DE102011005881A1

DE102011005881A1 - Verfahren zur Einstellung eines Beleuchtungssystems einer Projektionsbelichtungsanlage für die Projektionslithographie

Info

Publication number: DE102011005881A1
Application number: DE102011005881A
Authority: DE
Inventors: Michael Layh; Markus Degünther
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2012-05-03
Also published as: US9176390B2; US20120242968A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Einstellung eines Beleuchtungssystems (26, 19) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Projektionslithografie wird zunächst eine Korrektureinrichtung (24), die eine Abbildungslicht-Intensität im Strahlengang vor einem Objektfeld (18) beeinflusst, in eine Abbildungslicht-Teilbündel (29, 30) eines gesamten Abbildungslicht-Bündels (3) nicht beeinflussende Neutralposition verbracht. Anschließend werden Intensitätsverteilungen mindestens einiger der individuellen Abbildungslicht-Teilbündel (29, 30) längs einer Querkoordinate (x) quer zu einer Verlagerungsrichtung (y) eines abzubildenden Objekts (17) für eine gegebene Anordnung von Abbildungslichtkanälen in der Beleuchtungsoptik (26) der Projektionsbelichtungsanlage (1) ermittelt. Dann wird eine Ist-Variation (ΔCD) von Ist-Werten von Strukturbildgrößen (CD) von Objektstrukturen in einem Bildfeld (20), auf welches das Objektfeld (18) abgebildet wird, die durch Überlagerung der Abbildungslicht-Teilbündel (29, 30) im Bildfeld (20) entstehen, in Abhängigkeit von der Querkoordinate (x) ermittelt. Sodann wird eine Soll-Variation der Strukturbildgrößen über die Querkoordinate (x) vorgegeben und es werden Korrekturelemente der Korrektureinrichtung (24) ausgehend von der Neutralposition derart verlagert, dass die Ist-Variation innerhalb einer Toleranz-Bandbreite mit der Soll-Variation übereinstimmt. Es resultiert ein Einstellverfahren, welches im Vergleich zur bekannten Uniformitäts-Einstellung verbesserte Abbildungsergebnisse liefert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines Beleuchtungssystems einer Projektionsbelichtungsanlage für die Projektionslithografie. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, eine Beleuchtungsoptik mit einer derartigen Vorrichtung, ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauelements unter Einsatz einer mit dem Herstellungsverfahren eingestellten Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mit einem derartigen Herstellungsverfahren strukturiertes Bauelement.
Aus der WO 2009/074 211 A1 ist eine Korrektureinrichtung bekannt, mittels der über eine Querkoordinate quer zu einer Verlagerungsrichtung eines bei der Projektionsbelichtung verlagerten Objektes innerhalb bestimmter Toleranzgrenzen eine uniforme Intensitätsverteilung einstellbar ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Einstellverfahren eines Beleuchtungssystems zu einer Projektionsbelichtungsanlage für die Projektionslithografie zu schaffen, welches im Vergleich zur bekannten Uniformitäts-Einstellung verbesserte Abbildungsergebnisse liefert.
Diese Aufgabe ist gelöst durch ein Einstellverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Optimierung eines Beleuchtungssystems auf eine uniforme, also über die Querkoordinate quer zur Objektverlagerungsrichtung möglichst gleichmäßig intensive Beleuchtung, in vielen Fällen nicht zu optimalen Abbildungsergebnissen führt. Eine Objektfeldposition bei einer bestimmten Querkoordinate wird auch als Feldhöhe bezeichnet. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Strukturbildgrößenvariation eine an das gewünschte Abbildungsergebnis besser angepasste Optimierungsgröße ist. Als Strukturbildgrößenvariation kann die Variation einer kritischen Dimension (Critical Dimension, CD), ΔCD, herangezogen werden. Die Strukturbildgrößenvariation ist die Änderung einer abgebildeten Strukturgröße bei der Projektionsbelichtung als Funktion einer Feldhöhe, also als Funktion der Feld-Querkoordinate quer zur Verlagerungsrichtung des Objekts. Zusätzlich kann die Strukturbildgrößenvariation von einer weiteren Objekt-Strukturbildgröße abhängen. Bei der abgebildeten Strukturgröße kann es sich um eine kritische Dimension (Critical Dimension, CD) handeln. Bei der Objekt-Strukturbildgröße handelt es sich um die Größe eines Abstandswertes in der Bildebene einer typischen Referenzstruktur, welche mit Hilfe der Projektionsoptik in das Bildfeld abgebildet wird. Ein Beispiel hierfür ist der sogenannte „Pitch”, d. h. der Abstand zweier benachbarter Linien im Bildfeld. Bei der Strukturbildgrößenvariation (ΔCD) kann es sich, wenn linienhafte Objektstrukturen abgebildet werden, um die Variation einer Linienbreite handeln, in der eine Intensität des Abbildungslichtes oberhalb einer Lackschwellen-Intensität ist, die zum Entwickeln einer lichtempfindlichen Schicht auf dem Substrat bzw. Wafer erforderlich ist. Diese Linienbreite, also die abgebildete Strukturgröße, kann unabhängig von einem Abstand zweier benachbarter Linien, also unabhängig von einem Pitch der Objektstruktur als Beispiel für die weitere Objekt-Strukturgröße, über die Feldhöhe variieren. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein Abbildungsergebnis dann optimiert werden kann, wenn die Strukturbildgrößenvariation über die gesamte Feldbreite möglicht klein gehalten wird. Das erfindungsgemäße Einstellverfahren gibt mit der feldhöhenabhängig, also abhängig von der Querkoordinate, arbeitenden Korrektureinrichtung ein Instrument an die Hand, mit dem die Strukturbildgrößenvariation abhängig von der Querkoordinate optimiert werden, also innerhalb vorgegebener Toleranzgrößen mit einer Soll-Vorgabe in Übereinstimmung gebracht werden kann. Hierbei wird ausgenutzt, dass die Korrekturelemente der Korrektureinrichtung die verschiedenen Abbildungslicht-Teilbündel in unterschiedlicher Weise beeinflussen können, da die Abbildungslicht-Teilbündel einander längs der Verlagerungsrichtung in der Regel nicht identisch überlagern. Die Erfindung löst sich von dem Paradigma, dass eine optimale Abbildung nur dann erreicht werden kann, wenn die Intensität des gesamten Abbildungslicht-Bündels über die Feldhöhe uniform ist. Vielmehr kann eine zur Abbildung bestimmter Objektstrukturen optimierte Einstellung des Beleuchtungssystems auch mit einer nicht uniformen Intensitätsverteilung über die Querkoordinate, insbesondere in einer Objekt- bzw. Retikelebene, in der das abzubildende Objekt angeordnet ist, einhergehen. Die Ermittlung der Intensitätsverteilungen mindestens einiger der individuellen Abbildungslicht-Teilbündel längs der Querkoordinate für eine gegebene Anordnung der Abbildungslichtkanäle in der Beleuchtungsoptik kann durch Simulation oder Berechnung auf Basis der bekannten Geometrie der Beleuchtungsoptik oder des die Beleuchtungsoptik und die Projektionsoptik enthaltenden Systems geschehen. Diese Ermittlung kann in der Objekt- bzw. Retikelebene geschehen.
Alternativ oder zusätzlich kann diese Ermittlung der Intensitätsverteilungen durch Messung geschehen. Die Ermittlung der Intensitätsverteilungen kann für jeden Abbildungslichtkanal individuell geschehen. Das Ermitteln einer Wirkung einer Verlagerung der Korrekturelemente auf die individuellen Abbildungslicht-Teilbündel, ausgehend von der Neutralposition, kann ebenfalls über eine Simulation bzw. Berechnung der optischen Wirkung der Korrekturelemente auf Basis der bekannten optischen Geometriedaten geschehen. Alternativ oder zusätzlich ist die Wirkung einer Verlagerung der Korrekturelemente auch einer Messung zugänglich.
Eine Ermittlung der Intensitätsverteilungen der Abbildungslicht-Teilbündel in einer Bildebene, in der das Substrat bzw. der Wafer angeordnet ist, kann mit Hilfe der Abbe'schen Abbildungstheorie erfolgen. Hierbei können Simulationsprogramme zum Einsatz kommen, mit denen eine Intensitätsverteilung jedes Abbildungslicht-Teilbündels bestimmt werden kann. Derartige Simulationsprogramme können die Wirkung einer Korrektureinrichtung in Form beispielsweise eines aus DE 10 2008 013 229 A1 bekannten UNICOM berücksichtigen. Ergebnis der Simulation ist die Intensitätsverteilung jedes Abbildungslicht-Teilbündels. Die Gesamtintensitätsverteilung in der Bildebene ergibt sich als Überlagerung der Intensitätsverteilungen aller Abbildungslicht-Teilbündel.
Aus der Gesamtintensitätsverteilung lässt sich dann die zu erwartende Strukturbildgrößenvariation bestimmen. Der Verlagerungsschritt der Korrekturelemente derart, dass die Ist-Variation der Ist-Werte der Strukturbildgrößen von Objektstrukturen im Bildfeld innerhalb der Toleranz-Bandbreite mit der Soll-Variation übereinstimmt, ist eine Optimierungsaufgabe, die mit Hilfe entsprechender Optimierungs-Algorithmen gelöst werden kann. Bei einer Ausgestaltung der Korrektureinrichtung des Beleuchtungssystems werden alle Abbildungslicht-Teilbündel durch die Korrektureinrichtung unterschiedlich beeinflusst.
Die Projektionsbelichtungsanlage kann einen Objekthalter zur Halterung des Objekts aufweisen, der längs der Verlagerungsrichtung angetrieben verlagerbar ist. Die Projektionsbelichtungsanlage kann einen Substrathalter zur Halterung eines Substrats aufweisen, der längs der Verlagerungsrichtung angetrieben verlagerbar ist. Zu Beginn des Einstellverfahrens wird die Intensitätsverteilung mindestens eines der individuellen Abbildungslicht-Teilbündel ohne Wirkung der Korrektureinrichtung ermittelt. Hierzu kann die Korrektureinrichtung vor diesem Ermittlungsschritt in eine die Abbildungslicht-Teilbündel nicht beeinflussende Neutralposition verbracht werden.
In eine Simulation bzw. Berechnung der Intensitätsverteilungen in der Bild- bzw. Waferebene geht ein Einfluss der abzubildenden Objektstrukturen auf die Abbildungslicht-Teilbündel ein, insbesondere ein beugender Einfluss. Es resultiert eine Abhängigkeit der Strukturbildgrößenvariation von der abzubildenden Objektstruktur.
Die Vorteile einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Merkmal des Anspruchs 2 entsprechend denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das erfindungsgemäße Einstellverfahren bereits erläutert wurden. Die Strukturbildgrößen-Ermittlungseinrichtung kann mit der Kanalintensitätsverteilungs-Ermittlungseinrichtung in Signalverbindung stehen.
Als Korrektureinrichtung nach Anspruch 3 kann ein UNICOM zum Einsatz kommen. Vom prinzipiellen Aufbau her ist ein derartiges UNICOM bekannt aus der WO 2009/074 211 A1 , der DE 10 2008 013 229 A1 und den dort zitierten Druckschriften.
Alternativ zu einer Simulation der Intensitätsverteilung für eine bestimmte Retikelstruktur in der Bild- bzw. Waferebene kann auch ein AIMS benutzt wereden. Ein AIMS nach Anspruch 4 hat sich zur Ermittlung einer Intensitätsverteilung in der Bild- bzw. Waferebene über die Feldhöhe als geeignetes Messinstrument herausgestellt. Vom prinzipiellen Aufbau her ist ein solches AIMS beispielsweise aus der DE 102 20 815 A1 bekannt.
Die Kanalintensitätsverteilungs-Ermittlungseinrichtung kann die Intensitätsverteilungen mindestens einiger der individuellen Abbildungslicht-Teilbündel im Bereich einer Objektebene, in der das Objektfeld liegt, oder im Bereich einer Bildebene, in der das Bildfeld liegt, ermitteln. Diese Ermittlung kann durch Messen und/oder durch Simulation und/oder durch Rechnung erfolgen. Wird die Intensitätsverteilung in der Bildebene vermessen, kann das Retikel entfernt oder, im Falle der Verwendung eines reflektierenden Retikels, durch ein unstrukturiertes Retikel ersetzt werden. Über eine in der jeweiligen Feldebene, also in der Objektebene oder in der Bildebene, angeordnete Fourieroptik kann die Intensitätsverteilung aufgelöst über die Beleuchtungswinkel vermessen werden. Die Kanalintensitätsverteilungs-Ermittlungseinrichtung kann zur Bestimmung einer Ausleuchtung eines Objektes bzw. Retikels eingesetzt werden.
Die Vorteile einer Beleuchtungsoptik nach Anspruch 5, eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 6, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 7, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 8 und eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauelements nach Anspruch 9 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das erfindungsgemäße Einstellverfahren und die zur Durchführung von diesem vorgeschlagene Vorrichtung bereits erläutert wurden. Bei der Lichtquelle der Projektionsbelichtungsanlage kann es sich um eine EUV-Lichtquelle handeln.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 schematisch und in Bezug auf eine Beleuchtungsoptik im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie;
2 eine Ausschnittsvergrößerung aus 1 im Bereich einer Retikel- bzw. Objektebene;
3 eine Ansicht auf eine Korrektureinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage aus Blickrichtung III in 2;
4 eine Ansicht einer Facettenanordnung eines Feldfacettenspiegels der Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage nach 1;
5 eine Ansicht einer Facettenanordnung eines Pupillenfacettenspiegels der Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage nach 1;
6 in einer zu 4 ähnlichen Darstellung eine Facettenanordnung einer weiteren Ausführung eines Feldfacettenspiegels;
7 in einer zur 3 ähnlichen Ansicht die Korrektureinrichtung sowie zwei Abbildungslicht-Teilbündel, die zwei unterschiedlichen Abbildungslichtkanäle eines gesamten Abbildungslicht-Bündels zugeordnet sind;
8 stark schematisch und hervorgehoben diejenigen zwei Facetten der Facettenanordnung des Pupillenfacettenspiegels nach 5, die den beiden Abbildungslicht-Teilbündeln zugeordnet sind, die in der 7 dargestellt sind;
9 in einem Diagramm die Abhängigkeit einer Abschwächung G für eines der beiden in der 7 dargestellten Abbildungslicht-Teilbündel durch jeweils eine der Einzelblenden der Korrektureinrichtung als Funktion der Einzelblenden-Verlagerungsposition, dargestellt (durchgezogen/gestrichelt) für zwei der Einzelblenden, die an unterschiedlichen Querkoordinaten quer zu einer Verlagerungsrichtung einer Verlagerung eines bei der Projektionsbelichtung abzubildenden Objektes angeordnet sind;
10 in einer 9 entsprechenden Diagramm-Darstellung die Abhängigkeit der Abschwächung G für das andere in der 7 dargestellte Abbildungslicht-Teilbündel durch die beiden Einzelblenden, wiederum als Funktion der Einzelblenden-Verlagerungsposition;
11 in einem Diagramm eine Abhängigkeit einer Variation einer kritischen Dimension (ΔCD) von einer Linienbreite einer Referenz-Linienstruktur eines mit der Projektionsbelichtungsanlage abzubildenden Objekts für verschiedene Feld-Querkoordinaten (Feldhöhen) nach Durchführung eines Einstellverfahrens;
12 eine Abhängigkeit einer Intensität des gesamten Abbildungslicht-Bündels über die Feld-Querkoordinate vor und nach Durchführung des Einstellverfahrens;
13 schematisch Verfahrensschritte eines Ablaufs des Einstellverfahrens; und
14 in einer zu 1 ähnlichen Diagramm-Darstellung eine Abhängigkeit einer Variation einer kritischen Dimension (ΔCD) von einer Linienbreite einer Referenz-Linienstruktur eines mit der Projektionsbelichtungsanlage abzubildenden Objekts für verschiedene Feld-Querkoordinaten ohne Durchführung des Einstellverfahrens nach Einstellung der Korrektureinrichtung so, dass sich eine über das Feld homogene Intensitätsverteilung ergibt.
Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie dient zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten elektronischen Halbleiter-Bauelements. Eine Lichtquelle 2 emittiert zur Beleuchtung genutzte EUV-Strahlung im Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Lichtquelle 2 kann es sich um eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, gas discharge produced plasma) oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, laser produced plasma) handeln. Auch eine Strahlungsquelle, die auf einem Synchrotron basiert, ist für die Lichtquelle 2 einsetzbar. Informationen zu einer derartigen Lichtquelle findet der Fachmann beispielsweise in der US 6 859 515 B2 . Zur Beleuchtung und Abbildung innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird EUV-Beleuchtungslicht bzw. Beleuchtungsstrahlung in Form eines Abbildungslicht-Bündels 3 genutzt. Das Abbildungslicht-Bündel 3 durchläuft nach der Lichtquelle 2 zunächst einen Kollektor 4, bei dem es sich beispielsweise um einen genesteten Kollektor mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Mehrschalen-Aufbau oder alternativ um einen, dann hinter der Lichtquelle 2 angeordneten ellipsoidal geformten Kollektor handeln kann. Ein entsprechender Kollektor ist aus der EP 1 225 481 A bekannt. Nach dem Kollektor 4 durchtritt das EUV-Beleuchtungslicht 3 zunächst eine Zwischenfokusebene 5, was zur Trennung des Abbildungslicht-Bündels 3 von unerwünschten Strahlungs- oder Partikelanteilen genutzt werden kann. Nach Durchlaufen der Zwischenfokusebene 5 trifft das Abbildungslicht-Bündel 3 zunächst auf einen Feldfacettenspiegel 6.
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der Zeichnung jeweils ein kartesisches globales xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene und aus dieser heraus. Die y-Achse verläuft in der 1 nach rechts. Die z-Achse verläuft in der 1 nach oben.
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen bei einzelnen optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird in den nachfolgenden Figuren jeweils auch ein kartesisches lokales xyz- oder xy-Koordinatensystem verwendet. Die jeweiligen lokalen xy-Koordinaten spannen, soweit nichts anderes beschrieben ist, eine jeweilige Hauptanordnungsebene der optischen Komponente, beispielsweise eine Reflexionsebene, auf. Die x-Achsen des globalen xyz-Koordinatensystems und der lokalen xyz- oder xy-Koordinatensysteme verlaufen parallel zueinander. Die jeweiligen y-Achsen der lokalen xyz- oder xy-Koordinatensysteme haben einen Winkel zur y-Achse des globalen xyz-Koordinatensystems, die einem Kippwinkel der jeweiligen optischen Komponente um die x-Achse entspricht.
4 zeigt beispielhaft eine Facettenanordnung von Feldfacetten 7 des Feldfacettenspiegels 6. Die Feldfacetten 7 sind rechteckig und haben jeweils das gleiche x/y-Aspektverhältnis. Das x/y-Aspektverhältnis kann beispielsweise 12/5, kann 25/4 oder kann 104/8 betragen.
Die Feldfacetten 7 geben eine Reflexionsfläche des Feldfacettenspiegels 6 vor und sind in vier Spalten zu je sechs bis acht Feldfacettengruppen 8a, 8b gruppiert. Die Feldfacettengruppen 8a haben jeweils sieben Feldfacetten 7. Die beiden zusätzlichen randseitigen Feldfacettengruppen 8b der beiden mittleren Feldfacettenspalten haben jeweils vier Feldfacetten 7. Zwischen den beiden mittleren Facettenspalten und zwischen der dritten und vierten Facettenzeile weist die Facettenanordnung des Feldfacettenspiegels 6 Zwischenräume 9 auf, in denen der Feldfacettenspiegel 6 durch Haltespeichen des Kollektors 4 abgeschattet ist. Soweit eine LPP-Quelle als die Lichtquelle 2 zum Einsatz kommt, kann sich eine entsprechende Abschattung auch durch einen Zinntröpfchen-Generator ergeben, der benachbart zum Kollektor 4 angeordnet und in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Nach Reflexion am Feldfacettenspiegel 6 trifft das in Abbildungslicht-Teilbündel, die den einzelnen Feldfacetten 7 zugeordnet sind, aufgeteilte Abbildungslicht-Bündel 3 auf einen Pupillenfacettenspiegel 10. Das jeweilige Abbildungslicht-Teilbündel des gesamten Abbildungslicht-Bündels 3 ist längs jeweils eines Abbildungslichtkanals geführt.
5 zeigt eine beispielhafte Facettenanordnung von runden Pupillenfacetten 11 des Pupillenfacettenspiegels 10. Die Pupillenfacetten 11 sind um ein Zentrum herum in ineinander liegenden Facettenringen angeordnet. Jedem von einer der Feldfacetten 7 reflektierten Abbildungslicht-Teilbündel des EUV-Beleuchtungslichts 3 ist eine Pupillenfacette 11 zugeordnet, so dass jeweils ein beaufschlagtes Facettenpaar mit einer der Feldfacetten 7 und einer der Pupillenfacetten 11 den Abbildungslichtkanal für das zugehörige Abbildungslicht-Teilbündel des EUV-Beleuchtungslichts 3 vorgibt. Die kanalweise Zuordnung der Pupillenfacetten 11 zu den Feldfacetten 7 erfolgt abhängig von einer gewünschten Beleuchtung durch die Projektionsbelichtungsanlage 1.
Über den Pupillenfacettenspiegel 10 (1) und eine nachfolgende, aus drei EUV-Spiegeln 12, 13, 14 bestehenden Übertragungsoptik 15 werden die Feldfacetten 7 in eine Objektebene 16 der Projektionsbelichtungsanlage 1 abgebildet. Der EUV-Spiegel 14 ist als Spiegel für streifenden Einfall (Grazing-Incidence-Spiegel) ausgeführt. In der Objektebene 16 ist ein Retikel 17 angeordnet, von dem mit dem EUV-Beleuchtungslicht 3 ein Ausleuchtungsbereich ausgeleuchtet wird, der mit einem Objektfeld 18 einer nachgelagerten Projektionsoptik 19 der Projektionsbelichtungsanlage 1 zusammenfällt. Die Abbildungslichtkanäle werden im Objektfeld 18 überlagert. Das EUV-Beleuchtungslicht 3 wird vom Retikel 17 reflektiert. Das Retikel 17 wird von einem Objekthalter 17a gehaltert, der längs der Verlagerungsrichtung y angetrieben verlagerbar ist.
Die Projektionsoptik 19 bildet das Objektfeld 18 in der Objektebene 16 in ein Bildfeld 20 in einer Bildebene 21 ab. In dieser Bildebene 21 ist ein Wafer 22 angeordnet, der eine lichtempfindliche Schicht trägt, die während der Projektionsbelichtung mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 belichtet wird. Der Wafer 22, also das Substrat, auf welches abgebildet wird, wird von einem Substrathalter 22a gehaltert, der längs der Verlagerungsrichtung y synchron zur Verlagerung des Objekthalters 17a verlagerbar ist. Bei der Projektionsbelichtung werden sowohl das Retikel 17 als auch der Wafer 22 in der y-Richtung synchronisiert gescannt. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist als Scanner ausgeführt. Die Scanrichtung wird nachfolgend auch als Objektverlagerungsrichtung bezeichnet.
In einer Korrekturebene 23 angeordnet ist eine Feldintensitäts-Korrektureinrichtung 24, die nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Korrektureinrichtung 24, die auch als UNICOM bezeichnet wird, dient zur Einstellung einer scanintegrierten, also in y-Richtung integrierten, Intensitätsverteilung über das Objektfeld 18. Die Korrektureinrichtung 24 wird von einer Steuereinrichtung 25 angesteuert. Beispiele einer Feld-Korrektur-Vorrichtung sind bekannt aus der WO 2009/074 211 A1 , der EP 0 952 491 A2 sowie aus der DE 10 2008 013 229 A1 .
Der Feldfacettenspiegel 6, der Pupillenfacettenspiegel 10, die Spiegel 12 bis 14 der Übertragungsoptik 15 sowie die Korrektureinrichtung 24 sind Bestandteile einer Beleuchtungsoptik 26 der Projektionsbelichtungsanlage 1. Gemeinsam mit der Projektionsoptik 19 bildet die Beleuchtungsoptik 26 ein Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage 1.
2 und 3 zeigen die Korrektureinrichtung 24 stärker im Detail. Die Korrektureinrichtung 24 hat eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten fingerartigen Einzelblenden 27. Bei der Ausführung nach den 2 und 3 können z. B. sechsundzwanzig Einzelblenden 27 mit einer jeweiligen Breite von 4 mm vorhanden sein. Diese Einzelblenden 27 sind einander direkt benachbart oder auch teilweise überlappend. Im Falle einer teilweisen Überlappung müssen Benachbarte der Einzelblenden 27 in einander möglichst nahe benachbarten Ebenen senkrecht zur Strahlrichtung des EUV-Beleuchtungslichts 3 liegen.
In 3 ist stellvertretend ein Verlagerungsaktor 25a für eine der Einzelblenden 27 dargestellt, der von der Steuereinrichtung 25 zur Vorgabe der jeweiligen y-Position dieser Einzelblende 27 dient. Tatsächlich ist jeder der Einzelblenden 27 ein solcher Verlagerungsaktor 25a zugeordnet.
Alle Einzelblenden 27 werden in das EUV-Beleuchtungslicht 3 von ein und derselben Seite her eingeschoben.
Mithilfe der Steuereinrichtung 25 können die Einzelblenden 27 unabhängig voneinander in der y-Richtung in eine vorgegebene Position eingestellt werden. Je nachdem in welcher Feldhöhe, also in welcher x-Position, ein Objektpunkt auf dem Retikel 17 das Objektfeld 18 passiert, wird der Scanweg dieses Objektpunktes in y-Richtung und damit die integrierte Intensität der an dieser x-Position überlagerten Abbildungslicht-Teilbündel des gesamten Abbildungslicht-Bündels 3, die dieser Objektpunkt erfährt, von der y-Position der jeweiligen Einzelblende 27 bestimmt. Auf diese Weise kann über eine Vorgabe der y-Positionen der Einzelblenden 27 eine vorgegebene Verteilung der das Retikel 17 beleuchtenden Intensität des Abbildungslicht-Teilbündels 3 erreicht werden.
6 zeigt eine weitere Ausführung eines Feldfacettenspiegels 6. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf den Feldfacettenspiegel 6 nach 4 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nur erläutert, soweit sie sich von den Komponenten des Feldfacettenspiegels 6 nach 4 unterscheiden. Der Feldfacettenspiegel 6 nach 6 hat eine Feldfacettenanordnung mit gebogenen Feldfacetten 7. Diese Feldfacetten 7 sind in insgesamt fünf Spalten mit jeweils einer Mehrzahl von Feldfacettengruppen 8 angeordnet. Die Feldfacettenanordnung ist in eine kreisförmige Begrenzung einer Trägerplatte 28 des Feldfacettenspiegels eingeschrieben.
Die Feldfacetten 7 der Ausführung nach 6 haben alle die gleiche Fläche und das gleiche Verhältnis von Breite in x-Richtung und Höhe in y-Richtung, welches dem x/y-Aspektverhältnis der Feldfacetten 7 der Ausführung nach 4 entspricht.
7 zeigt in einer zur 3 ähnlichen Darstellung die Korrektureinrichtung 24 wiederum schematisch in einer Aufsicht, wobei die Blickrichtung des Betrachters längs der z-Richtung erfolgt. Die 7 zeigt die Korrektureinrichtung 24 mit einer größeren Anzahl von Einzelblenden 27 als die 3 und zusätzlich die Einzelblenden 27 mit einem in der Aufsicht kleineren x/y-Aspektverhältnis.
Dargestellt ist in der 7 nicht der in der Korrekturebene 23 überlagerte Querschnitt des gesamten Abbildungslicht-Bündels 3, sondern es sind zwei ausgewählte Abbildungslicht-Teilbündel 29, 30 dargestellt. Die anderen Abbildungslicht-Teilbündel des gesamten Abbildungslicht-Bündels 3 sind in der 7 weggelassen. Das Abbildungslicht-Teilbündel 29 ist längs eines Abbildungslichtkanals geführt, der zu einer Pupillenfacette 11 ₂₉ gehört, die in der 8 schematisch dargestellt ist. Das andere in der 7 dargestellte Abbildungslicht-Teilbündel 30 ist längs eines Abbildungslichtkanals geführt, der zu einer anderen, ebenfalls in der 8 schematisch dargestellten Pupillenfacette 11 ₃₀ gehört. Die beiden Pupillenfacetten 11 ₂₉, 11 ₃₀ geben zwei Beleuchtungsrichtungen für das Objektfeld 18 vor, deren Richtungsbeitrag in der x-Dimension den gleichen Absolutwert, aber das entgegengesetzte Vorzeichen hat. Die Bündelführung der beiden Abbildungslichtkanäle, die den beiden Pupillenfacetten 11 ₂₉, 11 ₃₀ zugeordnet sind, über den Feldfacettenspiegel 7, den Pupillenfacettenspiegel 11 und die Übertragungsoptik 15 führt zu einer Verkippung der Querschnitte der Abbildungslicht-Teilbündel 29, 30 um die z-Achse. Diese Verkippung ist anschaulich in der 7 dargestellt. Gegenüber dem Querschnitt des Abbildungslicht-Teilbündels 29 ist der Querschnitt des Abbildungslicht-Teilbündels 30 um eine zentrische Kippachse 31, die in der z-Richtung verläuft, im Uhrzeigersinn um einige Winkelgrad verkippt. Dies führt dazu, dass für negative x-Werte das Abbildungslicht-Teilbündel 30 in der y-Richtung näher an der Korrektureinrichtung 24 liegt, als das Abbildungslicht-Teilbündel 29. Für positive x-Werte liegt umgekehrt das Abbildungslicht-Teilbündel 29 in der y-Richtung näher an der Korrektureinrichtung 24 als das Abbildungslicht-Teilbündel 30. Dies führt zu einem beleuchtungsrichtungsabhängigen Abschattungseffekt der Einzelblenden 27, wie nachfolgend zusätzlich anhand der 9 und 10 anhand zweier ausgewählter Einzelblenden 27 ₁, 27 ₂ der Einzelblende 27 der Korrektureinrichtung 24 erläutert wird. Die Einzelblende 27 ₁ ist (vgl. 7) im Bereich der Feldhöhe x_p1 angeordnet. Die Einzelblende 27 ₂ ist im Bereich der Feldhöhe x_p2 angeordnet.
9 zeigt eine Abschattung bzw. Abschwächung G des Abbildungslicht-Teilbündels 29 durch die beiden Einzelblenden 27 ₁, 27 ₂ in Abhängigkeit von einer y-Position einer führenden Abschattungskante dieser Einzelblenden 27 ₁, 27 ₂. Durchgezogen ist die Abschattung durch die Einzelblende 27 ₁ (Feldhöhe x_p1) dargestellt. Gestrichelt ist die Abschattung durch die Einzelblende 27 ₂ (Feldhöhe x_p2) dargestellt. Da im Bereich der Feldhöhe x_p2 das Abbildungslicht-Teilbündel 29 näher an der Korrektureinrichtung 24 liegt als im Bereich der Feldhöhe x_p1, wird bei einer gegebenen x-Position der führenden Abschattungskante der Einzelblenden 27 ₁, 27 ₂ zunächst das Abbildungslicht-Teilbündel 29 bei der Feldhöhe x_p2 abgeschattet. Diese Abschattung beginnt bei einer y-Position y₁ (vgl. 9) der Einzelblende 27 ₂. Die Einzelblende 27 ₁ muss, damit sie das Abbildungslicht-Teilbündel 29 abschattet, weiter verfahren werden, nämlich bis zur y-Position y₂. Wenn die Einzelblende 27 ₂ noch weiter, nämlich bis zur y-Position y₃ ausgefahren wird, schattet die Einzelblende 27 ₂ das Abbildungslicht-Teilbündel 29 im Bereich der Feldhöhe x_p2 vollständig ab (G = 0). Zwischen den y-Positionen y₁ und y₃ verläuft die Abschattung des Abbildungslicht-Teilbündels 29 durch die Einzelblende 27 ₂ linear. Die Einzelblende 27 ₁ muss zur vollständigen Abschattung des Abbildungslicht-Teilbündels 29 noch weiter ausgefahren werden, nämlich bis zur y-Position y₄. Zwischen den y-Positionen y₂ und y₄ erfolgt die Abschattung des Abbildungslicht-Teilbündels 29 durch die Einzelblende 27 ₁ linear.
10 verdeutlicht die Abschattungsverhältnisse für das Abbildungslicht-Teilbündel 30. Diese Abschattungsverhältnisse sind in Bezug auf die beiden Einzelblenden 27 ₁, 27 ₂ genau umgekehrt wie die Abschattungsverhältnisse für das Abbildungslicht-Teilbündel 29. In der y-Position y₁ der Einzelblende 27 ₁ erfolgt die erste Abschattung des Abbildungslicht-Bündels 30. Die Einzelblende 27 ₂ muss bis zur y-Position y₂ ausgefahren werden, damit sie das Abbildungslicht-Teilbündel 30 abschattet. Bei der y-Position y₃ schattet die Einzelblende 27 ₁ das Abbildungslicht-Teilbündel 30 vollständig ab. Die Einzelblende 27 ₂ muss weiter, nämlich bis zur y-Position y₄ ausgefahren werden, um das Abbildungslicht-Teilbündel 30 vollständig abzuschatten.
Die beiden Abschattungskurven für die Einzelblenden 27 ₁, 27 ₂, die in den 9 und 10 dargestellt sind, haben unterschiedliche Steigungen. Dies liegt daran, dass die Abbildungslicht-Teilbündel des Abbildungslicht-Bündels 3 in der Regel nicht bei allen Feldhöhen exakt die gleiche Breite in der y-Richtung haben, was in der idealisierten Darstellung der Abbildungslicht-Teilbündel 29, 30 in der 7 nicht dargestellt ist. Je geringer eine y-Erstreckung eines der Abbildungslicht-Teilbündel bei einer bestimmten Feldhöhe x_p ist, desto größer ist die Steigung der Abschattungskurve der bei dieser Feldhöhe x_p wirkenden Einzelblende 27. Beim dargestellten Beispiel nach den 9 und 10 ist vorausgesetzt, dass das Abbildungslicht-Teilbündel 29 im Bereich der Feldhöhe x_p2 eine geringere y-Erstreckung hat als im Bereich der Feldhöhe x_p1. Umgekehrt wird bei den Abschattungsverhältnissen nach 10 davon ausgegangen, dass das Abbildungslicht-Teilbündel 30 bei der Feldhöhe x_p1 eine geringere y-Erstreckung hat als im Bereich der Feldhöhe x_p2.
Aus diesen unterschiedlichen Abschattungswirkungen der Einzelblenden 27 ₁, 27 ₂ für die Abbildungslicht-Teilbündel 29, 30 ergibt sich, dass die Einzelblenden 27 ₁, 27 ₂ beleuchtungsrichtungsabhängig wirken. Die Einzelblende 27 ₁ kann beispielsweise soweit ausgefahren sein, dass sie das Abbildungslicht-Teilbündel 30 teilweise abschattet, das Abbildungslicht-Teilbündel 29 jedoch nicht. Die Einzelblende 27 ₂ kann umgekehrt soweit ausgefahren werden, dass sie das Abbildungslicht-Teilbündel 29 abschattet, das Abbildungslicht-Teilbündel 30 jedoch nicht.
Eine Verteilung einer Intensität eines Abbildungslicht-Teilbündels über die Feldhöhe x in Abhängigkeit von den jeweiligen y-Positionen der am Ort x angeordneten Einzelblenden 27 der Korrektureinrichtung 24 lässt sich abstrakt schreiben als
Eine Intensitätsverteilung I_{Abbildungslicht-Bündel,gesamt} des gesamten Abbildungslicht-Bündels 3 über die Feldhöhe x ergibt sich in Abhängigkeit von den y-Positionierungen der Einzelblenden 27 als Superposition aller Intensitätsverteilungen der Abbildungslicht-Teilbündel über die Feldhöhe x. Die Feldhöhen-Koordinate x kann sich dabei auf das Objektfeld 18 oder auf das Bildfeld 20 beziehen, je nachdem, ob die Intensitätsverteilung des Abbildungslicht-Bündels 3 in der Objektebene 16 oder in der Bildebene 21 angegeben wird.
In der vorstehenden Gleichung ist u → ein Vektor, der die y-Positionen aller Einzelblenden 27 am jeweiligen Ort x_p angibt. x ist die Feldhöhe, also die Querkoordinate quer zur Verlagerungsrichtung y des Retikels 17 und des Wafers 22.
Summiert wird dabei über alle Abbildungslichtkanäle 1 bis N, wobei N die Anzahl der genutzten Facetten des Feldfacettenspiegels 6 bzw. des Pupillenfacettenspiegels 10 darstellt. I_{Abbildungslicht-Teilbündel} stellt dabei die Feldabhängigkeit der Intensität jedes Abbildungslicht-Teilbündels ohne Abschwächung durch die Korrektureinrichtung 24 dar. G⁽ⁱ⁾ stellt die relative Abschwächung des jeweiligen Abbildungslicht-Teilbündels durch die Korrektureinrichtung 24 in der vorgegebenen, durch den Vektor u → charakterisierten y-Position aller Einzelblenden 27.
Konkret sind zwei Fälle zu unterscheiden. Im ersten Fall werden bei der Einstellung des Beleuchtungssystems 26 die Abbildungslicht-Teilbündel betrachtet, ohne die Auswirkungen der Objektstrukturen zu berücksichtigen. In diesem Fall gilt speziell:
wobei die berechneten oder gemessenen Intensitätsverteilungen des gesamten Abbildungslicht-Bündels und der Abbildungslicht-Teilbündel mit I' bezeichnet werden. Dabei können das gesamte Abbildungslicht-Bündel und die Abbildungslicht-Teilbündel am Ort des Objektfelds 18 oder am Ort des Bildfelds 20 ermittelt werden. Bei einer Ermittlung am Ort des Bildfelds 20 ist darauf zu achten, dass die Auswirkungen der Objektstrukturen das Ermittlungsergebnis nicht unerwünscht verfälschen. Bei einer Vermessung kann zum Beispiel das Retikel 17 entfernt oder, im Falle der Verwendung eines reflektierenden Retikels 17, durch ein unstrukturiertes Retikel 17 ersetzt werden. Bei einer Berechnung ist entsprechend vorzugehen.
Im zweiten Fall werden die Abbildungslicht-Teilbündel inklusive der Auswirkungen der Objektstrukturen betrachtet. In diesem Fall gilt:
wobei die berechneten oder gemessenen Intensitätsverteilungen des gesamten Abbildungslicht-Bündels und der Abbildungslicht-Teilbündel mit I'' bezeichnet werden. Hierbei werden insbesondere Beugungseinflüsse der abzubildenden Objektstrukturen auf die Abbildungslicht-Teilbündel berücksichtigt. Die in diesem Zusammenhang berechnete oder gemessene Intensitätsverteilung des gesamten Abbildungslicht-Bündels im Bildfeld 20, also die Abbildung einer bestimmten Objekt- bzw. Maskenstruktur in der Bildebene 21, wird auch als Luftbild bezeichnet. Die Intensitätsverteilung jedes einzelnen Abbildungslicht-Teilbündels im Bildfeld 20 wird entsprechend als Teilluftbild bezeichnet.
Im ersten Fall, ohne Berücksichtigung der Auswirkungen der Objektstrukturen, ergibt sich eine relativ gleichförmige Intensitätsverteilung I'_{Abbildungslicht-Bündel,gesamt}(x_p, u →) als Funktion der Feldhöhe. Im zweiten Fall ist die Intensitätsverteilung I''_{Abbildungslicht-Bündel,gesamt}(x_p, u →) des gesamten Abbildungslicht-Bündels hochgradig strukturiert, da sie ein Bild der Objektstruktur darstellt. Allerdings sind nicht alle Intensitätsverteilungen der Abbildungslicht-Teilbündel I''(i)_{Abbildungslicht-Teilbündel}(x_p) (Teilluftbilder) gleich strukturiert, da gemäß der Abbe'schen Abbildungstheorie nicht alle Abbildungslicht-Teilbündel gleich gut zur Bildentstehung beitragen. Insbesondere tragen manche Abbildungs-Teilbündel I'' (Untergrund) / Abbildungslicht-Teilbündel (x_p) nicht zur Bildentstehung bei, da sie aus einer Richtung auf die Objektstruktur treffen, sodass gebeugte Strahlung dieser Abbildungslicht-Teilbündel die Projektionsoptik 19 nicht passieren kann. Nur der ungebeugte Anteil dieser Untergrund-Teilbündel, d. h. eine nullte Beugungsordnung, trifft auf die Bildebene. Daher ergibt sich kein Interferenzmuster in der Intensitätsverteilung I'' (Untergrund) / Abbildungslicht-Teilbündel (x_p) dieser Abbildungslicht-Teilbündel. Die Untergrund-Teilbündel tragen somit nur zu einer Untergrund-Intensität bei. Bei anderen Abbildungslicht-Teilbündeln ergibt sich eine Interferenz aus zwei oder mehr Strahlen am Ort des Bildfelds. Gemäß der Abbe'schen Abbildungstheorie entspricht das Interferenzmuster dieser Abbildungslicht-Teilbündel dem Bild der Objektstruktur. Zu weiteren Details bezüglich der Abbe'schen Abbildungstheorie wird verwiesen auf „Headbook of optical systems: Vol. 2, Physical image formation, chapter 2.1, the Abbe theory of imaging", Wiley VCH 2005.
Für das Einstellverfahren für das Beleuchtungssystem mit der Beleuchtungsoptik 26 und der Projektionsoptik 19 ist eine zur korrekten Entwicklung einer lichtempfindlichen Schicht auf dem Wafer 22 relevante Größe die Intensitätsverteilung des gesamten Abbildungslicht-Bündels 3 I''_{Abbildungslicht-Bündel,gesamt}(x_p, u →) inklusive der Auswirkungen der Objektstrukturen.
Für eine optimale Abbildung ist nicht zwingend, dass die Intensität des gesamten Abbildungslicht-Bündels über die Feldhöhe uniform, also gleichförmig, ist. Die relevante Größe ist vielmehr die Intensitätsverteilung in der Bildebene 21 unter Berücksichtigung der Auswirkungen der Objektstrukturen. Zur Vorgabe einer Einstellung der Einzelblenden 27 der Korrektureinrichtung 24 wird im Rahmen des Einstellungsverfahrens des Beleuchtungssystems die Gleichung (3) herangezogen. Der Vektor u →, das heißt die individuellen y-Positionen aller Einzelblenden 27, wird so festgelegt, dass eine Ist-Variation (ΔCD) von Strukturbildgrößen (CD) von Objektstrukturen, die anhand der Intensitätsverteilung I''_{Abbildungslicht-Bündel,gesamt}(x_p, u →) bestimmt werden kann, innerhalb einer Toleranz-Bandbreite mit einer Soll-Variation übereinstimmt.
Zur Durchführung des Einstellverfahrens für das Beleuchtungssystem der Beleuchtungsbelichtungsanlage 1 weist diese eine Kanalintensitätsverteilungs-Ermittlungseinrichtung 32 auf. Die Kanalintensitätsverteilung-Ermittlungseinrichtung 32 dient zur Ermittlung einer Ausleuchtung des Retikels 17, also einer Intensitätsverteilung über das Objektfeld 18. Diese Intensitätsverteilung kann dann unter zusätzlicher Berücksichtigung der Wirkung der Korrektureinrichtung 24, also unter Berücksichtigung der Funktion G in der obigen Gleichung (1), zur Ermittlung des Luftbildes im Bildfeld 20 für eine bestimmte Retikelstruktur verwendet werden. Mit der Kanalintensitätsverteilungs-Ermittlungseinrichtung 32 ist es möglich, bei herausgenommenem Retikel Intensitätsverteilungen mindestens einiger der individuellen Abbildungslicht-Teilbündel, also beispielsweise der Abbildungslicht-Teilbündel 29, 30 längs der Feldhöhe, also längs der Querkoordinate x, für eine gegebene Anordnung von Abbildungslichtkanälen in der Beleuchtungsoptik 26, also für eine gegebene Zuordnung der Feldfacetten 7 zu den Pupillenfacetten 11, durch Messung zu ermitteln. Die Kanalintensitätsverteilungs-Ermittlungseinrichtung 32 (vgl. 2) hat einen CCD-Chip 33, auf den das Objektfeld 18 abgebildet wird. Der CCD-Chip 33 hat in der x-Richtung eine Ortsauflösung, die angepasst ist an die x-Erstreckung der Einzelblenden 27 der Korrektureinrichtung 24. Je nach Ausführung der Kanalintensitätsverteilungs-Ermittlungseinrichtung 32 kann diese alternativ oder zusätzlich eine Intensitäts- und/oder Beleuchtungswinkelverteilung in der Objektebene 16, wie in der 2 dargestellt, oder in der Bildebene 21 vermessen.
Alternativ zum Einsatz der Kanalintensitätsverteilungs-Ermittlungseinrichtung 32 können die erforderlichen Informationen auch aus Simulationen mithilfe geometrischer Daten der Beleuchtungsoptik 26 ermittelt werden.
Mit der Kanalintensitätsverteilungs-Ermittlungseinrichtung 32 steht eine Strukturbildgrößenvariations-Ermittlungseinrichtung 34 in Signalverbindung. Die Strukturbildgrößenvariations-Ermittlungseinrichtung 34 steht wiederum mit der Steuereinrichtung 25 für die Korrektureinrichtung 24 in Signalverbindung. Die Strukturbildgrößenvariations-Ermittlungseinrichtung 34 dient zur Ermittlung einer Ist-Variation ΔCD von Ist-Werten von Strukturbildgrößen CD von Objektstrukturen, also von Strukturen auf dem Retikel 17, im Bildfeld 20. Diese Variationen entstehen durch Überlagerung der Abbildungslicht-Teilbündel des Abbildungslicht-Bündels 3 im Bildfeld 20. Ermittelt wird durch die Strukturbildgrößenvariations-Ermittlungseinrichtung 34 die Variation ΔCD in Abhängigkeit von der Feldhöhe, also in Abhängigkeit von der Querkoordinate x. Zusätzlich kann durch die Strukturbildgrößenvariations-Ermittlungseinrichtung 34 die Ist-Variation ΔCD in Abhängigkeit von der Strukturgröße ermittelt werden. Grundsätzlich ist eine Signalverbindung zwischen der Kanalintensitätsverteilungs-Ermittlungseinrichtung 32 und der Strukturbildgrößenvariations-Ermittlungseinrichtung 34 nicht zwingend. Es genügt, wenn die Strukturbildgrößenvariations-Ermittlungseinrichtung 34 die Funktion G gemäß der obigen Gleichung (1) berücksichtigt.
Innerhalb der Strukturbildgrößenvariations-Ermittlungseinrichtung 34 kann ein Simulationsprogramm zur Berechnung einer Retikelabbildung in Halbleiter-Lithographie-Projektionsoptiken zum Einsatz kommen, das aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist. Programme zur Modellierung einer Abbildung vorgegebener Objektstrukturen abhängig von der Spezifikation der Beleuchtung sind beispielsweise das Programm Prolith^TM des Unternehmens KLA-Tencor, CA, USA und das Programm Sentaurus Lithography^TM des Unternehmens Synopsys CA, USA. In die Ermittlung der Ist-Variation ΔCD gehen die Abbildungseigenschaften der Beleuchtungsoptik 26, die Eigenschaften der Lichtquelle 2, der Einfluss der abzubildenden Objektstrukturen des Retikel 17 sowie Abbildungseigenschaften der Projektionsoptik 19 ein. Die vorstehend im Zusammenhang mit der Gleichung (1) angegebene Funktion G kann durch eine Vermessung, alternativ aber auch anhand von herstellerspezifischen Abschattungsdaten, bestimmt werden. Über die Strukturbildgrößenvariations-Ermittlungseinrichtung 34 können diejenigen u-Vektoren, also diejenigen Relativpositionierungen aller Einzelblenden 27 der Feldintensitäts-Korrektureinrichtung 24, bestimmt werden, die zu der gewünschten Soll-Variation der Strukturbildgröße führen.
Das Einstellverfahren für das Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird nachfolgend anhand der schematischen 13 erläutert.
In einem Vorbereitungsschritt 35 wird die Korrektureinrichtung 24 zunächst in eine Neutralposition verbracht, in der die Korrektureinrichtung die Abbildungslicht-Teilbündel des gesamten Abbildungslicht-Teilbündels 3 nicht beeinflusst. Beispielhaft ist eine derartige Position für die Abbildungslicht-Teilbündel 29, 30 in der 7 dargestellt.
In einem Ermittlungsschritt 36 erfolgt bei herausgenommenen Retikel und in Position gebrachter Kanalintensitätsverteilungs-Ermittlungseinrichtung 32 eine Ermittlung von Intensitätsverteilungen mindestens einiger der individuellen Abbildungslicht-Teilbündel längs der Querkoordinate x für eine gegebene Anordnung von Abbildungslichtkanälen in der Beleuchtungsoptik 26.
In einem weiteren Ermittlungsschritt 37 wird eine Ist-Variation ΔCD von Ist-Werten von Strukturbildgrößen CD von Objektstrukturen des Retikels 17 in Bildfeld 20, die durch Überlagerung der im Ermittlungsschritt 36 vermessenen Abbildungslicht-Teilbündel im Bildfeld 20 entstehen, in Abhängigkeit von der Querkoordinate x ermittelt. Hierzu wird das Bild der Struktur des Retikels 17 in der Bildebene 21 mit Hilfe des Simulationsprogramms unter Kenntnis der Beleuchtungs-Intensitätsverteilung am Retikel 17 berechnet und daraus die Strukturbildgrößenvariation bestimmt. Alternativ kann die Strukturbildgrößenvariation durch Messung mit einem Aerial Image Metrology System (AIMS, Luftbild-Metrologiesystem) vermessen werden, das beispielsweise aus der DE 102 20 815 A1 bekannt ist. Alternativ oder zusätzlich kann im Ermittlungsschritt 37 ein Testretikel mit entsprechenden Strukturbildgrößen eingesetzt werden. In die Ermittlung der Strukturbildgrößenvariation im Ermittlungsschritt 37 geht das Ergebnis der Intensitätsverteilungsermittlung im Ermittlungsschritt 36 ein.
In einem Vorgabeschritt 38 erfolgt ein Vorgeben einer Soll-Variation der Strukturbildgrößen über die Querkoordinate x. Diese Vorgabe kann anhand der im Rahmen einer vorzunehmenden Belichtung abzubildenden Strukturgrößen geschehen.
Anhand der vorgegebenen Soll-Variation der Strukturbildgrößen und der ermittelten Ist-Variation der Strukturbildgrößen errechnet die Strukturbildgrößenvariations-Ermittlungseinrichtung 34 eine Verteilung von y-Verlagerungspositionen der verschiedenen Einzelblenden 27 der Korrektureinrichtung 24. In einem Verlagerungsschritt 39 werden dann die Einzelblenden 27 der Korrektureinrichtung 24, ausgehend von der Neutralposition, derart in individuelle y-Positionen verbracht, dass die Ist-Variation der Strukturbildgröße innerhalb einer Toleranz-Bandbreite mit der Soll-Variation übereinstimmt.
Hierzu übermittelt die Strukturbildgrößenvariations-Ermittlungseinrichtung 34 die errechneten y-Positionswerte für die verschiedenen Einzelblenden 27 an die Steuereinrichtung 25.
Die Einzelblenden 27 stellen Korrekturelemente der Korrektureinrichtung 24 dar.
11 zeigt eine Verteilung einer Ist-Variation von Ist-Werten von Strukturbildgrößen, ΔCD, für verschiedene Größen von Objektstrukturen im Bildfeld 20. Dargestellt ist die Ist-Strukturbildgrößenvariation ΔCD in Abhängigkeit von einem abzubildenden Linienabstand, also abhängig von einer abzubildenden Periodizität (Pitch) der Objektstrukturen. Die Strukturbildvariation ΔCD ist aufgetragen für fünf verschiedene Feldhöhen, also für verschiedene x-Positionen, gleich verteilt zwischen den beiden Feldrändern in –x und +x-Richtung. Die Verläufe für die fünf Feldhöhen sind in 11 dargestellt durch verschiedene strichlierte Kurven. In guter Näherung ist die Strukturbildgrößenvariation ΔCD gleich 0, unabhängig von der Feldhöhe x und unabhängig von der Periodizität in einem Bereich zwischen 54 nm und 350 nm und bei konstanter Linienbreite von 27 nm. Eine bestimmte Linienbreite, die geringer sein kann als 30 nm, kann aufgrund dieser praktisch verschwindenden Strukturbildgrößenvariation ΔCD also unabhängig vom Abstand der abzubildenden Linien voneinander und unabhängig von der Feldhöhe mit gleicher Qualität abgebildet werden. Dies stellt sicher, dass unabhängig vom Linienabstand und von der Feldhöhe die Linien für die lichtempfindliche Schicht auf dem Wafer 22 gut entwickelbar abgebildet werden und stellt somit ein optimiertes Auflösungsvermögen der Projektionsbelichtungsanlage 1 sicher.
12 zeigt eine Abhängigkeit einer auf 1 normierten Intensität I des gesamten Abbildungslicht-Bündels über die Feldhöhe, also die Feld-Querkoordinate x vor und nach Durchführung des Einstellverfahrens mit den Schritten gemäß 13. Eine Intensitätsverteilungskurve 38 zeigt die Intensitätsverteilung über die Feldhöhe vor dem Einstellungsverfahren. Eine Intensitätsverteilungskurve 39 zeigt die Intensitätsverteilung über die Feldhöhe x nach dem Einstellungsverfahren, also nach Durchlaufen der Verfahrensschritte 35 bis 39 nach 13. Bei dieser Intensitätsverteilung mit Kurve 39 resultiert die Strukturbildgrößenvariation nach 11. Klar zu erkennen ist, dass nach dem Einstellungsverfahren die Intensitätsverteilung über die Feldhöhe nicht homogen ist, sondern dass die Intensität I zu den Feldrändern hin auf einen Wert von etwa 0,97 abfällt. Die Intensität an den Feldrändern ist also um 3% geringer als die Intensität bei der Feldhöhe x = 0. Trotzdem ergibt sich über alle Feldhöhen eine praktisch vernachlässigbare Strukturbildgrößenvariation. Dieses Ergebnis zeigt, dass die Optimierung beim Einstellungsverfahren gemäß 13 nicht auf eine homogene Intensitätsverteilung optimiert, sondern als zu optimierende Größe diejenige auswählt, die für die Projektionsbelichtung wesentlich ist, nämlich die Variation einer Strukturbildgröße.
Umgekehrt würde eine Optimierung auf eine homogene, also uniforme, Intensitätsverteilung über das Objektfeld nicht zwingend zur gewünschten feldhöhenunabhängigen konstanten Strukturabbildung führen. Die Korrektureinrichtung 24 kann grundsätzlich auch so eingestellt werden, dass sich eine homogene Intensitätsverteilung ergibt. 14 zeigt in einer zu 11 analogen Darstellung die Verteilung einer Ist-Variation ΔCD von Ist-Werten und Strukturbildgrößen für diesen Fall. Die Ist-Variation ΔCD ist wiederum für fünf verschiedene Feldhöhen dargestellt, wobei die Verläufe für die fünf Feldhöhen in der 14 durch verschiedene strichlierte Kurven gezeigt sind. Die Variation der Strukturbildgröße ΔCD ist für mehrere Feldhöhen von 0 verschieden. Die Strukturbildgrößenvariation ΔCD ist zudem für verschiedene Feldhöhen x unterschiedlich. Es ergibt sich eine geringere Qualität des für die Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht auf dem Wafer 22 relevanten Gesamtluftbildes. Die Optimierung auf eine homogene Intensitätsverteilung über das Objektfeld führt also in diesem Fall nicht zum gewünschten Ergebnis.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/074211 A1 [0002, 0012, 0040]
DE 102008013229 A1 [0007, 0012, 0040]
DE 10220815 A1 [0013, 0070]
US 6859515 B2 [0031]
EP 1225481 A [0031]
EP 0952491 A2 [0040]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Headbook of optical systems: Vol. 2, Physical image formation, chapter 2.1, the Abbe theory of imaging”, Wiley VCH 2005 [0060]

Claims

Verfahren zur Einstellung eines Beleuchtungssystems (26, 19) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Projektionslithografie, wobei die Projektionsbelichtungsanlage (1) aufweist: – das Beleuchtungssystem (26, 19): – mit einer Lichtquelle (2) zur Erzeugung von Beleuchtungs- und Abbildungslicht, – mit einer Beleuchtungsoptik (26) – mit einem Feldfacettenspiegel (6) mit einer Mehrzahl von Feldfacetten (7), – mit einem Pupillenfacettenspiegel (10) mit einer Mehrzahl von Pupillenfacetten (11), – wobei die Pupillenfacetten (11) zur Abbildung der jeweils den Pupillenfacetten (11) individuell zugeordneten Feldfacetten (7) in ein Objektfeld (18) dienen, in dem ein zu belichtendes und während der Belichtung längs einer Verlagerungsrichtung (y) verlagerbares Objekt (17) anordenbar ist, – wobei zur Abbildung jeweils einer Feldfacette (7) über eine Pupillenfacette (11) in das Objektfeld (18) jeweils ein Abbildungslicht-Teilbündel (29, 30) eines gesamten Abbildungslicht-Bündels (3) genutzt wird, wobei jedes der Abbildungslicht-Teilbündel (29, 30) längs eines Abbildungslichtkanals geführt ist, – mit einer eine Abbildungslicht-Intensität im Strahlengang vor dem Objektfeld (18) beeinflussenden Korrektureinrichtung (24) mit Korrekturelementen (27), die so ausgestaltet und im Abbildungsstrahlengang so angeordnet ist, – dass mindestens zwei Abbildungslicht-Teilbündel (29, 30) durch die Korrektureinrichtung (24) unterschiedlich beeinflussbar sind, – dass die Abbildungslicht-Intensität für individuelle Abbildungslicht-Teilbündel (29, 30) im Strahlengang vor dem Objektfeld (18) durch die Korrektureinrichtung (24) in Abhängigkeit von einer Querkoordinate (x) quer zur Verlagerungsrichtung (y) unterschiedlich beeinflussbar ist, – mit einer Projektionsoptik (19) zur Abbildung des Objektfeldes (18) in ein Bildfeld (20), – Ermitteln (36) von Intensitätsverteilungen mindestens einiger der individuellen Abbildungslicht-Teilbündel (29, 30) längs der Querkoordinate (x) für eine gegebene Anordnung der Abbildungslichtkanäle in der Beleuchtungsoptik (26) ohne Wirkung der Korrektureinrichtung (24), – Ermitteln (37) einer Ist-Variation (ΔCD) von Ist-Werten von Strukturbildgrößen (CD) von Objektstrukturen im Bildfeld (20), die durch Überlagerung der Abbildungslicht-Teilbündel (29, 30) im Bildfeld (20) entstehen, in Abhängigkeit von der Querkoordinate (x), – Vorgeben (38) einer Soll-Variation der Strukturbildgrößen über die Querkoordinate (x), – Verlagern (39) der Korrekturelemente (27), ausgehend von der Neutralposition derart, dass die Ist-Variation innerhalb einer Toleranz-Bandbreite mit der Soll-Variation übereinstimmt.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, – mit einer Korrektureinrichtung (24) nach Anspruch 1, wobei jedes der Korrekturelemente (27) der Korrektureinrichtung (24) einen Verlagerungsaktor (25a) aufweist, der mit einer Steuereinrichtung (25) in Signalverbindung steht, – mit einer Kanalintensitätsverteilungs-Ermittlungseinrichtung (32) zur Ermittlung von Intensitätsverteilungen mindestens einiger der individuellen Abbildungslicht-Teilbündel (29, 30) längs der Querkoordinate (x) für eine gegebene Anordnung von Abbildungslichtkanälen in der Beleuchtungsoptik (26), die mit den Verlagerungsaktoren (25a) der Korrektureinrichtung (24) in Signalverbindung steht, – mit einer Strukturbildgrößenvariations-Ermittlungseinrichtung (34) zur Ermittlung einer Ist-Variation (ACD) von Ist-Werten von Strukturbildgrößen (CD) von Objektstrukturen im Bildfeld (20), die durch Überlagerung der Abbildungslicht-Teilbündel (29, 30) im Bildfeld (20) entstehen, in Abhängigkeit von der Querkoordinate (x).
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinrichtung (24) eine Mehrzahl von längs der Querkoordinate (x) aufgereiht angeordneten und individuell verlagerbaren Einzelblenden (27) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein Aerial Image Metrology System (AIMS, Luftbild-Metrologiesystem) als Kanalintensitätsverteilungs-Ermittlungseinrichtung (32).
Beleuchtungsoptik (26) zur Ausleuchtung des Objektfeldes (18) mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4.
Beleuchtungssystem mit einer Beleuchtungsoptik (26) nach Anspruch 5 und mit einer Projektionsoptik (19) zur Abbildung des Objektfeldes (18) in ein Bildfeld (19).
Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem Beleuchtungssystem nach Anspruch 6 und mit einer Lichtquelle (2).
Verfahren zur Herstellung strukturierter Bauelemente mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Wafers (22), auf dem zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, – Bereitstellen eines Retikels als Objekt (17), das abzubildende Strukturen aufweist, – Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 10 mit einer gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 eingestellten Beleuchtungsoptik (26), – Projizieren wenigstens eines Teils des Retikels (17) auf einen Bereich der Schicht des Wafers (22) mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1).
Strukturiertes Bauelement, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 8.