der Substrathalter (z. B. Waferhalter) der Lithographieanlage ist zum Halten des Substrats eingerichtet. Der Substrathalter weist insbesondere eine Oberfläche auf, auf der das Substrat angeordnet wird.The substrate holder (e.g. wafer holder) of the lithography system is designed to hold the substrate. The substrate holder has in particular a surface on which the substrate is arranged.

Die Lithographieanlage weist zudem beispielsweise eine Aktoreinrichtung (z. B. einen Substratverlagerungsantrieb) auf, welche einen oder mehrere Aktoren umfasst. Mittels der Aktoreinrichtung ist der Substrathalter zusammen mit dem Substrat bewegbar.The lithography system also has, for example, an actuator device (e.g. a substrate displacement drive) which comprises one or more actuators. The substrate holder can be moved together with the substrate by means of the actuator device.

Die Aktoreinrichtung ist beispielsweise dazu eingerichtet, den Substrathalter in allen seinen sechs Starrkörperfreiheitsgraden zu bewegen. Die sechs Starrkörperfreiheitsgrade umfassen insbesondere drei Translationsfreiheitsgrade in Bezug auf drei Richtungen, welche einen dreidimensionalen Raum aufspannen (z. B. jeweils zueinander senkrecht angeordnet sind). Die sechs Starrkörperfreiheitsgrade umfassen außerdem drei Rotationsfreiheitsgrade in Bezug auf eine jeweilige Rotation um die drei Richtungen.The actuator device is designed, for example, to move the substrate holder in all of its six rigid body degrees of freedom. The six rigid body degrees of freedom include, in particular, three translational degrees of freedom with respect to three Directions that span a three-dimensional space (e.g. are arranged perpendicular to each other). The six rigid body degrees of freedom also include three rotational degrees of freedom with respect to a respective rotation around the three directions.

Bei dem Verfahren wird eine Stellgröße basierend auf dem einen oder den mehreren empfangenen Druckwerten und einer vorermittelten Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit eines Abbildungsfehlers der Lithographieanlage am Ort des Substrats ermittelt. Insbesondere gibt die vorermittelte Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers der Lithographieanlage ein Ausmaß des Abbildungsfehlers an, der durch eine Druckschwankung mit einer bestimmten Größe (z. B. einer bestimmten Amplitude) bei Belichtung des Substrats verursacht wird.In the method, a control variable is determined based on the one or more received pressure values and a pre-determined function of the pressure of the liquid as a function of an imaging error of the lithography system at the location of the substrate. In particular, the pre-determined function of the pressure of the liquid as a function of the imaging error of the lithography system indicates an extent of the imaging error that is caused by a pressure fluctuation of a certain size (e.g. a certain amplitude) when the substrate is exposed.

Durch Ansteuern der Aktoreinrichtung zum Positionieren des Substrathalters basierend auf der Stellgröße, wird der Abbildungsfehler, welcher von der Druckschwankung abhängt, kompensiert. Dieses Positionieren (d. h. Bewegen) des Substrathalters zur Kompensation des Abbildungsfehlers erfolgt insbesondere zusätzlich zu einer Bewegung des Substrathalters in einem normalen Betrieb der Lithographieanlage, welche dazu dient, verschiedene Bereiche auf dem Substrat zu belichten.By controlling the actuator device for positioning the substrate holder based on the control variable, the imaging error, which depends on the pressure fluctuation, is compensated. This positioning (i.e. moving) of the substrate holder to compensate for the imaging error is carried out in particular in addition to a movement of the substrate holder during normal operation of the lithography system, which serves to expose different areas on the substrate.

Das Ansteuern der Aktoreinrichtung zum Positionieren des Substrathalters basierend auf der Stellgröße kann beispielsweise derart erfolgen, dass der Substrathalter in einem, in mehreren oder in allen seiner sechs Starrkörperfreiheitsgraden bewegt wird.The actuation of the actuator device for positioning the substrate holder based on the manipulated variable can, for example, be carried out in such a way that the substrate holder is moved in one, in several or in all of its six rigid body degrees of freedom.

Beispielsweise kann eine Druckschwankung zu einer Verschiebung von auf dem Substrat abgebildeten Strukturen führen (sog. Line-of-Sight-Fehler). In diesem Fall wird der Substrathalter mit dem Substrat derart verschoben, dass die abgebildeten Strukturen dennoch am richtigen Ort auf dem Substrat erscheinen.For example, a pressure fluctuation can lead to a shift in structures imaged on the substrate (so-called line-of-sight error). In this case, the substrate holder with the substrate is shifted in such a way that the imaged structures still appear in the correct place on the substrate.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Flüssigkeitsleitung zum Temperieren einer positionssensitiven Komponente eines Projektionssystems der Lithographieanlage eingerichtet, und/oder
ist die positionssensitive Komponente eine mechanische Komponente, insbesondere ein Sensorrahmen, oder eine optische Komponente, insbesondere ein Spiegel, der Lithographieanlage.
According to one embodiment, the liquid line is designed to control the temperature of a position-sensitive component of a projection system of the lithography system, and/or
the position-sensitive component is a mechanical component, in particular a sensor frame, or an optical component, in particular a mirror, of the lithography system.

Die positionssensitive Komponente der Lithographieanlage ist beispielsweise ein Spiegel der Lithographieanlage, z. B. ein Spiegel des Projektionssystems bzw. der Projektionsoptik der Lithographieanlage. Die Spiegel einer Projektionsoptik einer EUV-Lithographieanlage sind üblicherweise mittels Aktoren an einem Tragrahmen beweglich befestigt, um eine Position des jeweiligen Spiegels genau anpassen zu können.The position-sensitive component of the lithography system is, for example, a mirror of the lithography system, e.g. a mirror of the projection system or the projection optics of the lithography system. The mirrors of a projection optics of an EUV lithography system are usually movably attached to a support frame by means of actuators in order to be able to precisely adjust the position of the respective mirror.

Die positionssensitive Komponente der Lithographieanlage kann auch eine Rahmenstruktur sein, die als (z. B. optische) Referenz dient. Die positionssensitive Komponente kann zum Beispiel ein Sensorrahmen der Lithographieanlage, z. B. der Projektionsoptik der Lithographieanlage, sein. Ein Sensorrahmen weist üblicherweise eine Sensorvorrichtung zum Messen einer aktuellen Position einer oder mehrerer optischer Komponenten der Lithographieanlage relativ zu dem Sensorrahmen auf. Der Sensorrahmen ist beispielsweise bezüglich eines Tragrahmens der optischen Komponente(n) schwingungsentkoppelt gelagert. Die Sensorvorrichtung umfasst z. B. einen oder mehrere Sensoren, wie zum Beispiel Interferometer und/oder andere Messvorrichtungen zum Erfassen einer Position der optischen Komponente(n). Die optische Komponente(n) kann/können beispielsweise Reflektorelemente aufweisen zum Reflektieren eines von den Sensoren ausgesendeten Lichts (z. B. Laserlichts). Beispielswiese dienen der eine oder die mehreren Sensoren zum Erfassen einer Position der optischen Komponente(n) in sechs Freiheitsgraden. Die sechs Freiheitsgrade umfassen insbesondere drei Translationsfreiheitgrade (z. B. in drei zueinander senkrechten Raumrichtungen) und drei Rotationsfreiheitgrade (z. B. bezüglich einer Rotation um die drei zueinander senkrechten Raumrichtungen).The position-sensitive component of the lithography system can also be a frame structure that serves as a (e.g. optical) reference. The position-sensitive component can be, for example, a sensor frame of the lithography system, e.g. the projection optics of the lithography system. A sensor frame usually has a sensor device for measuring a current position of one or more optical components of the lithography system relative to the sensor frame. The sensor frame is, for example, mounted in a vibration-decoupled manner with respect to a support frame of the optical component(s). The sensor device comprises, for example, one or more sensors, such as interferometers and/or other measuring devices for detecting a position of the optical component(s). The optical component(s) can, for example, have reflector elements for reflecting light emitted by the sensors (e.g. laser light). For example, the one or more sensors serve to detect a position of the optical component(s) in six degrees of freedom. The six degrees of freedom include in particular three translational degrees of freedom (e.g. in three mutually perpendicular spatial directions) and three rotational degrees of freedom (e.g. with respect to a rotation around the three mutually perpendicular spatial directions).

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Flüssigkeitsleitung zum Kühlen der positionssensitiven Komponente der Lithographieanlage eingerichtet.According to a further embodiment, the liquid line is configured to cool the position-sensitive component of the lithography system.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Substrat eine Haupterstreckungsebene auf, die sich in einer ersten Richtung und einer zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung erstreckt. Außerdem ist der Abbildungsfehler der Lithographieanlage ein Abbildungsfehler, durch den sich das Bild der Maske auf dem Substrat in der ersten und/oder der zweiten Richtung verschiebt, und/oder ist der Abbildungsfehler der Lithographieanlage ein Abbildungsfehler, der durch eine Verkippung einer auf dem Substrat auftreffenden Wellenfront in der ersten und/oder der zweiten Richtung erzeugt wird.According to a further embodiment, the substrate has a main extension plane that extends in a first direction and a second direction perpendicular to the first direction. In addition, the imaging error of the lithography system is an imaging error by which the image of the mask on the substrate shifts in the first and/or second direction, and/or the imaging error of the lithography system is an imaging error that is generated by a tilting of a wave front impinging on the substrate in the first and/or second direction.

Bei einer (lateralen) Verschiebung von auf dem Substrat abgebildeten Strukturen spricht man von einem sog. Line-of-Sight-Fehler. Dabei wird die Sehlinie (Engl.: Line-of-Sight) der Lithographieanlage, insbesondere der Projektionsoptik der Lithographieanlage, auf dem Substrat aus einer Sollposition verschoben. Der Line-of-Sight-Fehler einer Lithographieanlage hat üblicherweise einen maßgebenden Anteil am Fehlerbudget einer Lithographieanlage. Insbesondere ist der Line-of-Sight-Fehler eine der wichtigsten Größen, um die Genauigkeit einer Lithographieanlage zu charakterisieren. Der Line-of-Sight-Fehler spielt insbesondere auch eine wesentliche Rolle für die Überdeckungsgenauigkeit bei der Abfolge mehrerer fotolithografischer Strukturierungen des Substrats.A (lateral) shift of structures imaged on the substrate is referred to as a so-called line-of-sight error. The line of sight of the lithography system, in particular the projection optics of the lithography system, is shifted from a target position on the substrate. The line-of-sight error of a lithography system usually has a decisive Share of the error budget of a lithography system. In particular, the line-of-sight error is one of the most important variables for characterizing the accuracy of a lithography system. The line-of-sight error also plays a key role in the coverage accuracy in the sequence of several photolithographic structurings of the substrate.

Hier wird vorgeschlagen, den Substrathalter mit dem Substrat derart zu verschieben, dass ein Line-of-Sight-Fehler ausgeglichen (z. B. reduziert und/oder vollständig kompensiert) werden kann.Here, it is proposed to move the substrate holder with the substrate in such a way that a line-of-sight error can be compensated (e.g. reduced and/or completely compensated).

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Substrathalter eine Oberfläche zum Tragen des Substrats auf, welche sich in einer ersten Richtung und einer zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung erstreckt. Außerdem wird die Aktoreinrichtung derart angesteuert, dass der Substrathalter in der ersten Richtung, der zweiten Richtung und/oder einer zu der ersten und zweiten Richtung senkrechten dritten Richtung bewegt wird, und/oder dass der Substrathalter um die erste Richtung, die zweite Richtung und/oder die dritte Richtung gedreht wird.According to a further embodiment, the substrate holder has a surface for supporting the substrate, which extends in a first direction and a second direction perpendicular to the first direction. In addition, the actuator device is controlled such that the substrate holder is moved in the first direction, the second direction and/or a third direction perpendicular to the first and second directions, and/or that the substrate holder is rotated about the first direction, the second direction and/or the third direction.

Somit kann der Substrathalter basierend auf der Stellgröße in drei Translationsfreiheitsgraden und drei Rotationsfreiheitsgraden in Bezug auf die erste, zweite und dritte Richtung bewegt werden.Thus, based on the manipulated variable, the substrate holder can be moved in three translational degrees of freedom and three rotational degrees of freedom with respect to the first, second and third directions.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die vorermittelte Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers der Lithographieanlage durch wiederholtes Abbilden der Maske auf dem Substrat bei ortsfestem Substrathalter und für mehrere voneinander verschiedene in die Flüssigkeit induzierte Druckschwankungen ermittelt.According to a further embodiment, the pre-determined function of the pressure of the liquid as a function of the imaging error of the lithography system is determined by repeatedly imaging the mask on the substrate with a stationary substrate holder and for several different pressure fluctuations induced in the liquid.

Bei der vorermittelten Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers handelt es sich insbesondere um eine vorermittelte Kalibrierfunktion. Die Kalibrierfunktion wird insbesondere zeitlich vor den Schritten a) bis c) ermittelt. Die Kalibrierfunktion kann beispielsweise vor einer ersten Inbetriebnahme der Lithographieanlage ermittelt werden. Die Kalibrierfunktion kann beispielsweise auch - stattdessen oder zusätzlich - zeitlich unmittelbar vor einer Belichtung eines bestimmten Substrats ermittelt werden.The pre-determined function of the pressure of the liquid as a function of the imaging error is in particular a pre-determined calibration function. The calibration function is in particular determined before steps a) to c). The calibration function can be determined, for example, before the lithography system is first put into operation. The calibration function can also be determined, for example - instead or in addition - immediately before an exposure of a specific substrate.

In einem normalen Betrieb der Lithographieanlage wird der Substrathalter bewegt, um verschiedene Bereiche auf dem Substrat zu belichten. Zusätzlich wird der Substrathalter vorliegend bewegt, um einen Abbildungsfehler zu kompensieren. Zum Ermitteln der Kalibierfunktion verbleibt der Substrathalter jedoch ortsfest, d. h. wird nicht mittels der Aktoreinrichtung bewegt.During normal operation of the lithography system, the substrate holder is moved to expose different areas on the substrate. In addition, the substrate holder is moved in this case to compensate for an imaging error. However, to determine the calibration function, the substrate holder remains stationary, i.e. is not moved by the actuator device.

Zum Ermitteln der Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers werden mehrere voneinander verschiedene Druckschwankungen in die Flüssigkeit induziert. Die mehreren voneinander verschiedenen Druckschwankungen weisen beispielsweise verschieden große Druckamplituden auf. Die mehreren voneinander verschiedenen Druckschwankungen werden beispielsweise mithilfe eines Lautsprechers (z. B. Wasserlautsprechers) in die Flüssigkeit induziert (d. h. emittiert).To determine the function of the pressure of the liquid as a function of the imaging error, several different pressure fluctuations are induced in the liquid. The several different pressure fluctuations have, for example, different pressure amplitudes. The several different pressure fluctuations are induced (i.e. emitted) in the liquid using, for example, a loudspeaker (e.g. water loudspeaker).

In Ausführungsformen umfasst das Verfahren vor Schritt a) einen Schritt eines Ermittelns der Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers der Lithographieanlage durch wiederholte Abbildungen der Maske auf dem Substrat bei ortsfestem Substrathalter und für mehrere voneinander verschiedene in die Flüssigkeit induzierte Druckschwankungen.In embodiments, the method comprises, before step a), a step of determining the function of the pressure of the liquid as a function of the imaging error of the lithography system by repeatedly imaging the mask on the substrate with a stationary substrate holder and for a plurality of different pressure fluctuations induced in the liquid.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die vorermittelte Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers der Lithographieanlage eine lineare Funktion.According to a further embodiment, the pre-determined function of the pressure of the liquid as a function of the imaging error of the lithography system is a linear function.

In anderen Ausführungsformen kann die vorermittelte Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers der Lithographieanlage auch eine nicht-lineare Funktion sein, nicht-lineare Anteile aufweisen und/oder frequenzabhängig sein.In other embodiments, the pre-determined function of the pressure of the liquid as a function of the imaging error of the lithography system can also be a non-linear function, have non-linear components and/or be frequency-dependent.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird/werden der eine oder die mehreren Druckwerte der Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung von einem oder mehreren an der Flüssigkeitsleitung angeordneten Drucksensoren empfangen.According to a further embodiment, the one or more pressure values of the liquid in the liquid line are received by one or more pressure sensors arranged on the liquid line.

Der eine oder die mehreren Drucksensoren sind zum Erfassen eines Drucks der Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung eingerichtet. Der eine oder die mehreren Drucksensoren sind insbesondere in Fluidverbindung mit der Flüssigkeitsleitung. Bei dem einen oder den mehreren Drucksensoren handelt es sich zum Beispiel um piezoelektrische Drucksensoren, Flüssigkeitsmanometer, Kolbenmanometer, Federmanometer oder auch andere Druckmessgeräte zum Messen eines Drucks einer Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung.The one or more pressure sensors are designed to detect a pressure of the liquid in the liquid line. The one or more pressure sensors are in particular in fluid communication with the liquid line. The one or more pressure sensors are, for example, piezoelectric pressure sensors, liquid manometers, piston manometers, spring manometers or other pressure measuring devices for measuring a pressure of a liquid in the liquid line.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist/sind der eine oder die mehreren Drucksensoren in einem Projektionssystem der Lithographieanlage und/oder in Bezug auf eine Strömungsrichtung der Flüssigkeit am Eingang und/oder am Ausgang des Projektionssystems angeordnet.According to a further embodiment, the one or more pressure sensors are arranged in a projection system of the lithography system and/or with respect to a flow direction of the liquid at the inlet and/or at the outlet of the projection system.

Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die zu temperierende positionssensitive Komponente eine Komponente des Projektionssystems ist. Denn dann kann die Druckerfassung nahe an der zu temperierenden positionssensitiven Komponente erfolgen.This is particularly advantageous if the position-sensitive component to be tempered is a component of the projection system. This is because the pressure can then be detected close to the position-sensitive component to be tempered.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Flüssigkeitsleitung zum Temperieren eines Sensorrahmens der Lithographieanlage eingerichtet, und ist/sind der eine oder die mehreren Drucksensoren in Bezug auf eine Strömungsrichtung der Flüssigkeit unmittelbar vor dem Sensorrahmen angeordnet.According to a further embodiment, the liquid line is configured to temper a sensor frame of the lithography system, and the one or more pressure sensors are arranged directly in front of the sensor frame with respect to a flow direction of the liquid.

Dadurch kann die Druckerfassung der Flüssigkeit möglichst nahe an dem mittels der Flüssigkeit zu temperierenden Sensorrahmen erfolgen.This allows the pressure of the liquid to be measured as close as possible to the sensor frame to be tempered by the liquid.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Flüssigkeitsleitung zum Temperieren eines Spiegels der Lithographieanlage eingerichtet, und ist/sind der eine oder die mehreren Drucksensoren in Bezug auf eine Strömungsrichtung der Flüssigkeit unmittelbar vor dem Spiegel angeordnet.According to a further embodiment, the liquid line is configured to control the temperature of a mirror of the lithography system, and the one or more pressure sensors are arranged directly in front of the mirror with respect to a flow direction of the liquid.

Dadurch kann die Druckerfassung der Flüssigkeit möglichst nahe an dem mittels der Flüssigkeit zu temperierenden Spiegel erfolgen.This allows the pressure of the liquid to be measured as close as possible to the level to be tempered by the liquid.

In Ausführungsformen kann bei dem Verfahren auch eine Position der positionssensitiven Komponente der Lithographieanlage gesteuert und/oder geregelt werden. Dazu ist eine weitere Aktoreinrichtung zum Positionieren der positionssensitiven Komponente vorgesehen. Weiterhin weist das Verfahren auf:

  • Ermitteln einer weiteren Stellgröße basierend auf dem einen oder den mehreren empfangenen Druckwerten, und
  • Ansteuern der weiteren Aktoreinrichtung zum Positionieren der positionssensitiven Komponente basierend auf der Stellgröße.
In embodiments, the method can also be used to control and/or regulate a position of the position-sensitive component of the lithography system. For this purpose, a further actuator device is provided for positioning the position-sensitive component. The method also comprises:
  • Determining a further manipulated variable based on the one or more received pressure values, and
  • Controlling the further actuator device for positioning the position-sensitive component based on the manipulated variable.

Dadurch kann eine Druckschwankung am Ort der positionssensitiven Komponente kompensiert werden. Damit können Abbildungsfehler noch besser vermieden werden.This allows pressure fluctuations at the location of the position-sensitive component to be compensated. This makes it even easier to avoid imaging errors.

Beispielsweise werden die Druckwerte in Zuleitungen der temperierten positionssensitiven Komponente gemessen.For example, the pressure values in supply lines of the tempered position-sensitive component are measured.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Position eines Substrathalters einer Lithographieanlage vorgeschlagen. Die Lithographieanlage ist dazu eingerichtet, ein Bild einer Maske auf einem auf dem Substrathalter angeordneten Substrat abzubilden. Weiterhin weist die Steuervorrichtung auf:

  • eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines oder mehrerer Druckwerte einer Flüssigkeit in einer Flüssigkeitsleitung der Lithographieanlage, wobei die Flüssigkeitsleitung zum Temperieren einer positionssensitiven Komponente der Lithographieanlage eingerichtet ist,
  • eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Stellgröße basierend auf dem einen oder den mehreren empfangenen Druckwerten und einer vorermittelten Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit eines Abbildungsfehlers der Lithographieanlage am Ort des Substrats, und
  • eine Ansteuereinrichtung zum Ansteuern einer Aktoreinrichtung zum Positionieren des Substrathalters basierend auf der Stellgröße.
According to a second aspect, a control device for controlling a position of a substrate holder of a lithography system is proposed. The lithography system is designed to image a mask on a substrate arranged on the substrate holder. The control device also has:
  • a receiving device for receiving one or more pressure values of a liquid in a liquid line of the lithography system, wherein the liquid line is configured for tempering a position-sensitive component of the lithography system,
  • a determination device for determining a control variable based on the one or more received pressure values and a pre-determined function of the pressure of the liquid as a function of an imaging error of the lithography system at the location of the substrate, and
  • a control device for controlling an actuator device for positioning the substrate holder based on the manipulated variable.

Die jeweilige vorstehend oder nachstehend beschriebene Einrichtung, wie beispielsweise die Steuervorrichtung, die Empfangseinrichtung, die Ermittlungseinrichtung und die Ansteuereinrichtung, kann hardwaretechnisch und/oder softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einrichtung zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einrichtung als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als ein Algorithmus, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. Ferner kann die entsprechende Einrichtung auch als Teil eines übergeordneten Steuerungssystems der Lithographieanlage ausgebildet sein.The respective device described above or below, such as the control device, the receiving device, the detection device and the control device, can be implemented using hardware and/or software. In a hardware implementation, the respective device can be designed as a computer or as a microprocessor, for example. In a software implementation, the respective device can be designed as a computer program product, as a function, as a routine, as an algorithm, as part of a program code or as an executable object. Furthermore, the corresponding device can also be designed as part of a higher-level control system of the lithography system.

Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Positioniersystem zum Positionieren eines Substrathalters einer Lithographieanlage vorgeschlagen. Das Positioniersystem weist auf:

  • einen Substrathalter,
  • eine Aktoreinrichtung zum Bewegen des Substrathalters, und eine wie vorstehend beschriebene Steuervorrichtung.
According to a third aspect, a positioning system for positioning a substrate holder of a lithography system is proposed. The positioning system comprises:
  • a substrate holder,
  • an actuator device for moving the substrate holder, and a control device as described above.

In Ausführungsformen weist das Positioniersystem ferner eine Flüssigkeitsleitung zum Temperieren einer positionssensitiven Komponente und/oder einen oder mehrere Drucksensoren zum Erfassen eines Druckwertes der Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung auf.In embodiments, the positioning system further comprises a liquid line for tempering a position-sensitive component and/or one or more pressure sensors for detecting a pressure value of the liquid in the liquid line.

Gemäß einem vierten Aspekt wird eine Lithographieanlage, insbesondere eine EUV-Lithographieanlage vorgeschlagen. Die Lithographieanlage weist eine wie vorstehend beschriebene Steuervorrichtung und/oder ein wie vorstehend beschriebenes Positioniersystem auf.According to a fourth aspect, a lithography system, in particular an EUV lithography system, is proposed. The lithography system has a control device as described above and/or a positioning system as described above.

Die positionssensitive Komponente ist bevorzugt eine positionssensitive Komponente einer Projektionsoptik der Lithographieanlage (Projektionsbelichtungsanlage). Die positionssensitive Komponente kann jedoch auch eine positionssensitive Komponente eines Beleuchtungssystems der Lithographieanlage sein.The position-sensitive component is preferably a position-sensitive component of a pro projection optics of the lithography system (projection exposure system). However, the position-sensitive component can also be a position-sensitive component of an illumination system of the lithography system.

„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In this case, "one" is not necessarily to be understood as being limited to just one element. Rather, several elements, such as two, three or more, can also be provided. Any other counting word used here is also not to be understood as being limited to the exact number of elements mentioned. Rather, numerical deviations upwards and downwards are possible, unless otherwise stated.

Die für das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für den zweiten bis vierten Aspekt entsprechend und umgekehrt.The embodiments and features described for the method according to the first aspect apply accordingly to the second to fourth aspects and vice versa.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.Further possible implementations of the invention also include combinations of features or embodiments described above or below with respect to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. The person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

  • 1 zeigt einen schematischen Meridionalschnitt einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie gemäß einer Ausführungsform;
  • 2 zeigt ein Projektionssystem der Projektionsbelichtungsanlage aus 1 gemäß einer Ausführungsform;
  • 3 zeigt ein Flussablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer Position eines Substrathalters einer Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer Ausführungsform;
  • 4 zeigt eine Abbildung von Strukturen auf einem Substrat gemäß einer Ausführungsform;
  • 5 zeigt eine Kalibrierfunktion gemäß einer Ausführungsform;
  • 6 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuerung einer Position eines Substrathalters gemäß einer Ausführungsform; und
  • 7 zeigt funktionelle Komponenten einer Steuervorrichtung des Projektionssystems aus 2 gemäß einer Ausführungsform.
Further advantageous embodiments and aspects of the invention are the subject of the dependent claims and the embodiments of the invention described below. The invention is explained in more detail below using preferred embodiments with reference to the attached figures.
  • 1 shows a schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography according to an embodiment;
  • 2 shows a projection system of the projection exposure system from 1 according to one embodiment;
  • 3 shows a flow diagram of a method for controlling a position of a substrate holder of a projection exposure apparatus according to an embodiment;
  • 4 shows an illustration of structures on a substrate according to an embodiment;
  • 5 shows a calibration function according to an embodiment;
  • 6 shows a block diagram of a control of a position of a substrate holder according to an embodiment; and
  • 7 shows functional components of a control device of the projection system 2 according to one embodiment.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.In the figures, identical or functionally equivalent elements have been given the same reference symbols unless otherwise stated. It should also be noted that the representations in the figures are not necessarily to scale.

1 zeigt eine Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 1 (Lithographieanlage), insbesondere einer EUV-Lithographieanlage. Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- beziehungsweise Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem 2 separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem 2 die Lichtquelle 3 nicht. 1 shows an embodiment of a projection exposure system 1 (lithography system), in particular an EUV lithography system. An embodiment of an illumination system 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a light or radiation source 3, an illumination optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6. In an alternative embodiment, the light source 3 can also be provided as a separate module from the rest of the illumination system 2. In this case, the illumination system 2 does not comprise the light source 3.

Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9, insbesondere in einer Scanrichtung, verlagerbar.A reticle 7 arranged in the object field 5 is exposed. The reticle 7 is held by a reticle holder 8. The reticle holder 8 can be displaced via a reticle displacement drive 9, in particular in a scanning direction.

In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches Koordinatensystem mit einer x-Richtung x, einer y-Richtung y und einer z-Richtung z eingezeichnet. Die x-Richtung x verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung y verläuft horizontal und die z-Richtung z verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung y. Die z-Richtung z verläuft senkrecht zur Objektebene 6.In the 1 For explanation, a Cartesian coordinate system with an x-direction x, a y-direction y and a z-direction z is drawn. The x-direction x runs perpendicularly into the drawing plane. The y-direction y runs horizontally and the z-direction z runs vertically. The scanning direction runs in the 1 along the y-direction y. The z-direction z runs perpendicular to the object plane 6.

Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.The projection exposure system 1 comprises a projection optics 10. The projection optics 10 serves to image the object field 5 into an image field 11 in an image plane 12. The image plane 12 runs parallel to the object plane 6. Alternatively, an angle other than 0° between the object plane 6 and the image plane 12 is also possible.

Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung y verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.A structure on the reticle 7 is imaged onto a light-sensitive layer of a wafer 13 arranged in the area of the image field 11 in the image plane 12. The wafer 13 is held by a wafer holder 14. The wafer holder 14 can be displaced via a wafer displacement drive 15, in particular along the y-direction y. The displacement of the reticle 7 on the one hand via the reticle displacement drive 9 and the wafer 13 on the other hand via the wafer displacement drive 15 can be synchronized with one another.

Bei der Lichtquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Lichtquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 16 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Engl.: Laser Produced Plasma, mit Hilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Engl.: Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Engl.: Free-Electron-Laser, FEL) handeln.The light source 3 is an EUV radiation source. The light source 3 emits in particular EUV radiation 16, which is also referred to below as useful radiation, illumination radiation or illumination light. The useful radiation 16 has in particular a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm. The light source 3 can be a plasma source, for example an LPP source (Laser Produced Plasma, plasma generated with the aid of a laser) or a DPP source (Gas Discharged Produced Plasma, plasma generated by means of gas discharge). It can also be a synchrotron-based radiation source. The light source 3 can be a free-electron laser (FEL).

Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Lichtquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Engl.: Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Engl.: Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.The illumination radiation 16 that emanates from the light source 3 is bundled by a collector 17. The collector 17 can be a collector with one or more ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces. The at least one reflection surface of the collector 17 can be exposed to the illumination radiation 16 in grazing incidence (GI), i.e. with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence (NI), i.e. with angles of incidence less than 45°. The collector 17 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation and on the other hand to suppress stray light.

Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Lichtquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.After the collector 17, the illumination radiation 16 propagates through an intermediate focus in an intermediate focal plane 18. The intermediate focal plane 18 can represent a separation between a radiation source module, comprising the light source 3 and the collector 17, and the illumination optics 4.

Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche auch als Feldfacetten bezeichnet werden können. Von diesen ersten Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.The illumination optics 4 comprise a deflection mirror 19 and a first facet mirror 20 arranged downstream of this in the beam path. The deflection mirror 19 can be a flat deflection mirror or alternatively a mirror with a beam-influencing effect beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 19 can be designed as a spectral filter which separates a useful light wavelength of the illumination radiation 16 from false light of a different wavelength. If the first facet mirror 20 is arranged in a plane of the illumination optics 4 which is optically conjugated to the object plane 6 as a field plane, it is also referred to as a field facet mirror. The first facet mirror 20 comprises a plurality of individual first facets 21, which can also be referred to as field facets. Of these first facets 21, only one is shown in the 1 only a few examples are shown.

Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.The first facets 21 can be designed as macroscopic facets, in particular as rectangular facets or as facets with an arcuate or partially circular edge contour. The first facets 21 can be designed as flat facets or alternatively as convex or concave curved facets.

Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.As for example from the EN 10 2008 009 600 A1 As is known, the first facets 21 themselves can also be composed of a plurality of individual mirrors, in particular a plurality of micromirrors. The first facet mirror 20 can in particular be designed as a microelectromechanical system (MEMS system). For details, please refer to the EN 10 2008 009 600 A1 referred to.

Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung y.Between the collector 17 and the deflection mirror 19, the illumination radiation 16 runs horizontally, i.e. along the y-direction y.

Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .In the beam path of the illumination optics 4, a second facet mirror 22 is arranged downstream of the first facet mirror 20. If the second facet mirror 22 is arranged in a pupil plane of the illumination optics 4, it is also referred to as a pupil facet mirror. The second facet mirror 22 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the illumination optics 4. In this case, the combination of the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22 is also referred to as a specular reflector. Specular reflectors are known from the US 2006/0132747 A1 , the EP 1 614 008 B1 and the US$6,573,978 .

Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.The second facet mirror 22 comprises a plurality of second facets 23. In the case of a pupil facet mirror, the second facets 23 are also referred to as pupil facets.

Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.The second facets 23 can also be macroscopic facets, which can be round, rectangular or hexagonal, for example, or alternatively facets composed of micromirrors. In this regard, reference is also made to the EN 10 2008 009 600 A1 referred to.

Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.The second facets 23 can have planar or alternatively convex or concave curved reflection surfaces.

Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Engl.: Fly's Eye Integrator) bezeichnet.The illumination optics 4 thus forms a double faceted system. This basic principle zip is also called a fly's eye integrator.

Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der zweite Facettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.It may be advantageous not to arrange the second facet mirror 22 exactly in a plane that is optically conjugated to a pupil plane of the projection optics 10. In particular, the second facet mirror 22 can be arranged tilted relative to a pupil plane of the projection optics 10, as is the case, for example, in the EN 10 2017 220 586 A1 described.

Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.With the help of the second facet mirror 22, the individual first facets 21 are imaged in the object field 5. The second facet mirror 22 is the last bundle-forming or actually the last mirror for the illumination radiation 16 in the beam path in front of the object field 5.

Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Grazing Incidence Spiegel) umfassen.In a further embodiment of the illumination optics 4 (not shown), a transmission optics can be arranged in the beam path between the second facet mirror 22 and the object field 5, which contributes in particular to the imaging of the first facets 21 in the object field 5. The transmission optics can have exactly one mirror, but alternatively also two or more mirrors, which are arranged one behind the other in the beam path of the illumination optics 4. The transmission optics can in particular comprise one or two mirrors for vertical incidence (NI mirrors, normal incidence mirrors) and/or one or two mirrors for grazing incidence (GI mirrors, grazing incidence mirrors).

Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.The lighting optics 4 have in the version shown in the 1 As shown, after the collector 17 there are exactly three mirrors, namely the deflection mirror 19, the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22.

Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.In a further embodiment of the illumination optics 4, the deflection mirror 19 can also be omitted, so that the illumination optics 4 can then have exactly two mirrors after the collector 17, namely the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22.

Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.The imaging of the first facets 21 by means of the second facets 23 or with the second facets 23 and a transmission optics into the object plane 6 is usually only an approximate imaging.

Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.The projection optics 10 comprises a plurality of mirrors Mi, which are numbered according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 1.

Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.In the 1 In the example shown, the projection optics 10 comprises six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible. The projection optics 10 is a double obscured optics. The penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illumination radiation 16. The projection optics 10 has a numerical aperture on the image side that is greater than 0.5 and can also be greater than 0.6 and can be, for example, 0.7 or 0.75.

Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hochreflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without a rotational symmetry axis. Alternatively, the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one rotational symmetry axis of the reflection surface shape. The mirrors Mi, just like the mirrors of the illumination optics 4, can have highly reflective coatings for the illumination radiation 16. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.

Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung y zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung y kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.The projection optics 10 have a large object-image offset in the y-direction y between a y-coordinate of a center of the object field 5 and a y-coordinate of the center of the image field 11. This object-image offset in the y-direction y can be approximately as large as a z-distance between the object plane 6 and the image plane 12.

Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung x, y auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, By der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.The projection optics 10 can in particular be anamorphic. In particular, it has different image scales βx, βy in the x and y directions x, y. The two image scales βx, By of the projection optics 10 are preferably (βx, βy) = (+/- 0.25, +/- 0.125). A positive image scale β means an image without image inversion. A negative sign for the image scale β means an image with image inversion.

Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung x, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.The projection optics 10 thus leads to a reduction in the ratio 4:1 in the x-direction x, i.e. in the direction perpendicular to the scanning direction.

Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung y, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.The projection optics 10 leads to a reduction of 8:1 in the y-direction y, i.e. in the scanning direction.

Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung x, y, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.Other image scales are also possible. Image scales with the same sign and absolutely the same in the x and y directions x, y, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.

Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung x, y im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung x, y sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .The number of intermediate image planes in the x and y directions x, y in the beam path between the object field 5 and the image field 11 can be the same or can be different depending on the design of the projection optics 10. Examples of projection optics with different numbers of such intermediate images in the x and y directions x, y are known from US 2018/0074303 A1 .

Jeweils eine der zweiten Facetten 23 ist genau einer der ersten Facetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der ersten Facetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die ersten Facetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten zweiten Facetten 23.Each of the second facets 23 is assigned to exactly one of the first facets 21 to form a respective illumination channel for illuminating the object field 5. This can result in particular in illumination according to the Köhler principle. The far field is broken down into a plurality of object fields 5 using the first facets 21. The first facets 21 generate a plurality of images of the intermediate focus on the second facets 23 assigned to them.

Die ersten Facetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten zweiten Facette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.The first facets 21 are each imaged onto the reticle 7 by an associated second facet 23, superimposed on one another, to illuminate the object field 5. The illumination of the object field 5 is in particular as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%. The field uniformity can be achieved by superimposing different illumination channels.

Durch eine Anordnung der zweiten Facetten 23 kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der zweiten Facetten 23, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.By arranging the second facets 23, the illumination of the entrance pupil of the projection optics 10 can be defined geometrically. By selecting the illumination channels, in particular the subset of the second facets 23 that guide light, the intensity distribution in the entrance pupil of the projection optics 10 can be set. This intensity distribution is also referred to as illumination setting or illumination pupil filling.

Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.A likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 4 can be achieved by a redistribution of the illumination channels.

Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.In the following, further aspects and details of the illumination of the object field 5 and in particular of the entrance pupil of the projection optics 10 are described.

Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.The projection optics 10 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. It can also be inaccessible.

Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des zweiten Facettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.The entrance pupil of the projection optics 10 cannot usually be illuminated precisely with the second facet mirror 22. When the projection optics 10 images the center of the second facet mirror 22 telecentrically onto the wafer 13, the aperture rays often do not intersect at a single point. However, a surface can be found in which the pairwise determined distance of the aperture rays is minimal. This surface represents the entrance pupil or a surface conjugated to it in spatial space. In particular, this surface shows a finite curvature.

Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.It is possible that the projection optics 10 have different positions of the entrance pupil for the tangential and the sagittal beam path. In this case, an imaging element, in particular an optical component of the transmission optics, should be provided between the second facet mirror 22 and the reticle 7. With the help of this optical element, the different positions of the tangential entrance pupil and the sagittal entrance pupil can be taken into account.

Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der zweite Facettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.In the 1 In the arrangement of the components of the illumination optics 4 shown, the second facet mirror 22 is arranged in a surface conjugated to the entrance pupil of the projection optics 10. The first facet mirror 20 is arranged tilted to the object plane 6. The first facet mirror 20 is arranged tilted to an arrangement plane that is defined by the deflection mirror 19. The first facet mirror 20 is arranged tilted to an arrangement plane that is defined by the second facet mirror 22.

2 zeigt ein Beispiel eines Projektionssystems 100 mit einer Projektionsoptik 102 der Lithographieanlage 1 aus 1 gemäß einer Ausführungsform. 2 shows an example of a projection system 100 with a projection optics 102 of the lithography system 1 from 1 according to one embodiment.

In 2 sind mehrere beispielhafte Rahmenstrukturen (Trägerstrukturen) 104, 106, 108 sowie ein beispielhafter Spiegel 110 des Projektionssystems 200 schematisch veranschaulicht. Beispielsweise handelt es sich bei dem Spiegel 110 um einen der Spiegel M1 bis M5 aus 1. Beispielsweise ist mit dem Bezugszeichen 108 ein Sensorrahmen des Projektionssystems 100 gekennzeichnet. An dem Sensorrahmen 108 ist beispielsweise eine Sensorvorrichtung (nicht gezeigt) angeordnet zum Messen einer aktuellen Position des Spiegels 110 relativ zu dem Sensorrahmen 108. Weiterhin ist mit dem Bezugszeichen 106 beispielsweise ein Tragrahmen (Engl.: Force Frame) des Spiegels 110 gekennzeichnet. Der Sensorrahmen 108 ist beispielsweise bezüglich des Tragrahmens 106 schwingungsentkoppelt gelagert. Der Tragrahmen 106 des beispielhaften Spiegels 110 ist zum Beispiel bezüglich eines Bodens schwingungsentkoppelt gelagert.In 2 several exemplary frame structures (support structures) 104, 106, 108 and an exemplary mirror 110 of the projection system 200 are schematically illustrated. For example, the mirror 110 is one of the mirrors M1 to M5 from 1 For example, reference numeral 108 designates a sensor frame of projection system 100. A sensor device (not shown) is arranged on sensor frame 108, for example, for measuring a current position of mirror 110 relative to sensor frame 108. Furthermore, reference numeral 106 designates a support frame (English: force frame) of mirror 110, for example. Sensor frame 108 is mounted in a vibration-decoupled manner with respect to support frame 106, for example. Support frame 106 of the exemplary mirror 110 is mounted in a vibration-decoupled manner with respect to a floor, for example.

Weiterhin ist in 2 ein Positioniersystem 200 zum Positionieren eines Substrathalters 202 der Lithographieanlage 1 gezeigt. Auf dem Substrathalter 202 ist ein Substrat 204 angeordnet (ähnlich dem auf dem Waferhalter 14 in 1 angeordneten Wafer 15). Der Substrathalter 202 weist insbesondere eine Oberfläche 228 zum Tragen des Substrats 204 auf.Furthermore, in 2 a positioning system 200 for positioning a substrate holder 202 of the lithography system 1 is shown. A substrate 204 is arranged on the substrate holder 202 (similar to that on the wafer holder 14 in 1 arranged wafer 15). The substrate holder 202 has in particular a surface 228 for supporting the substrate 204.

Das Positioniersystem 200 umfasst zusätzlich zu dem Substrathalter 202 eine Aktoreinrichtung 206 (ähnlich dem Waferverlagerungsantrieb 15 in 1) zum Bewegen des Substrathalters 202. Die Aktoreinrichtung 206 umfasst zum Beispiel einen oder mehrere Aktoren 208, z. B. Piezoaktoren oder andere Aktoren, zum Bewegen des Substrathalters 202 relativ zu einer Basis 210.The positioning system 200 comprises, in addition to the substrate holder 202, an actuator device 206 (similar to the wafer displacement drive 15 in 1 ) for moving the substrate holder 202. The actuator device 206 comprises, for example, one or more actuators 208, e.g. piezo actuators or other actuators, for moving the substrate holder 202 relative to a base 210.

Die Aktoreinrichtung 206 ist beispielsweise dazu eingerichtet, den Substrathalter 202 relativ zu der Basis 210 in drei Translationsfreiheitsgrade in Bezug auf die x- y- und z-Richtung in 2 und in drei Rotationsfreiheitsgraden in Bezug auf eine Rotation um die x- y- und z-Richtung zu bewegen (d. h. in allen sechs Starrkörperfreiheitsgraden des Substrathalters 202).The actuator device 206 is, for example, configured to move the substrate holder 202 relative to the base 210 in three translational degrees of freedom with respect to the x-, y- and z-directions in 2 and to move in three rotational degrees of freedom with respect to rotation about the x, y and z directions (ie, in all six rigid body degrees of freedom of the substrate holder 202).

Das Positioniersystem 200 weist außerdem eine Steuervorrichtung 212 zum Steuern einer Position r des Substrathalters 202 auf. Die Steuervorrichtung 212 ist zum Beispiel zum Steuern der Position r des Substrathalters 202 in der x- und der y-Richtung in 2 eingerichtet. Die Steuervorrichtung 212 ist insbesondere zum Steuern der Position r des Substrathalters 202 in Abhängigkeit eines von einem oder mehreren Drucksensoren 214 erfassten Drucks P einer Flüssigkeit 304 in einer Flüssigkeitsleitung 306 einer Temperiervorrichtung 300 eingerichtet. Beispielsweise ist die Steuervorrichtung 212 zur Datenübertragung des erfassten Drucks P mit dem einen oder den mehreren Drucksensoren (drahtlos oder drahtgebunden) verbunden (siehe Bezugszeichen 216).The positioning system 200 also has a control device 212 for controlling a position r of the substrate holder 202. The control device 212 is designed, for example, to control the position r of the substrate holder 202 in the x- and y-direction in 2 The control device 212 is in particular designed to control the position r of the substrate holder 202 as a function of a pressure P of a liquid 304 in a liquid line 306 of a temperature control device 300, which pressure P is detected by one or more pressure sensors 214. For example, the control device 212 is connected to the one or more pressure sensors (wirelessly or wired) for data transmission of the detected pressure P (see reference numeral 216).

Eine Ausführungsform einer Temperiervorrichtung 300 zum Temperieren verschiedener Komponenten 108, 110 des Projektionssystems 100 ist in 2 gezeigt. Im Folgenden wird die Temperiervorrichtung 300 beispielhaft als Kühlvorrichtung 300 beschrieben, wobei die Temperiervorrichtung 300 in anderen Ausführungsformen auch zum Heizen von Komponenten 108, 110 des Projektionssystems 100 dienen kann. Außerdem ist die Temperiervorrichtung 300 in 2 als Beispiel zum Temperieren des Sensorrahmens 108 als einem Beispiel einer zu temperierenden Komponente des Projektionssystems 100 veranschaulicht. Die Temperiervorrichtung 300 kann jedoch zusätzlich oder statt zum Temperieren des Sensorrahmens 108 auch zum Temperieren anderer Komponenten des Projektionssystems 100, wie beispielsweise eines oder mehrerer Spiegel 110, eingerichtet sein.An embodiment of a tempering device 300 for tempering various components 108, 110 of the projection system 100 is shown in 2 shown. In the following, the temperature control device 300 is described by way of example as a cooling device 300, wherein the temperature control device 300 can also be used in other embodiments for heating components 108, 110 of the projection system 100. In addition, the temperature control device 300 is in 2 as an example for tempering the sensor frame 108 as an example of a component of the projection system 100 to be tempered. However, the tempering device 300 can also be set up for tempering other components of the projection system 100, such as one or more mirrors 110, in addition to or instead of tempering the sensor frame 108.

Die Kühlvorrichtung 300 (als Beispiel einer Temperiervorrichtung 300) umfasst eine Kühleinheit 302 zum Kühlen einer Kühlflüssigkeit 304. Die Kühlvorrichtung 300 umfasst außerdem eine oder mehrere Flüssigkeitsleitungen 306 zum Transportieren der Kühlflüssigkeit 304 von der Kühleinheit 302 zu der zu kühlenden Komponente 108 und zurück zur Kühleinheit 302. Die Kühlvorrichtung 300 umfasst zudem ein oder mehrere Pumpen (nicht gezeigt) zum Erzeugen einer erforderlichen Flussrate der Kühlflüssigkeit 304. Die Kühlvorrichtung 300 umfasst weiterhin ein oder mehrere Ventile (nicht gezeigt) zum Steuern des Kühlflusses.The cooling device 300 (as an example of a temperature control device 300) comprises a cooling unit 302 for cooling a cooling liquid 304. The cooling device 300 also comprises one or more liquid lines 306 for transporting the cooling liquid 304 from the cooling unit 302 to the component 108 to be cooled and back to the cooling unit 302. The cooling device 300 also comprises one or more pumps (not shown) for generating a required flow rate of the cooling liquid 304. The cooling device 300 further comprises one or more valves (not shown) for controlling the cooling flow.

In 2 ist lediglich beispielhaft ein Drucksensor 214 gezeigt, der in Strömungsrichtung S der Kühlflüssigkeit 304 unmittelbar vor der zu kühlenden Komponente 108 angeordnet ist. Es kann jedoch auch mehr als ein Drucksensor 214 an der Flüssigkeitsleitung 306 angeordnet sein. Außerdem kann der eine oder die mehreren Drucksensoren 214, 218 auch an einem anderen Ort als unmittelbar vor der zu kühlenden Komponente 108 angeordnet sein. Mit gestrichelten Linien ist als weiteres Beispiel ein Drucksensoren 218 gezeigt, der am Eingang 230 des Projektionssystems 100 angeordnet ist. In anderen Beispielen kann/können zusätzlich oder stattdessen auch ein Drucksensor oder mehrere Drucksensoren (nicht gezeigt) am Ausgang des Projektionssystems 100 angeordnet sein.In 2 Only one pressure sensor 214 is shown as an example, which is arranged in the flow direction S of the cooling liquid 304 directly in front of the component 108 to be cooled. However, more than one pressure sensor 214 can also be arranged on the liquid line 306. In addition, the one or more pressure sensors 214, 218 can also be arranged at a location other than directly in front of the component 108 to be cooled. As a further example, a pressure sensor 218 is shown with dashed lines, which is arranged at the inlet 230 of the projection system 100. In other examples, one or more pressure sensors (not shown) can also be arranged at the outlet of the projection system 100 in addition or instead.

3 zeigt ein Flussablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern der Position r des Substrathalters 202. 3 shows a flowchart of a method for controlling the position r of the substrate holder 202.

Im Folgenden wird lediglich eine Steuerung der Position r des Substrathalters 202 zum Kompensieren eines Abbildungsfehlers der Lithographieanlage beschrieben. Zusätzlich kann der Substrathalter 202 wie bei einer herkömmlichen Lithographieanlage - obwohl im Zusammenhang mit dem hier beschriebenen Verfahren nicht näher erläutert - auch zum Belichten verschiedener Bereiche des Substrats 204 gesteuert bewegt werden.In the following, only a control of the position r of the substrate holder 202 for compensating an imaging error of the lithography system is described. In addition, the substrate holder 202 can also be moved in a controlled manner to expose different areas of the substrate 204, as in a conventional lithography system - although not explained in more detail in connection with the method described here.

Wie im Zusammenhang mit 1 beschrieben, ist die Lithographieanlage 1 dazu eingerichtet, ein Bild einer Maske 7 (1) auf dem Substrat 204, das auf dem Substrathalter 202 angeordnet ist, abzubilden. Das Substrat 204 weist zum Beispiel eine Haupterstreckungsebene E (xy-Ebene in 2) mit einer ersten Richtung x und einer zur ersten Richtung x senkrechten zweiten Richtung y auf.As in connection with 1 As described, the lithography system 1 is designed to produce an image of a mask 7 ( 1 ) on the substrate 204, which is arranged on the substrate holder 202. The substrate 204 has, for example, a main extension plane E (xy plane in 2 ) with a first direction x and a second direction y perpendicular to the first direction x.

In 4 ist ein Beispiel eines Bildes 400 mit auf dem Substrat 204 abgebildeten Strukturen 402 gezeigt. Das Bezugszeichen 404 kennzeichnet die an einer Sollposition abgebildeten Strukturen 402. Weiterhin kennzeichnet das Bezugszeichen 406 die aufgrund eines Abbildungsfehlers F an einer Istposition abgebildeten Strukturen 402. Der Abbildungsfehlers F wird insbesondere durch eine Verkippung einer auf dem Substrat 204 auftreffenden Wellenfront 112 (2) um die x- und die y-Achse verursacht. Aufgrund des Abbildungsfehlers F werden Strukturen der Maske 7 (1) derart auf dem Substrat 204 abgebildet, dass sie von der Sollposition 404 zur Istposition in negativer x- und negativer y-Richtung in 4 verschoben werden. Der Abbildungsfehler F kann, wie eingezeichnet, beispielsweise ein Vektor mit einer x-Komponente Fx und einer y-Komponente Fy sein.In 4 an example of an image 400 with structures 402 imaged on the substrate 204 is shown. The reference numeral 404 indicates the structures 402 imaged at a target position. Furthermore, the reference numeral 406 designates the structures 402 imaged at an actual position due to an imaging error F. The imaging error F is caused in particular by a tilting of a wave front 112 ( 2 ) around the x- and y-axis. Due to the imaging error F, structures of the mask 7 ( 1 ) is imaged on the substrate 204 such that it extends from the target position 404 to the actual position in the negative x and negative y directions in 4 The imaging error F can, for example, be a vector with an x-component F x and a y-component F y , as shown.

In einem ersten optionalen Schritt S1 des Verfahrens wird eine Kalibierfunktion G ermittelt. Ein Beispiel einer Kalibierfunktion G ist in 5 gezeigt. Die Kalibierfunktion G ist eine (z. B. lineare) Funktion eines Druckes P (2) der Flüssigkeit 304 in der Flüssigkeitsleitung 306 in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers F (4) der Lithographieanlage. Die Kalibierfunktion G wird zum Beispiel durch wiederholtes Abbilden der Maske 7 mittels des Projektionssystems 100 auf dem Substrat 204 bei ortsfestem Substrathalter 202 und für mehrere voneinander verschiedene in die Flüssigkeit 304 induzierte Druckschwankungen ermittelt. In 5 ist beispielhaft die x-Komponente Fx des Abbildungsfehlers F gezeigt. Weiterhin sind in 5 beispielhaft zwei verschiedene Druckwerte P1, P2 einer in die Flüssigkeit 304 (z. B. mit einem Wasserlautsprecher, nicht gezeigt) induzierten Druckschwankung gekennzeichnet. Weiterhin sind die für diese Druckwerte P1, P2 ermittelten x-Komponenten Fx der Abbildungsfehler F1, F2 eingezeichnet. Obwohl in den Figuren nicht gezeigt, kann die Kalibrierfunktion auch z. B. eine dreidimensionale Funktion sein, die sowohl die x-Komponente Fx als auch die y-Komponente Fy eines Abbildungsfehlers F als Funktion des Druckes P angibt. Der Abbildungsfehlers F kann beispielsweise im Ortsraum angegeben werden. Alternativ kann der Abbildungsfehler auch im Frequenzraum angegeben werden.In a first optional step S1 of the method, a calibration function G is determined. An example of a calibration function G is shown in 5 The calibration function G is a (e.g. linear) function of a pressure P ( 2 ) of the liquid 304 in the liquid line 306 depending on the imaging error F ( 4 ) of the lithography system. The calibration function G is determined, for example, by repeatedly imaging the mask 7 using the projection system 100 on the substrate 204 with the substrate holder 202 stationary and for several different pressure fluctuations induced in the liquid 304. In 5 The x-component F x of the aberration F is shown as an example. Furthermore, 5 by way of example, two different pressure values P 1 , P 2 of a pressure fluctuation induced in the liquid 304 (e.g. with a water loudspeaker, not shown) are marked. Furthermore, the x-components F x of the imaging errors F 1 , F 2 determined for these pressure values P 1 , P 2 are shown. Although not shown in the figures, the calibration function can also be, for example, a three-dimensional function that specifies both the x-component F x and the y-component F y of an imaging error F as a function of the pressure P. The imaging error F can, for example, be specified in the position space. Alternatively, the imaging error can also be specified in the frequency space.

In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird/werden ein oder mehrere Druckwerte w(t) der Flüssigkeit 304 in der Flüssigkeitsleitung 306 der Lithographieanlage 1, z. B. von der Steuervorrichtung 212 (2), empfangen. Beispielsweise wird/werden die Druckwerte w(t) von dem einen oder den mehreren Drucksensoren 214, 218 (2) mittels Datenübertragung 216 empfangen. Der Druckwert oder die Druckwerte w(t) sind beispielsweise zeitabhängige Werte, wobei t eine Zeit bezeichnet.In a second step S2 of the method, one or more pressure values w(t) of the liquid 304 in the liquid line 306 of the lithography system 1 are determined, e.g. by the control device 212 ( 2 ), for example, the pressure values w(t) from the one or more pressure sensors 214, 218 ( 2 ) by means of data transmission 216. The pressure value or pressure values w(t) are, for example, time-dependent values, where t denotes a time.

In einem dritten Schritt S3 des Verfahrens wird eine Stellgröße u(t) basierend auf dem einen oder den mehreren empfangenen Druckwerten w(t) und der vorermittelten Kalibrierfunktion G ermittelt.In a third step S3 of the method, a manipulated variable u(t) is determined based on the one or more received pressure values w(t) and the pre-determined calibration function G.

In einem vierten Schritt S4 des Verfahrens wird die Aktoreinrichtung 206 (2) zum Positionieren des Substrathalters 202 basierend auf der Stellgröße u(t) angesteuert.In a fourth step S4 of the method, the actuator device 206 ( 2 ) for positioning the substrate holder 202 based on the manipulated variable u(t).

Die Stellgröße u(t) in Schritt S3 wird zum Beispiel derart ermittelt, dass die Aktoreinrichtung 206 in Schritt S4 den Substrathalter 202 und damit das Substrat 204 basierend auf der Stellgröße u(t) derart bewegt, dass die abzubildenden Strukturen 402 (4) von der Istposition 406 auf die Sollposition 404 geschoben werden. Der Pfeil K kennzeichnet diese Verschiebung, durch die der Abbildungsfehler F kompensiert wird.The manipulated variable u(t) in step S3 is determined, for example, such that the actuator device 206 in step S4 moves the substrate holder 202 and thus the substrate 204 based on the manipulated variable u(t) such that the structures 402 to be imaged ( 4 ) from the actual position 406 to the target position 404. The arrow K indicates this shift, by which the imaging error F is compensated.

6 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuerung der Position r des Substrathalters 202 zum Kompensieren (siehe Pfeil K in 4) eines Abbildungsfehlers F der Lithographieanlage 1. Die Steuerung ist insbesondere eine vorwärtsgerichtete Steuerung bzw. Vorsteuerung (Engl.: feedforward control) ohne Rückkopplung. 6 shows a block diagram of a control of the position r of the substrate holder 202 for compensating (see arrow K in 4 ) of an imaging error F of the lithography system 1. The control is in particular a feedforward control without feedback.

Die Steuervorrichtung 212 empfängt die erfassten Druckwerte w(t) (d. h. Istwerte) einer Druckschwankung der Flüssigkeit 304 in der Flüssigkeitsleitung 306. Ein Sollwert für den Druck einer Druckschwankung der Flüssigkeit 304 ist Null und kann in einer Speichereinheit der Steuervorrichtung 212 gespeichert sein. The control device 212 receives the detected pressure values w(t) (i.e. actual values) of a pressure fluctuation of the liquid 304 in the liquid line 306. A setpoint value for the pressure of a pressure fluctuation of the liquid 304 is zero and can be stored in a memory unit of the control device 212.

Die Steuervorrichtung 212 kann optional auch die vorermittelte Kalibierfunktion G empfangen, wie in 6 veranschaulicht. Alternativ kann die vorermittelte Kalibierfunktion G auch bereits in einer Speichereinheit der Steuervorrichtung 212 gespeichert sein. Die Steuervorrichtung 212 ermittelt basierend auf den empfangenen Druckwerten w(t) und der vorermittelte Kalibierfunktion G ein Stellsignal u(t) zum Ansteuern der Aktoreinrichtung 206. Das Bezugszeichen 220 in 6 kennzeichnet eine Steuerstrecke der Steuerung. Die Steuerstrecke 220 umfasst zum Beispiel eine Aktorik (z. B. Aktoreinrichtung 206), eine Sensorik (z. B. Drucksensor/en 214, 218) und/oder den Substrathalter 202.The control device 212 can optionally also receive the pre-determined calibration function G, as in 6 illustrated. Alternatively, the pre-determined calibration function G can also already be stored in a memory unit of the control device 212. The control device 212 determines a control signal u(t) for controlling the actuator device 206 based on the received pressure values w(t) and the pre-determined calibration function G. The reference number 220 in 6 identifies a control path of the controller. The control path 220 comprises, for example, an actuator (e.g. actuator device 206), a sensor (e.g. pressure sensor(s) 214, 218) and/or the substrate holder 202.

Durch Ansteuern der Aktoreinrichtung 206 basierend auf dem Stellsignal u(t) wird der Substrathalter 202 und das Substrat 204 derart bewegt, dass der Abbildungsfehler F (4) kompensiert wird, siehe Pfeil K in 4 und Bezugszeichen k(t) in 6.By controlling the actuator device 206 based on the control signal u(t), the substrate holder 202 and the substrate 204 are moved such that the imaging error F ( 4 ), see arrow K in 4 and reference symbol k(t) in 6 .

In den hierin gezeigten und beschriebenen beispielhaften Figuren wird der Substrathalter 202 durch Ansteuern der Aktoreinrichtung 206 basierend auf dem Stellsignal u(t) in der x- und/oder y-Richtung (d. h. in der xy-Ebene) in den Figuren bewegt. In anderen Beispielen kann der Substrathalter 202 durch Ansteuern der Aktoreinrichtung 206 basierend auf dem Stellsignal u(t) jedoch auch zusätzlich oder stattdessen in der z- Richtung bewegt werden und/oder um die x-, y- und/oder z-Richtung gedreht werden.In the exemplary figures shown and described herein, the substrate holder 202 is controlled by controlling the actuator device 206 based on the control signal u(t) in the x- and/or y-direction (ie in the xy plane) in the figures. In other examples, however, the substrate holder 202 can also be moved additionally or instead in the z direction and/or rotated about the x, y and/or z direction by controlling the actuator device 206 based on the control signal u(t).

7 zeigt schematisch funktionelle Komponenten der Steuervorrichtung 212 gemäß einer Ausführungsform. 7 schematically shows functional components of the control device 212 according to an embodiment.

Die Steuervorrichtung 212 umfasst eine Empfangseinrichtung 222 zum Empfangen eines oder mehrerer Druckwerte w(t) der Flüssigkeit 304 in der Flüssigkeitsleitung 306 (2). Die Steuervorrichtung 212 umfasst außerdem eine Ermittlungseinrichtung 224 zum Ermitteln der Stellgröße u(t) basierend auf dem/den empfangenen Druckwert/en w(t) und der vorermittelten Kalibierfunktion G. Die Steuervorrichtung 212 weist außerdem eine Ansteuereinrichtung 226 zum Ansteuern der Aktoreinrichtung 206 basierend auf der ermittelten Stellgröße u(t). Beispielsweise sendet die Ansteuereinrichtung 226 ein entsprechendes Steuersignal a(t) an die Aktoreinrichtung 206.The control device 212 comprises a receiving device 222 for receiving one or more pressure values w(t) of the liquid 304 in the liquid line 306 ( 2 ). The control device 212 also comprises a determination device 224 for determining the manipulated variable u(t) based on the received pressure value(s) w(t) and the pre-determined calibration function G. The control device 212 also has a control device 226 for controlling the actuator device 206 based on the determined manipulated variable u(t). For example, the control device 226 sends a corresponding control signal a(t) to the actuator device 206.

Zusätzlich zu der hierin beschriebenen Steuerung der Position des Substrathalters zur Kompensation von Abbildungsfehler, die durch Druckschwankungen einer Temperierflüssigkeit erzeugt werden, können Druckschwankungen einer Temperierflüssigkeit auch durch andere bekannte Maßnahmen (z. B. sog. Silencer) aktiv gedämpft werden.In addition to the control of the position of the substrate holder described herein to compensate for imaging errors caused by pressure fluctuations of a tempering liquid, pressure fluctuations of a tempering liquid can also be actively dampened by other known measures (e.g. so-called silencers).

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.Although the present invention has been described using exemplary embodiments, it can be modified in many ways.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS

11
ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
22
BeleuchtungssystemLighting system
33
LichtquelleLight source
44
BeleuchtungsoptikLighting optics
55
ObjektfeldObject field
66
ObjektebeneObject level
77
RetikelReticle
88
RetikelhalterReticle holder
99
RetikelverlagerungsantriebReticle displacement drive
1010
ProjektionsoptikProjection optics
1111
BildfeldImage field
1212
BildebeneImage plane
1313
WaferWafer
1414
WaferhalterWafer holder
1515
WaferverlagerungsantriebWafer relocation drive
1616
BeleuchtungsstrahlungIllumination radiation
1717
Kollektorcollector
1818
ZwischenfokusebeneIntermediate focal plane
1919
UmlenkspiegelDeflecting mirror
2020
erster Facettenspiegelfirst faceted mirror
2121
erste Facettefirst facet
2222
zweiter Facettenspiegelsecond facet mirror
2323
zweite Facettesecond facet
100100
ProjektionssystemProjection system
102102
ProjektionsoptikProjection optics
104104
RahmenstrukturFrame structure
106106
RahmenstrukturFrame structure
108108
RahmenstrukturFrame structure
110110
SpiegelMirror
112112
WellenfrontWavefront
200200
PositioniersystemPositioning system
202202
SubstrathalterSubstrate holder
204204
SubstratSubstrat
206206
AktoreinrichtungActuator device
208208
AktorActuator
210210
Basisbase
212212
SteuervorrichtungControl device
214214
DrucksensorPressure sensor
216216
DatenübertragungData transfer
218218
DrucksensorPressure sensor
220220
SteuerstreckeControl path
222222
EmpfangseinrichtungReception facility
224224
ErmittlungseinrichtungInvestigation facility
226226
AnsteuereinrichtungControl device
228228
Oberflächesurface
230230
EingangEntrance
300300
TemperiervorrichtungTempering device
302302
Temperiereinheit (Kühleinheit)Tempering unit (cooling unit)
304304
Flüssigkeitliquid
306306
FlüssigkeitsleitungLiquid line
400400
BildPicture
402402
Strukturstructure
404404
Strukturstructure
406406
Struktur Structure
aa
Signalsignal
EE
Ebenelevel
FF
FehlerMistake
Fx, FyFx, Fy
FehlerMistake
F1, F2F1, F2
FehlerMistake
GG
Funktionfunction
K, kK, k
Korrekturcorrection
M1-M6M1-M6
SpiegelMirror
PP
DruckPressure
P1, P2P1, P2
DruckPressure
SS
RichtungDirection
S1-S4S1-S4
VerfahrensschritteProcess steps
tt
ZeitTime
uu
StellgrößeControl variable
ww
DruckwertPressure value
xx
RichtungDirection
x1, x2x1, x2
Positionposition
yy
RichtungDirection
y1, y2y1, y2
Positionposition
zz
RichtungDirection

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (14)

Verfahren zum Steuern einer Position (r) eines Substrathalters (202) einer Lithographieanlage (1), wobei die Lithographieanlage (1) dazu eingerichtet ist, ein Bild (400) einer Maske (7) auf einem auf dem Substrathalter (202) angeordneten Substrat (204) abzubilden, mit den Schritten: a) Empfangen (S2) eines oder mehrerer Druckwerte (w) einer Flüssigkeit (304) in einer Flüssigkeitsleitung (306) der Lithographieanlage (1), wobei die Flüssigkeitsleitung (306) zum Temperieren einer positionssensitiven Komponente (108) der Lithographieanlage (1) eingerichtet ist, b) Ermitteln (S3) einer Stellgröße (u) basierend auf dem einen oder den mehreren empfangenen Druckwerten (w) und einer vorermittelten Funktion (G) des Druckes (P) der Flüssigkeit (304) in Abhängigkeit eines Abbildungsfehlers (F) der Lithographieanlage (1) am Ort des Substrats (204), und c) Ansteuern (S4) einer Aktoreinrichtung (206) zum Positionieren des Substrathalters (202) basierend auf der Stellgröße (u).Method for controlling a position (r) of a substrate holder (202) of a lithography system (1), wherein the lithography system (1) is set up to image an image (400) of a mask (7) on a substrate (204) arranged on the substrate holder (202), with the steps: a) receiving (S2) one or more pressure values (w) of a liquid (304) in a liquid line (306) of the lithography system (1), wherein the liquid line (306) is set up for tempering a position-sensitive component (108) of the lithography system (1), b) determining (S3) a control variable (u) based on the one or more received pressure values (w) and a pre-determined function (G) of the pressure (P) of the liquid (304) depending on an imaging error (F) of the lithography system (1) at the location of the substrate (204), and c) controlling (S4) an actuator device (206) for positioning the substrate holder (202) based on the manipulated variable (u). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitsleitung (306) zum Temperieren einer positionssensitiven Komponente (108) eines Projektionssystems (100) der Lithographieanlage (1) eingerichtet ist, und/oder die positionssensitive Komponente (108) eine mechanische Komponente (108), insbesondere ein Sensorrahmen (108), oder eine optische Komponente (110), insbesondere ein Spiegel (110), der Lithographieanlage (1) ist.Procedure according to Claim 1 , wherein the liquid line (306) is designed to control the temperature of a position-sensitive component (108) of a projection system (100) of the lithography system (1), and/or the position-sensitive component (108) is a mechanical component (108), in particular a sensor frame (108), or an optical component (110), in particular a mirror (110), of the lithography system (1). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Flüssigkeitsleitung (306) zum Kühlen der positionssensitiven Komponente (108) der Lithographieanlage (1) eingerichtet ist.Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the liquid line (306) is arranged to cool the position-sensitive component (108) of the lithography system (1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Substrat (204) eine Haupterstreckungsebene (E) aufweist, welche sich in einer ersten Richtung (x) und einer zur ersten Richtung (x) senkrechten zweiten Richtung (y) erstreckt, und der Abbildungsfehler (F) der Lithographieanlage (1) ein Abbildungsfehler (F) ist, durch den sich das Bild (400) der Maske (7) auf dem Substrat (204) in der ersten und/oder der zweiten Richtung (x, y) verschiebt, und/oder der Abbildungsfehler (F) der Lithographieanlage (1) ein Abbildungsfehler (F) ist, der durch eine Verkippung einer auf dem Substrat (204) auftreffenden Wellenfront (112) in der ersten und/oder der zweiten Richtung (x, y) erzeugt wird.Procedure according to one of the Claims 1 until 3 , wherein the substrate (204) has a main extension plane (E) which extends in a first direction (x) and a second direction (y) perpendicular to the first direction (x), and the imaging error (F) of the lithography system (1) is an imaging error (F) by which the image (400) of the mask (7) on the substrate (204) shifts in the first and/or second direction (x, y), and/or the imaging error (F) of the lithography system (1) is an imaging error (F) which is generated by a tilting of a wave front (112) impinging on the substrate (204) in the first and/or second direction (x, y). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Substrathalter (202) eine Oberfläche (228) zum Tragen des Substrats (204) aufweist, welche sich in einer ersten Richtung (x) und einer zur ersten Richtung (x) senkrechten zweiten Richtung (y) erstreckt, und die Aktoreinrichtung (206) derart angesteuert wird, dass der Substrathalter (202) in der ersten Richtung (x), der zweiten Richtung (y) und/oder einer zu der ersten und zweiten Richtung (x, y) senkrechten dritten Richtung (z) bewegt wird, und/oder dass der Substrathalter (202) um die erste Richtung (x), die zweite Richtung (y) und/oder die dritte Richtung (z) gedreht wird.Procedure according to one of the Claims 1 until 4 , wherein the substrate holder (202) has a surface (228) for supporting the substrate (204), which extends in a first direction (x) and a second direction (y) perpendicular to the first direction (x), and the actuator device (206) is controlled such that the substrate holder (202) is moved in the first direction (x), the second direction (y) and/or a third direction (z) perpendicular to the first and second directions (x, y), and/or that the substrate holder (202) is rotated about the first direction (x), the second direction (y) and/or the third direction (z). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die vorermittelte Funktion (G) des Druckes (P) der Flüssigkeit (304) in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers (F) der Lithographieanlage (1) durch wiederholtes Abbilden der Maske (7) auf dem Substrat (204) bei ortsfestem Substrathalter (202) und für mehrere voneinander verschiedene in die Flüssigkeit (304) induzierte Druckschwankungen (P1, P2) ermittelt ist.Procedure according to one of the Claims 1 until 5 , wherein the pre-determined function (G) of the pressure (P) of the liquid (304) is determined as a function of the imaging error (F) of the lithography system (1) by repeatedly imaging the mask (7) on the substrate (204) with a stationary substrate holder (202) and for several different pressure fluctuations (P 1 , P 2 ) induced in the liquid (304). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die vorermittelte Funktion (G) des Druckes (P) der Flüssigkeit (304) in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers (F) der Lithographieanlage (1) eine lineare Funktion ist.Procedure according to one of the Claims 1 until 6 , wherein the pre-determined function (G) of the pressure (P) of the liquid (304) as a function of the imaging error (F) of the lithography system (1) is a linear function. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der eine oder die mehreren Druckwerte (w) der Flüssigkeit (304) in der Flüssigkeitsleitung (306) von einem oder mehreren an der Flüssigkeitsleitung (306) angeordneten Drucksensoren (214, 218) empfangen wird/werden.Procedure according to one of the Claims 1 until 7 , wherein the one or more pressure values (w) of the liquid (304) in the liquid line (306) are received by one or more pressure sensors (214, 218) arranged on the liquid line (306). Verfahren nach Anspruch 8, wobei der eine oder die mehreren Drucksensoren (214, 218) in einem Projektionssystem (100) der Lithographieanlage (1) und/oder in Bezug auf eine Strömungsrichtung (S) der Flüssigkeit (304) am Eingang (230) und/oder am Ausgang des Projektionssystems (100) angeordnet ist/sind.Procedure according to Claim 8 , wherein the one or more pressure sensors (214, 218) is/are arranged in a projection system (100) of the lithography system (1) and/or with respect to a flow direction (S) of the liquid (304) at the inlet (230) and/or at the outlet of the projection system (100). Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Flüssigkeitsleitung (306) zum Temperieren eines Sensorrahmens (108) der Lithographieanlage (1) eingerichtet ist, und der eine oder die mehreren Drucksensoren (214) in Bezug auf eine Strömungsrichtung (S) der Flüssigkeit (304) unmittelbar vor dem Sensorrahmen (108) angeordnet ist/sind.Procedure according to Claim 8 , wherein the liquid line (306) is configured to control the temperature of a sensor frame (108) of the lithography system (1), and the one or more pressure sensors (214) is/are arranged directly in front of the sensor frame (108) with respect to a flow direction (S) of the liquid (304). Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Flüssigkeitsleitung (306) zum Temperieren eines Spiegels (110) der Lithographieanlage (1) eingerichtet ist, und der eine oder die mehreren Drucksensoren in Bezug auf eine Strömungsrichtung (S) der Flüssigkeit (304) unmittelbar vor dem Spiegel (110) angeordnet ist/sind.Procedure according to Claim 8 , wherein the liquid line (306) is configured to control the temperature of a mirror (110) of the lithography system (1), and the one or more pressure sensors is/are arranged directly in front of the mirror (110) with respect to a flow direction (S) of the liquid (304). Steuervorrichtung (212) zum Steuern einer Position (r) eines Substrathalters (202) einer Lithographieanlage (1), wobei die Lithographieanlage (1) dazu eingerichtet ist, ein Bild (400) einer Maske (7) auf einem auf dem Substrathalter (202) angeordneten Substrat (204) abzubilden, aufweisend: eine Empfangseinrichtung (222) zum Empfangen eines oder mehrerer Druckwerte (w) einer Flüssigkeit (304) in einer Flüssigkeitsleitung (306) der Lithographieanlage (1), wobei die Flüssigkeitsleitung (306) zum Temperieren einer positionssensitiven Komponente (108) der Lithographieanlage (1) eingerichtet ist, eine Ermittlungseinrichtung (224) zum Ermitteln einer Stellgröße (u) basierend auf dem einen oder den mehreren empfangenen Druckwerten (w) und einer vorermittelten Funktion (G) des Druckes (P) der Flüssigkeit (304) in Abhängigkeit eines Abbildungsfehlers (F) der Lithographieanlage (1) am Ort des Substrats (204), und eine Ansteuereinrichtung (226) zum Ansteuern einer Aktoreinrichtung (206) zum Positionieren des Substrathalters (202) basierend auf der Stellgröße (u).Control device (212) for controlling a position (r) of a substrate holder (202) of a lithography system (1), wherein the lithography system (1) is designed to image an image (400) of a mask (7) on a substrate (204) arranged on the substrate holder (202), comprising: a receiving device (222) for receiving one or more pressure values (w) of a liquid (304) in a liquid line (306) of the lithography system (1), wherein the liquid line (306) is designed to control the temperature of a position-sensitive component (108) of the lithography system (1), a determining device (224) for determining a manipulated variable (u) based on the one or more received pressure values (w) and a pre-determined function (G) of the pressure (P) of the liquid (304) depending on an imaging error (F) of the lithography system (1) at the location of the substrate (204), and a control device (226) for controlling an actuator device (206) for positioning the substrate holder (202) based on the manipulated variable (u). Positioniersystem (200) zum Positionieren eines Substrathalters (202) einer Lithographieanlage (1), aufweisend: einen Substrathalter (202), eine Aktoreinrichtung (206) zum Bewegen des Substrathalters (202), und eine Steuervorrichtung (212) nach Anspruch 12.Positioning system (200) for positioning a substrate holder (202) of a lithography system (1), comprising: a substrate holder (202), an actuator device (206) for moving the substrate holder (202), and a control device (212) according to Claim 12 . Lithographieanlage (1), insbesondere EUV-Lithographieanlage, mit einer Steuervorrichtung (212) nach Anspruch 12 oder einem Positioniersystem (200) nach Anspruch 13.Lithography system (1), in particular EUV lithography system, with a control device (212) according to Claim 12 or a positioning system (200) according to Claim 13 .
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