DE102012202536A1

DE102012202536A1 - Projektionsbelichtungsverfahren und Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie

Info

Publication number: DE102012202536A1
Application number: DE102012202536A
Authority: DE
Inventors: Volker Gräschus; Toralf Gruner
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2013-08-22
Also published as: US20150029479A1; JP6959952B2; US9665006B2; JP7090375B2; WO2013124205A1; JP2015511405A; JP6322583B2; JP6959952B6; JP2018112746A; JP2019164351A

Abstract

Ein Projektionsbelichtungsverfahren zur Belichtung eines strahlungsempfindlichen Substrates mit mindestens einem Bild eines Musters einer Maske umfasst die Schritte: Halten der Maske zwischen einem Beleuchtungssystem und einem Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage derart, dass das Muster im Bereich der Objektebene des Projektionsobjektivs angeordnet ist; Halten des Substrats derart, dass eine strahlungsempfindliche Oberfläche des Substrats im Bereich einer zur Objektebene optisch konjugierten Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnet ist; Beleuchten eines Beleuchtungsbereichs der Maske mit einer von dem Beleuchtungssystem bereitgestellten Beleuchtungsstrahlung; und Projizieren eines in dem Beleuchtungsbereich liegenden Teils des Musters auf ein Bildfeld am Substrat mit Hilfe des Projektionsobjektivs, wobei alle zur Bilderzeugung im Bildfeld beitragenden Strahlen der Projektionsstrahlung in dem Projektionsobjektiv einen Lichtköcher bilden. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch eine Ermittlung mindestens eines Lichtköcherparameters, der eine Eigenschaft des Lichtköchers beschreibt sowie durch eine Steuerung des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage unter Berücksichtigung des Lichtköcherparameters.

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Projektionsbelichtungsverfahren zur Belichtung eines strahlungsempfindlichen Substrates mit mindestens einem Bild eines Musters einer Maske gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Projektionsbelichtungsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10.
Beschreibung des Standes der Technik
Zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen werden heutzutage überwiegend mikrolithographische Projektionsbelichtungsverfahren eingesetzt. Dabei werden Masken (Fotomasken, Retikel) verwendet, die das Muster einer abzubildenden Struktur tragen oder bilden, z. B. ein Linienmuster einer Schicht (Layer) eines Halbleiterbauelementes. Die Maske wird in einer Projektionsbelichtungsanlage im Strahlengang zwischen einem Beleuchtungssystem und einem Projektionsobjektiv so positioniert, dass das Muster im Bereich der Objektebene des Projektionsobjektivs liegt. Ein zu belichtendes Substrat, beispielsweise ein mit einer strahlungsempfindlichen Schicht (Resist, Fotolack) beschichteter Halbleiterwafer, wird derart gehalten, dass eine strahlungsempfindliche Oberfläche des Substrats im Bereich einer zur Objektebene optisch konjugierten Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnet ist. Bei einem Belichtungsvorgang wird das Muster mit Hilfe des Beleuchtungssystems beleuchtet, welches aus der Strahlung einer primären Strahlungsquelle eine auf das Muster gerichtete Beleuchtungsstrahlung formt, die durch bestimmte Beleuchtungsparameter gekennzeichnet ist und innerhalb eines Beleuchtungsfeldes definierter Form und Größe auf das Muster auftrifft. Die durch das Muster veränderte Strahlung läuft als Projektionsstrahlung durch das Projektionsobjektiv, welches das Muster auf das zu belichtende, mit einer strahlungsempfindlichen Schicht beschichtete Substrat abbildet. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsverfahren können z. B. auch zur Herstellung von Masken (Retikeln) genutzt werden.
Eines der Ziele bei der Entwicklung von Projektionsbelichtungsanlagen besteht darin, Strukturen mit zunehmend kleineren Abmessungen auf dem Substrat lithographisch zu erzeugen. Kleinere Strukturen führen z. B. bei Halbleiterbauelementen zu höheren Integrationsdichten, was sich im Allgemeinen günstig auf die Leistungsfähigkeit der hergestellten mikrostrukturierten Bauelemente auswirkt. Die Größe der erzeugbaren Strukturen hängt maßgeblich vom Auflösungsvermögen des verwendeten Projektionsobjektivs ab und lässt sich einerseits durch Verringerung der Wellenlänge der für die Projektion verwendeten Projektionsstrahlung und andererseits durch Erhöhung der im Prozess genutzten bildseitigen numerischen Apertur NA des Projektionsobjektivs steigern.
In der Vergangenheit wurden überwiegend refraktive Projektionsobjektive für die optische Lithographie benutzt. Bei einem refraktiven bzw. dioptrischen Projektionsobjektiv sind alle optischen Elemente, die eine Brechkraft haben, transparente refraktive Elemente (Linsen).
Um auch bei kürzeren Wellenlängen eine ausreichende Korrektur von Aberrationen, insbesondere chromatischen Aberrationen, und der Bildfeldkrümmung, zu gewährleisten, werden zunehmend katadioptrische Projektionsobjektive verwendet, also Projektionsobjektive, die sowohl transparente refraktive optische Elemente mit Brechkraft, also Linsen, als auch reflektive Elemente mit Brechkraft, also gekrümmte Spiegel enthalten. Typischerweise ist mindestens ein Konkavspiegel enthalten.
Weiterhin wurden optische Systeme für die Mikrolithographie entwickelt, die bei moderaten numerischen Aperturen arbeiten und die Vergrößerung des Auflösungsvermögens im Wesentlichen durch die kurze Wellenlänge der verwendeten elektromagnetischen Strahlung aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV) erzielen, insbesondere mit Arbeitswellenlängen im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Strahlung aus dem extrem Ultraviolettbereich (EUV-Strahlung) kann nicht mit Hilfe refraktiver optischer Elemente fokussiert oder geführt werden, da die kurzen Wellenlängen von den bekannten, bei höheren Wellenlängen transparenten optischen Materialien absorbiert werden. Daher werden für die EUV-Lithographie Spiegelsysteme eingesetzt. Die verwendeten Masken sind reflektive Masken.
Projektionsobjektive haben in der Regel eine Vielzahl von optischen Elementen, um teilweise gegenläufige Anforderungen hinsichtlich der Korrektur von Abbildungsfehlern ggf. auch bei großen genutzten numerischen Aperturen zu ermöglichen. Sowohl refraktive, als auch katadioptrische Abbildungssysteme im Bereich der Mikrolithografie haben häufig zehn oder mehr transparente optische Elemente. Bei Systemen für die EUV-Lithographie versucht man, mit möglichst wenigen reflektiven Elementen auszukommen, z. B. mit vier oder sechs Spiegeln.
Die optischen Elemente werden mit Hilfe von Halteeinrichtungen an definierten Positionen entlang eines Projektionsstrahlengangs des Projektionsobjektivs gehalten. Linsen und andere optische Elemente werden häufig über eine Vielzahl von Halteelementen gehalten, die am Umfang des jeweiligen optischen Elementes angeordnet sind. Das optische Element hat dabei einen im Projektionsstrahlengang liegenden optischen Nutzbereich und einen außerhalb des optischen Nutzbereichs liegenden Randbereich, wobei ein oder mehrere Halteelemente der dem optischen Element zugeordneten Halteeinrichtung an dem Randbereich angreifen. Im optischen Nutzbereich sind brechende oder spiegelnde Flächen mit optischer Qualität präpariert, während im Randbereich die optische Qualität nicht erreicht werden muss. Der optische Nutzbereich wird häufig auch als „freier optischer Durchmesser” des optischen Elements bezeichnet.
Neben den intrinsischen Abbildungsfehlern, die ein Projektionsobjektiv aufgrund seiner optischen Auslegung (seines optischen Designs) und der Herstellung aufweisen kann, können Abbildungsfehler auch während der Nutzungsdauer, z. B. während des Betriebs einer Projektionsbelichtungsanlage beim Anwender, auftreten. Solche Abbildungsfehler haben häufig ihre Ursache in Veränderungen der im Projektionsobjektiv verbauten optischen Elemente durch die bei der Nutzung verwendete Projektionsstrahlung. Beispielsweise kann diese Projektionsstrahlung zu einem gewissen Teil von den optischen Elementen im Projektionsobjektiv absorbiert werden. Das Ausmaß der Absorption hängt u. a. vom verwendeten Material der optischen Elemente, beispielsweise dem Linsenmaterial, dem Spiegelmaterial, und/oder den Eigenschaften von evtl. vorgesehenen Antireflexbeschichtungen oder Reflexbeschichtungen ab. Die Absorption der Projektionsstrahlung kann zu einer Erwärmung der optischen Elemente führen, wodurch in den optischen Elementen eine Oberflächendeformation und, bei refraktiven Elementen, eine Brechzahländerung unmittelbar sowie mittelbar über thermisch verursachte mechanische Spannungen hervorgerufen werden kann. Brechzahländerungen und Oberflächendeformationen führen wiederum zu Veränderungen der Abbildungseigenschaften der einzelnen optischen Elemente und somit auch des Projektionsobjektivs insgesamt. Dieser Problemkreis wird häufig unter dem Stichwort „lens heating” behandelt.
Auch andere interne oder externe Störungen können zur Verschlechterung der Abbildungsleistung führen. Hierzu gehören unter anderem ein eventueller Maßstabsfehler der Maske, Veränderungen des Luftdrucks in der Umgebung, Unterschiede in der Stärke des Gravitationsfeldes zwischen dem Ort der ursprünglichen Objektivjustage und dem Ort der Nutzung beim Kunden, Brechzahländerungen und/oder Formveränderungen von optischen Elementen aufgrund von Materialveränderungen durch hochenergetische Strahlung (z. B. Kompaktierung), Deformationen aufgrund von Relaxationprozessen in den Halteeinrichtungen, das Driften optischer Elemente und ähnliches.
Man versucht üblicherweise, während der Service-Lebensdauer auftretende Abbildungsfehler, insbesondere die während des Betriebs auftretenden Abbildungsfehler, durch Verwendung von Manipulatoren mindestens teilweise zu kompensieren. Der Begriff „Manipulator” bezeichnet hierbei u. a. optomechanische Einrichtungen, die dafür eingerichtet sind, aufgrund entsprechender Steuersignale eines Betriebs-Steuerungssystems auf einzelne optische Elemente oder Gruppen von optischen Elementen aktiv einzuwirken, um deren optische Wirkung zu verändern, insbesondere so zu verändern, dass ein auftretender Fehler wenigstens teilweise kompensiert wird. Der Begriff „Manipulator” umfasst auch Einrichtungen, die aufgrund entsprechender Steuersignale eines Betriebs-Steuerungssystems auf die Maske oder auf das Substrat einwirken, um die Maske oder das Substrat beispielsweise zu verlagern, zu verkippen und/oder zu deformieren. Ein Manipulator kann z. B. ausgelegt sein für eine Dezentrierung eines optischen Elements entlang oder senkrecht zu einer Referenzachse, eine Verkippung eines optischen Element, ein lokales oder globales Aufheizen oder Abkühlen eines optischen Elements und/oder für eine Deformation eines optischen Elements.
Ein Manipulator enthält einen oder mehrere Stellglieder bzw. Aktoren, deren aktueller Stellwert aufgrund von Steuersignalen des Betriebs-Steuerungssystems geändert bzw. verstellt werden kann. Handelt es sich bei einer Stellwertänderung um eine Bewegung eines Aktors, z. B. um ein optisches Element zu verschieben oder zu verkippen, so kann man eine Stellwertänderung auch als „Manipulatorverfahrweg” bezeichnen. Eine Stellwertänderung kann auch z. B. als Temperaturänderung oder als Änderung einer elektrischen Spannung vorliegen.
Hochproduktive Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie umfassen ein Betriebs-Steuerungssystem, das es erlaubt, in Reaktion auf Umwelteinflüsse und sonstige Störungen eine zeitnahe Feinoptimierung abbildungsrelevanter Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage vorzunehmen. Dazu wird passend zum aktuellen Systemzustand mindestens ein Manipulator angesteuert, um einem nachteiligen Effekt einer Störung auf die Abbildungsleistung entgegenzuwirken. Der Systemzustand kann dabei z. B. aufgrund von Messungen, aus einer Simulationen und/oder auf Basis von Kalibrierergebnissen abgeschätzt oder auf andere Weise ermittelt werden. Dabei werden in der Regel auch Informationen zur aktuellen Nutzung berücksichtigt, wozu insbesondere Informationen über die beugende und/oder die Phase verändernde Struktur des abzubildenden Musters und/oder Informationen zum verwendeten Beleuchtungsmodus (Beleuchtungssetting) gehören.
Die für einen gewünschten Eingriff in das System erforderlichen Stellwertänderungen an Manipulatoren bzw. an Aktoren von Manipulatoren werden bei bekannten Betriebs-Steuerungssystemen ausgehend von einem Steuerprogramm mit einem Korrekturalgorithmus ermittelt, der eine Zielfunktion (Gütefunktionen, merit function) optimiert. Damit soll u. a. erreicht werden, dass nicht eine einzelne Restaberration auf Kosten anderer minimiert wird, sondern dass eine sinnvolle, ausbalancierte Reduzierung aller relevanten Einflussgrößen auf tolerierbare Werte erreicht wird.
Das europäische Patent EP 1 251 402 B1 beschreibt ein Betriebs-Steuerungssystem, das eine Zielfunktion nutzt. Die Zielfunktion beschreibt dabei die Qualität des Belichtungsprozesses als gewichtete Summe einer Vielzahl von „lithographischen Fehlern”. Der Begriff „lithographischer Fehler” soll dabei alle für die Lithographie relevanten Mängel bei der Abbildung umfassen. Zu den lithographischen Fehlern gehören u. a. Aberrationen wie Verzeichnung, Abweichungen der lateralen Bildlage, Bilddrehung, unsymmetrische Vergrößerung, Deformationen der Fokuslage etc., aber auch Variationen der kritischen Dimensionen über das Bildfeld (CD-Variationen), Differenzen der kritischen Dimensionen in zueinander orthogonalen Richtungen (HV-Fehler) etc. Diese lithographischen Fehler werden von verschiedenen Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage bzw. des Projektionsbelichtungsprozesses beeinflusst, zu denen das Substrat, die strahlungsempfindliche Schicht auf dem Substrat, der von der Lichtquelle bereitgestellte Projektionsstrahl, die Maske und das Projektionssystem gehören.
AUFGABE UND LÖSUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Projektionsbelichtungsverfahren der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, bei der eine verbesserte zeitnahe Feinoptimierung der Abbildungseigenschaften möglich ist. Es ist eine weitere Aufgabe, eine Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, die unter unterschiedlichsten Betriebsbedingungen eine gute Abbildungsqualität bei der lithographischen Projektionsbelichtung erlaubt.
Zur Lösung dieser und anderer Aufgaben stellt die Erfindung ein Projektionsbelichtungsverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird eine zur Durchführung des Projektionsbelichtungsverfahrens geeignete Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen von Anspruch 10 bereitgestellt.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, eine etwaige Variation des Lichtköchers, die z. B. in Bezug auf ein oder mehrere optische Elemente des optischen Systems und/oder In Bezug auf die Maske und/oder das Substrat auftritt, als Optimierungsparameter in eine Zielfunktion (merit function) zur Steuerung einer Projektionsbelichtungsanlage aufzunehmen, vorzugsweise zusätzlich zu einem oder mehreren anderen Optimierungsparametern.
Der Begriff „Lichtköcher” bezeichnet hierbei ein Volumen im dreidimensionalen Raum (”Teilmenge des R³”), das dadurch definiert ist, dass durch jeden seiner Punkte mindestens ein durchgehender Strahl vom Objektfeld innerhalb der objektseitigen Nutzapertur zum Bildfeld innerhalb der bildseitigen Nutzapertur läuft. Form und Lage des Lichtköchers während eines Prozesses hängen im Allgemeinen von der aktuellen Feldgröße und den Beugungsordnungen ab. Betrachtet man eine maximale Feldgröße bei inkohärenter Beleuchtung, so kann man vom „maximalen Lichtköcher” sprechen.
In Analogie zu einem konventionellen Köcher (quiver), der als Behälter für Pfeile beschrieben werden kann, kann die Lichtröhre als „Behälter” für die Strahlen angesehen werden, die vom Objektfeld zum Bildfeld laufen. Der Lichtköcher könnte z. B. mit dem Begriff „light quiver” oder „ray quiver” übersetzt werden.
Zu denjenigen Strahlen, die nicht zum Lichtköcher gehören, zählen vor allem die sogenannten „Überaperturstrahlen”. Darunter werden hier solche Strahlen verstanden, welche von der strukturgebenden Maske gebeugt und unter einem Winkel abgestrahlt wird, der größer als der für die Abbildung genutzte objektseitige Aperturwinkel ist, der durch den aktuellen Durchmesser der den Projektionsstrahlengang begrenzenden Aperturblende bestimmt ist. Dieser objektseitige Aperturwinkel definiert die objektseitige Nutzapertur. Entsprechendes gilt auf der Bildseite, d. h. auf der Seite des zum Objekt optisch konjugierten Bildes.
In vielen praktischen Situationen lässt sich die Sensitivität des Lichtköchers auf Manipulatorbewegungen oder andere Systemänderungen mittels der Durchrechnung des Hauptstrahls und je 2 Sagittal- und Meridionalstrahlen hinreichend genau ermitteln, z. B. für Feldecken und Feldmitte. Der Lichtköcher ist also eine durch Rechnung zugängliche Größe. Der Lichtköcher ist gleichzeitig eine über Messungen zugängliche Größe.
Bei herkömmlichen Systemen wird eine Veränderung des Lichtköchers, beispielsweise eine seitliche Verschiebung des Lichtköchers gegenüber den optischen Elementen, bei der Verstellung (Stellwertänderung) eines oder mehrerer Manipulatoren nicht berücksichtigt. Dieser Effekt kann aber beispielsweise dazu führen, dass Nutzlicht aus dem Projektionsstrahlengang in einen kritischen Bereich außerhalb des optischen Nutzbereiches mindestens eines optischen Elements wandert und dadurch die Abbildungsleistung insgesamt sinkt. Beispielsweise kann Nutzlicht in einen Bereich geleitet werden, in welchem überhaupt kein optisches Element wirksam ist. Es ist auch möglich, dass Nutzlicht in einen Bereich gelangt, in welchem die Qualität der optischen Passe deutlich schlechter (d. h. der Passeformfehler deutlich größer) ist als im optischen Nutzbereich und/oder in welchen optisch wirksame Schichtsysteme (Spiegelschichten, Antireflexbeschichtungen) nicht oder nicht mehr optimal wirken.
Führt eine Veränderung des Lichtköchers beispielsweise zu einer seitlichen Verschiebung der Position des Lichtköchers im Bereich einer Pupillenebene, in der eine Aperturblende steht, so kann es zu einem asymmetrischen Ausschneiden des für die Abbildung wirksamen Beugungslichts kommen, was wiederum zu Telezentriefehlern und/oder zu Abbildungsunterschieden zwischen horizontalen und vertikalen Strukturen (HV-Differenzen) und/oder zu ähnlichen Lithographiefehlern führen kann.
Eine Variation des Lichtköchers kann somit unterschiedlichste lithographische Fehler verursachen, u. a. Vignettierung und/oder Telezentrierfehler. Unter anderem solche lithographischen Fehler können auf unkritische Werte begrenzt oder ganz vermieden werden.
Der Lichtköcher, insbesondere die Lage bzw. Position des Lichtköchers in Bezug auf ein Referenzkoordinatensystem, die Dimensionen des Lichtköchers im Querschnitt und/oder die Querschnittsform des Lichtköchers, können sich aufgrund unterschiedlicher Ursachen ändern. Besonders starke Änderungen können sich dann ergeben, wenn eine Eigenschaft des Lichtköchers durch Ansteuerung eines Manipulators oder mehrerer Manipulatoren verändert wird. Bei Projektionsbelichtungsanlagen mit Manipulatoren besteht eine Möglichkeit zur Berücksichtigung von Variationen bzw. Veränderungen des Lichtköchers bei der Steuerung einer Projektionsbelichtungsanlage darin, in einem Korrekturalgorithmus des Betriebs-Steuerungssystems auch Sensitivitäten von Manipulatoren für das Verändern des Lichtköchers zu hinterlegen bzw. solche Sensitivitäten zu ermitteln und in einem Speicher des Betriebs-Steuerungssystems zu speichern und den Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage unter Berücksichtigung der Sensitivitäten zu steuern. Der Begriff „Sensitivität” beschreibt hierbei die Beziehung zwischen einer definierten Stellwertänderung an einem Manipulator und der dadurch erzielten Auswirkung auf die Abbildungsqualität bzw. auf lithographische Fehler.
Ergibt sich dabei beispielsweise, dass bereits eine kleine Stellwertänderung eines Manipulators zu einer starken Verlagerung des Lichtköchers in einen kritischen Bereich führt, so können Stellwertänderungen dieses Manipulators unter Berücksichtigung der Variation des Lichtköchers auf relativ kleine Größen begrenzt werden, um die durch eine Verlagerung des Lichtköchers oder eine sonstige Veränderung des Lichtköchers verursachten lithographischen Fehler ausreichend klein zu halten. Dies kann dadurch erreicht werden, dass zulässige Stellwertänderungen eines Manipulators unter Berücksichtigung der Sensibilitäten steuerungstechnisch auf Größen unterhalb eines Stellwert-Grenzwertes begrenzt werden. Diese Maßnahme berücksichtigt, dass ein zugelassener Stellwertbereich, der sogenannte „range” eines Manipulators, sich bei Berücksichtigung von Lichtköchervariationen im Vergleich zu einer Projektionsbelichtungsanlage ohne die Berücksichtigung der Lichtköchervariation ändern kann.
Das Verstellen oder Verfahren eines einzigen Manipulators kann starke Veränderungen von Lage und/oder Form des Lichtköchers verursachen. Häufig wenden daher zwei oder mehr Manipulatoren koordiniert so verfahren, dass sich deren Wirkungen auf das erzeugte Bild wenigstens teilweise kompensieren. Auch in diesem Fall kann die Berücksichtigung von Änderungen an Lage und/oder Form des Lichtköchers verbesserte Resultate bringen.
Für das Ermitteln mindestens eines Lichtköcherparameters, der eine Eigenschaft eines Lichtköchers beschreibt, gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn mindestens eine quer zum Lichtköcher verlaufende Messfläche derart ausgewählt wird, dass der Lichtköchers diese Messfläche im Bereich einer in Form, Lage und Größe definierten Schnittfläche schneidet, wobei zur Ermittlung eines Lichtköcherparameters mindestens eine von der Intensität der Projektionsstrahlung in der Schnittfläche abhängige Schnittflächeneigenschaft ermittelt wird. Die Schnittfläche kann z. B. als die Gesamtheit aller Punkte der Messfläche definiert sein, an denen die Intensität der Projektionsstrahlung einen vordefinierten Intensitäts-Schwellwert übersteigt.
Bei der Messfläche kann es sich um eine ebene Messfläche oder um eine mindestens bereichsweise gekrümmte Messfläche handeln, die sphärisch oder asphärisch gekrümmt sein kann. Messflächenformen mit hoher Symmetrie, beispielsweise ebene oder sphärisch gekrümmte Messflächen können im Hinblick auf einfache Auswertung der Schnittflächeneigenschaften von Vorteil sein.
Um eine Verlagerung des Lichtköchers zuverlässig erfassen zu können, kann vorgesehen sein, die Lage bzw. Position der Schnittfläche in Bezug auf ein Referenzkoordinatensystem zu ermitteln und daraus eine Lichtköcher-Lageparameter abzuleiten, der Informationen über die Lage der Schnittfläche beinhaltet. Starke Veränderungen der Lage des Lichtköchers können beispielsweise dann auftreten, wenn Elemente im optischen Strahlengang verkippt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Form bzw. Gestalt der Schnittfläche ermittelt und daraus ein Lichtköcher-Formparameter abgeleitet werden, der die Form der Schnittfläche repräsentiert. Damit kann beispielsweise eine elliptische oder andersartige Deformation eines nominell runden Querschnittsbereichs des Lichtköchers besonders genau qualitativ, halb quantitativ oder quantitativ erfasst werden. Deformationen der Schnittflächenform können sich beispielsweise ergeben, wenn die optische Fläche eines stromaufwärts der Messfläche liegenden optischen Elementes deformiert wird.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Größe bzw. Ausdehnung der Schnittfläche in Bezug auf ein Referenzkoordinatensystem ermittelt und daraus ein Lichtköcher-Größenparameter abgeleitet wird. Die Größe einer Schnittfläche kann sich beispielsweise dann ändern, wenn ein in Lichtlaufrichtung vor der Messfläche liegendes optisches Element verformt oder der Abstand zwischen Maske und Projektionsobjektiv verändert wird.
Bei manchen Ausführungsformen ist alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass ein energetischer oder geometrischer Schwerpunkt der Intensitätsverteilung innerhalb der Schnittfläche ermittelt und daraus ein Lichtköcher-Schwerpunktparameter abgeleitet wird. Damit können alle Lichtköcherveränderungen erfasst werden, die zu einer Veränderung der Lage des Schwerpunkts der Intensitätsverteilung führen, beispielsweise eine globale laterale Verlagerung des Lichtköchers oder eine unsymmetrische Formänderung.
Sofern es gewünscht ist, Intensitätsverschiebungen innerhalb der Schnittfläche zu ermitteln, könnte auch eine örtliche Intensitätsverteilung bzw. ein Intensitätsprofil innerhalb der Schnittfläche ermittelt werden.
Vorzugsweise werden mindestens zwei Schnittflächeneigenschaften zeitnah oder zeitgleich ermittelt und deren entsprechende Lichtköcherparameter miteinander verrechnet bzw. zur Charakterisierung einer Schnitfflächeneigenschaft genutzt. Dadurch sind in vielen Fällen zuverlässigere und/oder besser detaillierte Informationen über die Lichtköchervariation erhältlich als im Falle der Bestimmung nur eines Lichtköcherparameters. Außerdem können gegebenenfalls Zusatzinformationen gewonnen werden, die aus jeder der einzelnen Schnitfflächeneigenschaften alleine nicht erhältlich sind. Beispielsweise kann eine Formänderung der Schnittfläche eintreten, ohne dass sich der geometrische Schwerpunkt verlagert. Solche Formänderungen können dann von Formänderungen mit Schwerpunktsverlagerung unterschieden werden. Hierdurch sind z. B. Aussagen über die Symmetrie einer Formänderung möglich.
Bei einer Verfahrensvariante wird zur Ermittlung von Lichtköchereigenschaften eine Bestimmung der Lage des Schwerpunkts durchgeführt, darauf basierend eine Randkurvenfunktion bestimmt, die den Radius der Randkurve der Schnittfläche, d. h. den radialen Abstand der Randkurve vom Schwerpunkt, als Funktion des Azimutwinkels beschreibt, und diese Randkurvenfunktion wird dann analysiert. Bei der Analyse wird vorzugsweise eine Fourier-Analyse der Randkurvenfunktion durchgeführt. Dadurch können gewisse Charakteristika der Randkurve bzw. der Form der Schnittfläche bestimmt werden, z. B. bestimmte Symmetrieeigenschaften, beispielsweise bezüglich der Welligkeit.
Die Messfläche kann eine virtuelle, mathematisch definierbare Fläche sein, die mit Abstand zu benachbarten optischen Flächen optischer Elemente liegt. Beispielsweise könnte die Messfläche eine ebene oder gekrümmte Fläche sein, die durch eine Aperturblende des Projektionsobjektivs oder durch die Lage und Form einer anderen ebenen oder gekrümmten Blende definiert ist.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass als Messfläche eine optische Fläche eines optischen Elements ausgewählt wird. Beispielsweise kann die Messfläche eine konvex oder konkav gekrümmte Linsenfläche oder eine konvex oder konkav gekrümmte Spiegelfläche sein, gegebenenfalls aber auch eine Planfläche einer Linse oder eines Prismas oder eine Planfläche eines Umlenkspiegels.
Wenn als Messfläche eine optische Fläche eines optischen Elementes ausgewählt wird, so ist bei manchen Ausführungsformen vorgesehen, dass zur Ermittlung eines Lichtköcherparameters mindestens eine durch Einstrahlung von Projektionsstrahlung auf das optische Element veränderliche Eigenschaft der optischen Fläche gemessen wird. Beispielsweise kann an der als Messfläche ausgewählten optischen Fläche eine örtliche Temperaturverteilung gemessen und daraus mindestens eine Schnittflächeneigenschaft ermittelt werden.
Wenn es sich bei der Messfläche um eine Spiegelfläche handelt, kann z. B. eine örtliche Intensitätsverteilung von durch die Spiegelfläche durchgelassenem Restlicht von der Rückseite des Spiegels gemessen werden, um daraus mindestens eine Schnittflächeneigenschaft zu ermitteln (ortsaufgelöste Transmissionsmessung).
In vielen Fällen ist eine Intensitätsmessung im Bereich der Messfläche möglich. Beispielsweise kann die Lichtköcher-Detektionseinrichtung eine den Lichtköcher umgebende Anordnung mit mehreren gleichmäßig oder ungleichmäßig um den Umfang des Lichtköchers verteilten lichtempfindlichen Sensoren bzw. Detektoren aufweisen. Es kann sich dabei beispielsweise um Dioden oder Kamerasensoren handeln, gegebenenfalls mit vorgeschalteten optischen Systemen zur Strahlführung oder Strahlumlenkung. Solche Sensoren können beispielsweise direkt an einem die Messfläche bildenden optischen Element oder in unmittelbarer Nähe dazu knapp außerhalb des optischen Nutzbereichs angeordnet sein, oder aber auf Falschlichtblenden oder an einer Aperturblende.
Die Erfindung stellt auch eine zur Durchführung des Projektionsbelichtungsverfahrens geeignete Projektionsbelichtungsanlage bereit. Diese ist gekennzeichnet durch eine Lichtköcher-Detektionseinrichtung zum Ermitteln mindestens eines Lichtköcherparameters, der eine Eigenschaft des Lichtköchers beschreibt, und durch ein Betriebs-Steuerungssystem, das dafür konfiguriert ist, den Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage unter Berücksichtigung des Lichtköcherparameters zu steuern.
Die Lichtköcher-Detektionseinrichtung kann eine oder mehrere Einrichtungen bzw. Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweisen.
In der Praxis gelangt bei komplex aufgebauten optischen Systemen die Strahlung nicht nur durch den für die Abbildung gewünschten Projektionsstrahlengang vom Objekt in die Bildebene, sondern es können auch Strahlungsanteile entstehen, die nicht zur Abbildung beitragen. Beispielsweise kann bei Projektionsbelichtungsverfahren sogenanntes „Überaperturlicht” entstehen. Der Begriff „Überaperturlicht” bzw. „Überaperaturstrahlung” bezeichnet hier Strahlung, welche von der strukturgebenden Maske gebeugt und unter einem Winkel abgestrahlt wird, der größer als der für die Abbildung genutzte objektseitige Aperturwinkel ist, der durch den aktuellen Durchmesser der den Projektionsstrahlengang begrenzenden Aperturblende bestimmt ist.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass Streulicht erzeugt wird, welches im Allgemeinen den Kontrast des erzeugten Bildes verschlechtert, wenn es bis in die Bildebene gelangt. Der Begriff „Streulicht” bezeichnet hier unter anderem solche Strahlung, die beispielsweise durch Restreflexion an den mit Antireflexschichten belegten Oberflächen transparenter optischer Elemente, an den Rückseiten von Spiegeln und/oder an anderen Stellen im Bereich des Projektionsstrahlengangs entstehen kann. Diese unerwünschten Strahlungsanteile, insbesondere das Streulicht und das Überaperturlicht, werden im Rahmen dieser Anmeldung unabhängig von ihrer Ursache auch als „Falschlicht” bezeichnet.
Bei manchen Ausführungsformen sind lichtempfindliche Sensoren einer Lichtköcher-Detektionseinrichtung derart angeordnet, dass sie Falschlicht detektieren können, welches außerhalb des Lichtköchers in deren unmittelbarer Nähe propagiert. Aus den entsprechenden Intensitätssignalen können Informationen über die Eigenschaften des Lichtköchers abgeleitet werden.
Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungsformen darstellen können. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden näher erläutert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt in 1A und 1B schematisch Komponenten einer EUV-Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen;
2 zeigt in 2A und 2B die Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage aus 1 in anderen Betriebszuständen;
3 zeigt in 3A und 3B schematisch Komponenten einer DUV-Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit katadioptrischem Projektionsobjektiv gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in unterschiedlichen Betriebszuständen;
4 zeigt schematisch die Verschiebung eines Fußabdrucks eines Lichtköchers auf einem optischen Element, wobei die Verschiebung zu einer Verlagerung des geometrischen Schwerpunkts führt;
5 zeigt schematisch die symmetrische Verkleinerung eines Fußabdrucks eines Lichtköchers auf einem optischen Element, wobei die Verkleinerung nicht zu einer Verlagerung des geometrischen Schwerpunkts führt;
6 zeigt in 6A schematisch eine komplexe Formänderung eines Fußabdrucks eines Lichtköchers auf einem optischen Element und in 2B eine daraus abgeleitete Randkurvenfunktion;
7 zeigt in 7A bis 7G unterschiedliche Aspekte einer durch astigmatische Deformation eines Spiegels verursachten komplexen Formänderung eines Fußabdrucks eines Lichtköchers auf einem anderen Spiegel und Möglichkeiten der quantitativen Beschreibung der zugehörigen Lichtköchervariation;
8 zeigt in 8A und 8B axiale Draufsichten auf eine Aperturblende einer mit einem Dipol-Beleuchtungssetting betriebenen Projektionsbelichtungsanlage, bei der es zu einer Verschiebung der Pole und teilweisem Abschatten von Licht eines der Pole kommt;
9 zeigt in 9A eine Schnittansicht und in 9B eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Lichtköcher-Detektionseinrichtung; und
10 zeigt Schnittansicht einer anderen Ausführungsform einer Lichtköcher-Detektionseinrichtung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1A zeigt schematisch Komponenten einer EUV-Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage WSC zur Belichtung eines im Bereich einer Bildebene IS eines Projektionsobjektivs PO angeordneten strahlungsempfindlichen Substrats W mit mindestens einem Bild eines im Bereich einer Objektebene OS des Projektionsobjektivs angeordneten Musters PAT einer reflektiven Maske M.
Die Projektionsbelichtungsanlage wird mit der Strahlung einer primären Strahlungsquelle RS betrieben. Ein Beleuchtungssystem ILL dient zum Empfang der Strahlung der primären Strahlungsquelle und zur Formung von auf das Muster gerichteter Beleuchtungsstrahlung ILR. Das Projektionsobjektiv PO dient zur Abbildung der Struktur des Musters auf das lichtempfindliche Substrat W.
Die primäre Strahlungsquelle RS kann unter anderem eine Laser-Plasma-Quelle oder eine Gasentladungsquelle oder eine Synchrotron-basierte Strahlungsquelle sein. Solche Strahlungsquellen erzeugen eine Strahlung im extremen Ultraviolettbereich (EUV-Bereich), insbesondere mit Wellenlängen zwischen 5 nm und 15 nm. Damit das Beleuchtungssystem und das Projektionsobjektiv in diesen Wellenlängenbereich arbeiten können, sind sie mit für EUV-Strahlung reflektiven Komponenten aufgebaut.
Die von der Strahlungsquelle RS ausgehende Strahlung wird mittels eines Kollektors gesammelt und in das Beleuchtungssystem ILL geleitet. Das Beleuchtungssystem formt die Strahlung und leuchtet mit der geformten Beleuchtungsstrahlung ILR ein Beleuchtungsfeld aus, das in der Objektebene OS des Projektionsobjektivs PO oder in dessen Nähe liegt. Form und Größe des Beleuchtungsfeldes bestimmen dabei Form und Größe des effektiv genutzten Objektfeldes OF in der Objektebene OS. Das Beleuchtungsfeld ist in der Regel schlitzförmig mit großem Aspektverhältnis zwischen Breite und Höhe.
Das Projektionsobjektiv PO weist hier sechs Spiegel M1 bis M6 auf und bildet das Muster der Maske in verkleinerndem Maßstab in die Bildebene ab, in der das zu belichtendes Substrat, z. B. ein Halbleiterwafer, angeordnet ist. In der Bildebene liegt das zum Objektfeld optisch konjugierte Bildfeld IF. Alle Spiegel sind mit für EUV-Strahlung reflektierend wirkenden Mehrlagen-Reflexionsbeschichtungen belegt, die z. B. Mo/Si-Schichtpaare (bilayer) enthalten können.
Die von der Maske M zum Substrat verlaufende Projektionsstrahlung PR wird nacheinander an den sechs Spiegeln (erster Spiegel M1 bis sechster Spiegel M6) reflektiert. Alle vom Objektfeld zum Bildfeld verlaufenden Strahlen, die zur Bilderzeugung beitragen, bilden einen dreidimensionalen „Lichtköcher” LK. Im zweidimensionalen Schnitt von 1 sind nur die in der Zeichenebene liegenden Ränder R1 und R2 des Lichtköchers LK zu sehen.
Eine Einrichtung RST zum Halten und Manipulieren der Maske M (Retikel) ist so angeordnet, dass das an der Maske angeordnete Muster PAT in der Objektebene OS des Projektionsobjektives PO liegt, welche hier auch als Retikelebene bezeichnet wird. Die Maske ist in dieser Ebene zum Scannerbetrieb in einer Scan-Richtung (y-Richtung) senkrecht zur Referenzachse AX des Projektionsobjektivs (z-Richtung) mit Hilfe eines Scanantriebs bewegbar.
Das zu belichtende Substrat W wird durch eine Einrichtung WST gehalten, die einen Scannerantrieb umfasst, um das Substrat synchron mit der Maske M senkrecht zur Referenzachse AX in einer Scanrichtung (y-Richtung) zu bewegen. Je nach Auslegung des Projektionsobjektivs PO können diese Bewegungen von Maske und Substrat zueinander parallel oder gegenparallel erfolgen.
Die Einrichtung WST, die auch als „Waferstage” bezeichnet wird, sowie die Einrichtung RST, die auch als „Retikelstage” bezeichnet wird, sind Bestandteil einer Scannereinrichtung, die über eine Scan-Steuereinrichtung gesteuert wird, welche bei der Ausführungsform in die zentrale Steuereinrichtung CU der Projektionsbelichtungsanlage integriert ist.
Alle optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage WSC sind in einem evakuierbaren Gehäuse untergebracht. Der Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage erfolgt unter Vakuum.
EUV-Projektionsbelichtungsanlagen mit ähnlichem Grundaufbau sind z. B. aus der WO 2009/100856 A1 bekannt. Projektionsobjektive mit ähnlichem Grundaufbau sind z. B. aus US 6,927,901 B2 bekannt. Der Offenbarung dieser Dokumente wird insoweit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird.
Die Projektionsbelichtungsanlage WSC weist ein Betriebs-Steuerungssystem auf, das dafür konfiguriert ist, in Reaktion auf Umwelteinflüsse und sonstige Störungen und/oder auf Basis von gespeicherten Steuerdaten eine zeitnahe Feinoptimierung abbildungsrelevanter Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage vorzunehmen. Das Betriebs-Steuerungssystem hat hierzu eine Vielzahl von Manipulatoren, die einen gezielten Eingriff in das Projektionsverhalten der Anlage erlauben. Ein aktiv ansteuerbarer Manipulator enthält einen oder mehrere Stellglieder bzw. Aktoren, deren aktueller Stellwert aufgrund von Steuersignalen des Betriebs-Steuersystems geändert werden kann, indem definierte Stellwertveränderungen vorgenommen werden.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass einzelne optische Elemente oder Gruppen von optischen Elementen bzgl. ihrer Lage verändert oder verformt werden. Ein entsprechender Manipulator kann beispielsweise beweglich gelagerte optische Elemente enthalten, die parallel zu einer optischen Achse des optischen Systems oder senkrecht dazu verschoben werden und/oder um eine senkrecht zur optischen Achse verlaufende Achse verkippt werden können. Andere Manipulatoren können eine oder mehrere deformierbare optische Elemente oder lokal heiz- und/oder kühlbare optische Elemente enthalten. Andere Manipulatoren können gegeneinander verschiebliche optische Elemente enthalten, beispielsweise in Form von Platten mit asphärischen Flächen. Ein Manipulator kann auch austauschbare optische Elemente enthalten. Weiterhin sind thermische Manipulatoren bekannt, die eine Variation der Bestrahlungsstärke von Gebieten innerhalb oder außerhalb des optischen Nutzbereichs eines optischen Elementes bei der Nutzwellenlänge der lithographischen Abbildung oder einer davon abweichenden Wellenlänge verursachen, um gezielte Erwärmungseffekte zu erzeugen. Entsprechende Einrichtungen, die auf das Substrat oder auf die Maske wirken, können ebenfalls vorgesehen sein.
Ein Maskenmanipulator MM hat Aktoren, die je nach Ansteuerung eine Verlagerung der Maske M parallel zur Referenzachse AX oder senkrecht dazu sowie eine Verkippung der Maske als Ganzes bewirken können. Der Maskenmanipulator kann auch so ausgelegt sein, dass alternativ oder zusätzlich eine Deformation der Maske vorgenommen werden kann.
Ein Substratmanipulator MSUB hat Aktoren, die es erlauben, die Position des Substrats in Bezug auf das Projektionsobjektiv durch Verschiebung parallel zu einer Referenzachse oder Verschiebung senkrecht dazu und/oder durch Verkippung zu verändern und/oder das Substrat zu deformieren.
Der erste Spiegel M1, der in Durchstrahlungsrichtung unmittelbar der Maske bzw. der Objektebene folgt, kann mittels eines ersten Spiegelmanipulators MM1 verkippt und/oder quer zur Lichtlaufrichtung verlagert und/oder deformiert werden.
Auch bei einem oder mehreren der anderen Spiegel können entsprechende Spiegelmanipulatoren vorgesehen sein. Insbesondere ist im vorliegenden Fall am dritten Spiegel M3 ein dritter Spiegelmanipulator MM3 vorgesehen, der den dritten Spiegel als Ganzes quer oder parallel zur Lichtlaufrichtung verlagern und/oder verkippen und/oder deformieren kann.
Die Projektionsbelichtungsanlage hat weiterhin ein Lichtköcherdetektionssystem zum Ermitteln mindestens eines Lichtköcherparameters, der eine Eigenschaft des Lichtköchers LK beschreibt. Zu dem Lichtköcherdetektionssystem gehört eine Lichtköcher-Detektionseinrichtung LKD, die dem im Strahlweg zwischen dem ersten Spiegel M1 und dem dritten Spiegel M3 liegenden zweiten Spiegel M2 zugeordnet ist. Die Lichtköcher-Detektionseinrichtung LKD ist so aufgebaut, dass damit quantitativ Lichtköcherparameter bezüglich der Lage, Form und/oder Größe des „Fußabdrucks” des Lichtköchers auf dem zweiten Spiegel M2 erfassbar sind. Verschiedene Ausführungsformen geeigneter Lichtköcher-Detektionseinrichtungen werden weiter unten näher erläutert.
Der Begriff „Fußabdruck” bzw. „Footprint” bezeichnet hier die räumlich begrenzte Schnitffläche zwischen der konkav gekrümmten Spiegelfläche des zweiten Spiegels und des am zweiten Spiegel reflektierten Lichtköchers. Der Fußabdruck entspricht also der Gesamtheit aller Strahlauftreffpunkte der in dem Lichtköcher verlaufenden Strahlen mit der Spiegelfläche, die hier als Messfläche zur Bestimmung von Eigenschaften des Lichtköchers dient.
Der Fußabdruck FP des Lichtköchers auf der Spiegelfläche des zweiten Spiegels M2 ist in 1B schematisch dargestellt. Der Fußabdruck ist im Beispielsfall durch eine einzige umlaufende Randkurve begrenzt. Ein Fußabdruck kann auch mehrere räumlich getrennte Schnittflächen aufweisen, die jeweils für sich durch eine Randkurve umschlossen sind.
Anhand von 1 wird nun beispielhaft erläutert, auf welche Weise die Steuerung von Manipulatoren der Projektionsbelichtungsanlage unter Berücksichtigung von Eigenschaften des Lichtköchers durchgeführt werden kann. Dazu sei angenommen, dass das Betriebs-Steuerungssystem den ersten Spiegel M1 in Reaktion auf eine externe Störung aus der mit durchgezogener Linie dargestellten Null-Lage in eine mit gestrichelter Linie dargestellte verkippte Lage verkippt hat, um dem negativen Einfluss der äußeren Störung auf den Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs entgegenzuwirken. Dadurch ändern sich im beleuchteten Bereich (d. h. im „Footprint”) des ersten Spiegels die Inzidenzwinkel der Strahlung, so dass die vom ersten Spiegel reflektierten Strahlen in andere Richtungen laufen und sich insgesamt eine Verkippung und gegebenenfalls auch Querschnittsänderung des Lichtköchers hinter dem ersten Spiegel ergibt. Die Verlagerung des Lichtköchers ist durch die gestrichelt gezeichneten Ränder R1', R2' des verkippten Lichtköchers dargestellt.
Diese Verkippung des Lichtköchers macht sich auf der Spiegelfläche des nachfolgenden zweiten Spiegels M2 als eine seitliche Verlagerung des Footprints von FP zu FP' und gegebenenfalls auch in einer leichten Änderung von Form und/oder Größe des Footprints bemerkbar, wobei hier jedoch die Lageänderung besonders deutlich ist.
Die veränderten Reflexionsverhältnisse am zweiten Spiegel M2 aufgrund der Verkippung des ersten Spiegels M1 können in der Folge dazu führen, dass zwar derjenige Fehler, der durch Verkippung des ersten Spiegels reduziert werden sollte, tatsächlich reduziert wird, jedoch andere lithographische Fehler erzeugt oder verstärkt werden, insbesondere solche, die sich aus einer Verlagerung des Lichtköchers ergeben.
Durch Verwendung des Lichtköcher-Detektionssystems ist jedoch eine Begrenzung und ggf. eine Kompensation solcher Fehler mindestens teilweise möglich. Die seitliche Verlagerung des Fußabdrucks auf dem zweiten Spiegel wird erfasst und an das Betriebs-Steuerungssystem zurückgemeldet. Dieses berechnet daraufhin Stellwertänderungen für nachfolgende Spiegel, um außerhalb der Toleranz liegende lithographische Fehler zu vermeiden. Im Beispielsfall wird unter Berücksichtigung der Lageänderung des Lichtköchers am zweiten Spiegel M2 der dem dritten Spiegel M3 zugeordnete dritte Spiegelmanipulator MM3 bzw. dessen Aktoren so angesteuert, dass dessen Spiegelfläche derart verkippt wird, dass der Verlauf des Lichtköchers stromabwärts des dritten Spiegels nicht oder nur geringfügig von demjenigen Verlauf abweicht, der sich ohne die Manipulatoreingriffe ergeben hätte.
Eine andere Möglichkeit der Veränderung des Lichtköchers wird anhand von 2 ersichtlich, die die Projektionsbelichtungsanlage aus 1 in einem anderen Betriebszustand zeigt. In diesem Fall hat das Betriebs-Steuerungssystem in Reaktion auf innere und/oder äußere Störungen den ersten Spiegel M1 mittels des ersten Spiegelmanipulators MM1 nach vorn, d. h. in Richtung der auftreffenden Strahlung bzw. näher zum zweiten Spiegel in die gestrichelt dargestellte vorgeschobene Position verschoben. Die damit verbundene Änderung der Reflexionsverhältnisse führt dazu, dass der Fußabdruck FP' des gestrichelt dargestellten veränderten Lichtköchers sich gegenüber dem Fußabdruck FP vor der Verschiebung des ersten Spiegels vergrößert. Im Beispielsfall vergrößert sich die Ausdehnung des ersten Fußabdrucks in alle Richtungen innerhalb der zweiten Spiegelfläche. Diese Änderung der Größe des Fußabdrucks wird dann mittels der dem zweiten Spiegel M2 zugeordneten Lichtköcher-Detektionseinrichtung LKD quantitativ erfasst und ein entsprechendes Lichtköcher-Formparameter wird an das Betriebs-Steuerungssystem rückgemeldet. Um die Auswirkungen dieser Veränderung des Lichtköchers auf die gesamte Abbildungsleistung möglichst gering zu halten, wird in Reaktion darauf der dritte Spiegel M3 mittels des zugeordneten dritten Spiegelmanipulators MM3 aus seiner vom Design vorgegebenen Nulllage (durchgezogene Linie) in eine gestrichelt dargestellt rückgezogene Position nach hinten verlagert, so dass der Verlauf des Lichtköchers stromabwärts des dritten Spiegels im Wesentlichen demjenigen Verlauf entspricht, der sich ohne die Veränderung des Lichtköchers im Bereich des ersten bis dritten Spiegels ergeben würde.
3 zeigt ein weiteres Beispiels für eine Variation des Lichtköchers anhand einer Projektionsbelichtungsanlage WSC, die mit primärer Strahlung aus dem tiefen Ultraviolettbereich bei 193 nm arbeitet, mit refraktiven und reflektiven Elementen aufgebaut ist und ein Beleuchtungssystem ILL zur Beleuchtung einer Maske M sowie ein katadioptrisches Projektionsobjektiv PO aufweist. Das Projektionsobjektiv hat zusätzlich zu einer Vielzahl von Linsen (z. B. Linsen L1, L2 und L3) einen einzigen Konkavspiegel CM, der im Bereich einer Pupillenfläche des Projektionsobjektivs optisch zwischen Objektebene OS und Bildebene IS angeordnet ist. Die von der transmittierenden Maske M ausgehende Strahlung wird über einen ebenen ersten Faltspiegel FM1 zum Konkavspiegel gelenkt. Die vom Konkavspiegel reflektierte Strahlung wird über einen ebenen zweiten Faltspiegel FM2 in Richtung des Substrats umgelenkt, welches sich in der zur Objektebene OS parallelen Bildebene IS befindet. Das Projektionsobjektiv har drei verkettete Objektivteile, so dass zwischen der Objektebene und der Bildebene zwei reale Zwischenbilder erzeugt werden, wovon das erste in der Nähe des ersten Faltspiegels FM1 und das zweite in der Nähe des zweiten Faltspiegels FM2 liegt.
Projektionsobjektive dieses Typs sind beispielsweise aus der internationalen Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer WO 2011/038840 grundsätzlich bekannt, weshalb auf eine detailliertere Beschreibung verzichtet wird. Der Offenbarungsgehalt dieses Dokuments wird insoweit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Die Lage der Maske bzw. des davon getragenen oder gebildeten Musters in Bezug auf das Projektionsobjektiv kann mit Hilfe eines Maskenmanipulators MM z. B. durch Verschieben der Masken parallel zur Achse AX verändert werden. Damit ändert sich dann auch die Eingangsschnittweite ES, die hier als axialer Abstand zwischen der Lage des Musters der Maske und der Position der Eintrittsfläche der ersten Linse L1 entlang der optischen Achse definiert ist. Die Lage des Substrats SUB kann mit Hilfe eines Substratmanipulators MSUB durch Verkippen und/oder Verlagern entlang der optischen Achse geändert werden. Bei Verlagerung entlang der optischen Achse ändert sich der Arbeitsabstand WD, der hier definiert ist als axialer Abstand zwischen Lage der lichtempfindlichen Oberseite des Substrats und der Austrittsfläche der letzten Linse L3, gemessen entlang der optischen Achse.
Wird nun, wie durch die gestrichelten Linien in der rechts gezeigten Detaildarstellung angedeutet, die Eingangsschnittweite ES durch axiale Verschiebung der Maske aufgrund von Steuerbefehlen des Betriebs-Steuerungssystems verkleinert, so hat dies unter anderem zur Folge, dass der Fußabdruck FP des von der Maske ausgehenden Lichtköchers LK auf der ersten Linsenfläche L1-1 sich allseitig verkleinert (siehe 3B). Veränderungen von Lage und/oder Größe und/oder Form des Lichtköchers ergeben sich auch an anderen optischen Flächen des Projektionsobjektivs, beispielsweise am ersten Faltspiegel FM1 und zweiten Faltspiegel FM2, an anderen Linsenflächen und/oder im Bereich der zwischen den zweiten Faltspiegel FM2 und der Bildebene angeordneten Aperturblende AS. Diese Variation des Lichtköchers kann durch eine oder mehrere Lichtköcher-Detektionseinrichtungen erfasst und zur Steuerung des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage genutzt werden.
Anhand der 4 bis 6 werden im Folgenden einige Lichtköcherparameter erläutert, die einzeln oder in Kombination bei Ausführungsformen dazu ermittelt und genutzt werden können, die Variation des Lichtköchers, d. h. deren Veränderung gegenüber einem Referenzzustand, quantitativ zu ermitteln.
Aus 4 ist ersichtlich, dass eine Verschiebung eines Fußabdrucks (oder allgemein einer Schnittfläche des Lichtköchers mit einer den Lichtköcher schneidenden Messfläche) als Ganzes anhand einer Verlagerung des Schwerpunkts S der Schnittfläche charakterisiert werden kann. Mit durchgezogener Linie ist dabei der Fußabdruck FP vor der lateralen Verlagerung gezeigt, die gestrichelte Linie zeigt die Randkurve des verschobenen Fußabdrucks FP' nach der Verlagerung. Es ist ersichtlich, dass sich der geometrische Schwerpunkt S in die Position des verschobenen Schwerpunkts S' verlagert hat.
Anhand von 5 wird deutlich, dass nicht jede Veränderung des Lichtköchers auch zu einer Verlagerung des Schwerpunkts S führen muss. Im Beispiels von 5 hat sich der Fußabdruck FP von der ursprünglichen Form insgesamt allseitig verkleinert (gestrichelte Linie FP'), wobei jedoch die Lage des Schwerpunkts S unverändert bleibt, so dass der Schwerpunkt S' des Fußabdrucks FP' nach Änderung am gleichen Ort bzw. an der gleichen Position liegt.
Es ist bereits aus diesem einfachen Vergleich ersichtlich, dass die Ermittlung eines Lichtköcher-Schwerpunktparameters, der die Lage des Schwerpunkts der Intensitätsverteilung innerhalb der Schnittfläche (z. B. Footprint) ein nützlicher Parameter ist, um beispielsweise Verlagerungen des Lichtköchers als Ganzes von allseitigen gleichmäßigen Vergrößerungen oder Verkleinerungen des Querschnitts des Lichtköchers zu unterscheiden.
Die Ermittlung der Lage des Schwerpunkts wird bei manchen Ausführungsformen genutzt, um eine quantitative Beschreibung der Form der Schnittfläche, d. h. ihrer Gestalt zu erhalten. In Beispiel von 6 wird der Schwerpunkt S der Schnittfläche als Ursprung eines zweidimensionalen Koordinatensystems gewählt. Die Form des Randes der Schnittfläche wird durch eine Randkurvenfunktion R(α) beschrieben, welche die Abhängigkeit des radialen Abstandes R des Randes bzw. der Randkurve vom Schwerpunkt als Funktion des Azimutwinkels α beschreibt. Dabei steht die Funktion R(α) für die Beschreibung der Form der Schnittfläche vor der Veränderung und R'(α) für die entsprechende Beschreibung nach der Variation des Lichtköchers. 6B zeigt beispielhaft ein Diagramm der Funktion ΔR(α) = R'(α) – R(α), die sich aus der Situation in 6A ergibt. Zur weiteren Quantifizierung der Formänderung können diese Funktionen beispielsweise in Fourier-Koeffizienten zerlegt werden, die der weiteren Verarbeitung zugrunde gelegt werden (vgl. Beschreibung zu 7)
Um dies näher zu erläutern, wird anhand von 7 die Auswirkung einer astigmatischen Spiegeldeformation auf den Lichtköcher und deren quantitative Beschreibung über eine Fourierzerlegung der Randkurvendeformation eines Fußabdrucks näher erläutert. Dazu zeigt 7A zwei in Lichtlaufrichtung unmittelbar aufeinanderfolgende Spiegel M_i und M_i+1 sowie den Verlauf des Lichtköchers LK im Bereich dieser Spiegel. Die Draufsicht auf den Spiegel M_i in 7B charakterisiert eine astigmatische Deformation, wobei die mit „+” gekennzeichneten diametral gegenüberliegenden Sektoren beispielsweise nach vorn und die um 90° dazu versetzt liegenden, mit „–” bezeichneten Sektoren in die Gegenrichtung deformiert werden. Die entsprechenden Deformationen sind in 7C anhand eines Schnitts in x-Richtung und in 7D anhand eines Schnitts in y-Richtung nochmals dargestellt. 7E zeigt entsprechende Auswirkung auf die Form des Fußabdrucks am stromabwärts liegenden, d. h. in Lichtlaufrichtung folgenden Spiegel M_i+1. Die durchgezogene Linie FP zeigt dabei die Form des Fußabdrucks in Abwesenheit der Deformation, während die gestrichelte Linie FP' die aus der Deformation resultierende Querschnittsform des Lichtköchers auf der Spiegelfläche des Spiegels M_i+1 zeigt. Der entsprechende Funktionsverlauf der Randkurvenfunktion ΔR(α) in 7F wird mittels Fourierzerlegung F(ΔR(α)) analysiert. Diese Fourierzerlegung (7G) zeigt die Zweiwelligkeit der Deformation.
Zur weiteren Erläuterung stelle man sich eine Manipulation an einem im Bereich einer Pupillenfläche des Projektionsobjektivs angeordneten Pupillenspiegel vor und schaue auf den Effekt, der sich im Bereich einer im Lichtweg später kommenden, ebenfalls pupillennah liegenden Fläche ergibt. Bezogen auf das Beispiel von 3 kann dies z. B. die Verkippung des Konkavspiegels CM sein, dessen Auswirkungen im Bereich der im Lichtweg nachfolgenden Aperturblende AS betrachtet wird.
8 zeigt zur Illustration in 8A und 8B axiale Draufsichten auf die im Bereich der dritten Pupillenfläche des Projektionsobjektivs angeordnete ebene Aperturblende AS, die eine in der Zeichnungsebene liegende Blendenebene definiert. Die Aperturblende hat eine durch einen Blendenrand AE eingeschlossene kreisrunde Blendenöffnung, welche zentrisch zur optischen Achse AX sitzt. Zur Abbildung von in X-Richtung verlaufenden feinen Linienmustern wird ein Dipol-Beleuchtungssetting genutzt, bei dem die Intensitätsverteilung in der Pupillenebene durch zwei in Y-Richtung etwa diametral zur optischen Achse liegende Beleuchtungspole P1, P2 charakterisiert ist. Diese Pole entsprechen den Schnittflächen des Lichtköchers mit der Blendenebene, der Lichtköcher ist also in diesem Bereich zweigeteilt.
Bei ungestörtem System (8A) liegen die Pole symmetrisch gerade innerhalb der Blendenöffnung, so dass die gesamte in den Polen konzentrierte Intensität die Aperturblende ungestört passieren kann. Ergibt sich aber eine Verkippung des Lichtköchers in Y-Richtung, so können die Pole z. B. nach links wandern, so dass der erste verschobene Pol P1' den Blendenrand teilweise überlappt, während der zweite Pol P2' vom Blendenrand weg in das Innere der Blendenöffnung wandert. Der verschobene linke erste Pol P1' wird dadurch teilweise abgeschnitten bzw. ausgeblendet. Das Licht außerhalb des Blendenrandes gelangt nicht in das Bildfeld. Dadurch sinken dort nicht nur die Lichtintensität und der Abbildungskontrast, sondern es entsteht auch ein schräg laufendes Luftbild (aerial image), d. h. eine schräg verlaufende dreidimensionale Intensitätsverteilung im Bildraum. Dieser sogenannte Telezentriefehler kann bei Abweichungen der Bildebene von der idealen Fokuslage (verursacht z. B. durch eine unebenes Substrat und/oder unerwünschte Positionsschwankungen des Substrathalters) ein laterales Wandern der abgebildeten Strukturen, ähnlich einer Verzeichnung verursachen. Ein asymmetrisches Ausschneiden von Beugungslicht kann somit u. a. zu Telezentriefehlern und Abbildungsunterschieden zwischen horizontalen und vertikalen Strukturen (HV-Differenzen) führen. Dieser lithographischen Fehler können bei Berücksichtigung des Lichtköchersnvariation bei der Steuerung der Projektionsbelichtungsanlage klein gehalten oder kompensiert oder vermieden werden.
Wie erwähnt, könnte eine mögliche Klassifikation darauf beruhen, dass die Bewegung des Schwerpunkts der Schnittfläche sowie eine azimutale Fourierzerlegung der danach noch resultierenden Änderungen des Lichtköcherrandes betrachtet werden (6). Hierzu kann für eine geeignete Anzahl von Punkten der Randkurve ein Azimutwinkel anhand seiner Verbindungslinie zum Schwerpunkt S definiert werden. Der Schwerpunkt kann dabei definiert werden über eine Mittlung einer hinreichend großen Strahlanzahl, wobei z. B. die Strahlen durch eine äquidistante Rasterung von Feld und Pupille gegeben werden. Man betrachtet dabei immer ein ungestörtes Referenzsystem, zu dem jeder Strahl S_i auf einer Messfläche F_j einen Durchstoßpunkt D_ij erzeugt. Die Positionen dieser Punkte im Raum können durch kartesische Koordinaten (x_ij, y_ij, z_ij) beschrieben werden. Für das gestörte System, also für die Verlagerung und/oder Formänderung des Lichtköchers, werden die zu Beginn selben Strahlen betrachtet, die entsprechenden Durchstoßpunkte werden D'_ij (x'_ij, y'_ij, z'_ij) bezeichnet. Daraus können Verschiebungsvektoren (v_ij = D'_ij – D_ij = x'_ij – x_ij, y'_ij – y_ij, z'_ij – z_ij) ermittelt werden. Diese Verschiebungsvektoren können gemittelt werden und ergeben eine Schwerpunktsverschiebung.
Gemäß einer Klassifikation kann die Änderung eines Lichtköchers auf einer gegebenen Messfläche beschrieben werden durch eine Schwerpunktsverschiebung im dreidimensionalen Raum und durch die Fourierkoeffizienten der Projektion der azimutalen Differenzen nach Korrektur dieser Schwerpunktsverschiebung auf einem Kreis.
Bei dieser Klassifikation von Lichtköchervariationen würde sich eine reine Radienänderung (allseitig gleichmäßige Vergrößerung oder Verkleinerung) als nullwellige Änderung darstellen. Eine zweiwellige Änderung wäre eine Vergrößerung auf beiden Seiten einer durch den Schwerpunkt laufenden Achse bei gleichzeitiger Verkleinerung auf einer senkrecht dazu verlaufenden Achse durch den Schwerpunkt. Eine dreiwellige Veränderung wäre eine eiförmige Deformation usw.
Ein Vorteil dieser Quantifizierung von Variationen des Lichtköchers besteht darin, dass die oben definierte Schwerpunktsverschiebung und die Fourierzerlegung der Randkurvendeformation für jede Systemvariation mittels Strahldurchrechnung vorab berechnet und in einem Speicher des Betriebs-Steuerungssystem hinterlegt werden kann. Die entsprechenden Lichtköcherparameter, die eine Quantifizierung der Veränderung des Lichtköchers erlauben, können dementsprechend auch für definierte Stellwertänderungen an Manipulatoren vorab berechnet werden. Damit lässt sich die Beziehung zwischen einer definierten Stellwertänderung an einem Manipulator und der dadurch erzielten Veränderung des Lichtköchers bzw. der daraus erzielten Auswirkung auf die Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage quantitativ erfassen. Diese Beziehung kann in Form von Sensitivitäten bzw. Sensitivitätswerten in dem Speicher hinterlegt werden. Im Betrieb können dann Stellwertänderungen von Manipulatoren im Hinblick auf die damit verursachten Lichtköchervariationen durch Verwendung der Sensivitäten auf relativ unkritische Ausmaße unterhalb eines Stellwert-Grenzwertes begrenzt werden, so das übermäßig starke Stellwertänderungen vermieden werden, wenn sie eine kritische Veränderung des Lichtköchers bewirken würden.
Diese einfachen Beispiele zeigen, auf welche Weise bei manchen Ausführungsformen die Variation des Lichtköchers quantitativ beschrieben und gegebenenfalls klassifiziert werden kann, um mittels des Betriebs-Steuerungssystems gezielt Gegenmaßnahmen gegen ungewünschte Auswirkungen auf die Abbildungsleistung zu vermeiden.
Es gibt zahlreiche Möglichkeiten zur Realisierung von Lichtköcher-Detektionseinrichtungen für eine quantitative Erfassung von Lichtköchervariationen in einem Lichtköcherdetektionssystem. Speziell bei Spiegeln ist es möglich, das im Bereich des Fußabdrucks durchgelassene Restlicht zu detektieren, also z. B. die örtliche Intensitätsverteilung an der Rückseite eines Spiegels. Es ist auch möglich, über eine Erwärmung optischer Elemente, die sich im Bild über Deformation und/oder Brechzahländerung bemerkbar machen, Rückschlüsse auf die örtliche Verteilung des Strahlungsenergieeintrags zu ziehen. Es ist auch möglich, ein optisches Element während des Betriebs durch eine gesonderte Beobachtungsoptik bezüglich ihrer Form zu beobachten und aus temperaturinduzierten, zeitabhängigen Deformationen der beobachteten Flächenform auf die Lage des Strahlungsschwerpunkts in einem Fußabdruck zu schließen. Ebenso können Drähte oder andere mit temperaturabhängig variierendem elektrischen Widerstand behaftete Elemente in ein optisches Element integriert sein und der elektrische Widerstand kann ortsaufgelöst bestimmt werden, wodurch eine Temperaturkarte bzw. ein ortsauflösendes Temperaturprofil und daraus ein ortsauflösendes Profil einer Strahlungsbelastung abgeleitet werden kann.
Anhand von 9 wird ein Ausführungsbeispiel einer Lichtköcher-Detektionseinrichtung LKD beschrieben, die eine Vielzahl von optischen Detektoren DET aufweist, die für Strahlung der Betriebswellenlänge der Projektionsbelichtungsanlage empfindlich sind. Die Detektoren DET des Lichtköchersn-Detektionseinrichtung befindet sich an einem Konkavspiegel CM, dessen konkav gekrümmte Vorderseite einen im Projektionsstrahlengang liegenden optischen Nutzbereich OUA und einen außerhalb des optischen Nutzbereichs liegenden, den optischen Nutzbereich umgebenden ringförmigen Randbereich ER aufweist. Im optischen Nutzbereich ist die Spiegelfläche mit optischer Qualität präpariert, während der außerhalb liegende Randbereich nur geringeren Qualitätsanforderungen an Passe und dergleichen genügen muss. Die Form und die Größe des optischen Nutzbereichs sind auf Basis des Objektivdesigns so ausgelegt, dass der Fußabdruck FP eines Lichtköchers des ungestörten Systems voll innerhalb des optischen Nutzbereichs liegt und am Rand des Fußabdrucks noch ein Toleranzbereich TOL verbleibt, in den bei einem nicht-idealen System noch Strahlung gelangen darf. Unmittelbar angrenzend an den Toleranzbereich sind im Randbereich des Spiegels die Detektoren DET in einer ringförmigen Anordnung äquidistant angeordnet. Im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage, also wenn Strahlung durch die Projektionsbelichtungsanlage verläuft, liegen die lichtempfindlichen Detektoren gleichmäßig und im Umfang des Lichtköchers verteilt.
Die Anordnung ist so ausgelegt, dass im Fall eines ungestörten Lichtköchers alle Detektoren ein bestimmtes, ggf. vorab berechenbares Intensitätsniveau von Überaperturlicht erhalten. In manchen Fällen kann sich z. B. eine spiegelsymmetrische Verteilung ergeben, die Verteilung kann aber auch unsymmetrisch sein. Bei einer seitlichen Verlagerung und/oder Deformation der Form des Fußabdrucks ergibt sich in der ringförmigen Anordnung eine zeitliche Änderung der Intensitätsverteilung, die von den Detektoren detektiert und vom Lichtköcherdetektionssystem ausgewertet wird, um daraus Lichtköcherparameter abzuleiten. Es kann somit ein qualitativer oder quantitativer Vergleich zwischen einem Anfangszustand (vor einer Veränderung von Durchstrahlungsbedingungen) und einem Endzustand (nach der Veränderung) vorgenommen werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, den Anfangszustand als Referenz für den Vergleich zu nehmen und davon ausgehend die zeitliche Veränderung der Intensitätsverteilung zu bewerten.
In entsprechender Weise können Anordnungen von lichtempfindlichen Detektoren auch auf einer Falschlichtblende und/oder auf der Aperturblende angeordnet sein. 3A zeigt hierzu Detektoren DET einer Lichtköcher-Detektionseinrichtung an der Lichteintrittsseite der Aperturblende AS, um Variationen des Lichtköchers im Bereich der bildnächsten Pupillenfläche zu erfassen.
Vorteilhaft ist es in der Regel, wenn der gesamte von einer Lichtköcher-Detektionseinrichtung erfasste Aperturbereich (nahe einer Pupillenebene) oder Subaperturbereich (mit Abstand von Pupillenebene) äquidistant oder nahezu äquidistant abgetastet wird.
10 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Lichtköcher-Detektionseinrichtung Detektoren hat, die an den Seiten einer keilförmigen Falschlichtblende SB angeordnet sind. Der linke Detektor DET1 ist dafür ausgelegt, Lageveränderungen eines Abschnitts des Lichtköchers zu erfassen, der die auf einen Spiegel M_i einfallenden Strahlen enthält, während der rechte Detektor DET2 dafür ausgelegt ist, Lageveränderungen eines Abschnitts des Lichtköchers zu erfassen, der die von dem Spiegel M_i reflektierten Strahlen enthält. Hier sind also Detektoren der Lichtröhren-Detektionseinrichtung an einem vom Spiegel gesonderten Element angebracht. Das kann z. B. deshalb von Vorteil sein, weil Spiegel ohne Detektoren kleiner, leichter und dynamisch besser beherrschbar sein können als solche mit Detektoren. Der nicht für Detektoren genutzte Bauraum am Spiegel kann für andere Einrichtungen, z. B. Positionssensoren, Kühleinrichtungen und/oder Manipulatoren genutzt werden.
Die Auswahl von bevorzugten Orten zur Anbringung von Lichtdetektionseinrichtungen kann nach unterschiedlichen Kriterien erfolgen. Häufig ist es sinnvoll, bei der Auslegung der Projektionsbelichtungsanlage vorher sämtliche Wirkungen von Manipulatoren zu simulieren und dort Sensorik anzubringen, wo ein besonders starkes Signal speziell für eine hohe Schwerpunktsverschiebung berechnet wird. Weiterhin können bevorzugte Ort zur Anbringung von Detektoren für Lichtdetektionseinrichtungen dort sein, wo eine starke Abweichung des Lichtköchers von ihrem ungestörten Referenzzustand besondere Konsequenzen hätte, beispielsweise weil dort mechanische Komponenten in unmittelbarer Nähe des Lichtköchers angeordnet sind. Entsprechende Sensoren können auch in dazu optisch konjugierten Positionen angebracht sein. In der Regel wird es günstig sein, wie im Beispielsfall von 9, die Detektoren so dicht wie möglich an den Lichtköcher, aber neben den Lichtköcher anzubringen, deren Form und/oder Position sich aus dem ursprünglichen Design plus Toleranzen ergibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1251402 B1 [0015]
WO 2009/100856 A1 [0070]
US 6927901 B2 [0070]
WO 2011/038840 [0086]

Claims

Projektionsbelichtungsverfahren zur Belichtung eines strahlungsempfindlichen Substrates mit mindestens einem Bild eines Musters einer Maske mit folgenden Schritten: Halten der Maske zwischen einem Beleuchtungssystem und einem Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage derart, dass das Muster im Bereich der Objektebene des Projektionsobjektivs angeordnet ist; Halten des Substrats derart, dass eine strahlungsempfindliche Oberfläche des Substrats im Bereich einer zur Objektebene optisch konjugierten Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnet ist; Beleuchten eines Beleuchtungsbereichs der Maske mit einer von dem Beleuchtungssystem bereitgestellten Beleuchtungsstrahlung; Projizieren eines in dem Beleuchtungsbereich liegenden Teils des Musters auf ein Bildfeld am Substrat mit Hilfe des Projektionsobjektivs, wobei alle zur Bilderzeugung im Bildfeld beitragenden Strahlen der Projektionsstrahlung in dem Projektionsobjektiv einen Lichtköcher bilden, gekennzeichnet durch: Ermitteln mindestens eines Lichtköcherparameters, der eine Eigenschaft des Lichtköchers beschreibt; Steuern des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage unter Berücksichtigung des Lichtköcherparameters.
Projektionsbelichtungsverfahren nach Anspruch 1, worin mindestens eine Eigenschaft des Lichtköchers durch Ansteuerung eines Manipulators verändert wird.
Projektionsbelichtungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin in einem Speicher des Betriebs-Steuerungssystems Sensitivitäten von Manipulatoren für das Verändern des Lichtköchers gespeichert werden, wobei eine Sensitivität eine Beziehung zwischen einer definierten Stellwertänderung an einem Manipulator und der dadurch erzielten Auswirkung auf die Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage beschreibt, wobei der Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage unter Berücksichtigung der Sensitivitäten gesteuert wird, wobei vorzugsweise Stellwertänderungen eines Manipulators unter Berücksichtigung der Sensitivitäten auf Größen unterhalb eines Stellwert-Grenzwerts begrenzt werden.
Projektionsbelichtungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine quer zum Lichtköcher verlaufende Messfläche so ausgewählt wird, dass der Lichtköcher diese Messfläche im Bereich einer in Form, Lage und Größe definierten Schnittfläche schneidet, wobei zum Ermitteln eines Lichtköcherparameters mindestens eine von der Intensität der Projektionsstrahlung in der Schnittfläche abhängige Schnittflächeneigenschaft ermittelt wird.
Projektionsbelichtungsverfahren nach Anspruch 4, worin die Form der Schnittfläche ermittelt und daraus ein Lichtköcher-Formparameter abgeleitet wird und/oder worin die Lage der Schnittfläche in Bezug auf ein Referenzkoordinatensystem ermittelt und daraus ein Lichtköcher-Lageparameter abgeleitet wird und/oder worin die Größe der Schnittfläche ermittelt und daraus ein Lichtköcher-Größenparameter abgeleitet wird und/oder worin ein Schwerpunkt der Intensitätsverteilung innerhalb der Schnittfläche ermittelt und daraus ein Lichtköcher-Schwerpunktsparameter abgeleitet wird.
Projektionsbelichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, worin mindestens zwei Schnittflächeneigenschaften zeitnah oder zeitgleich ermittelt und entsprechende Lichtköcherparameter miteinander verrechnet werden.
Projektionsbelichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, worin zur Ermittlung von Lichtköchereigenschaften eine Bestimmung der Lage des Schwerpunkts einer Schnittfläche durchgeführt wird, darauf basierend eine Randkurvenfunktion bestimmt wird, die den Abstand der Randkurve der Schnittfläche von dem Schwerpunkt als Funktion eines Azimutwinkels beschreibt, und worin diese Randkurvenfunktion analysiert wird, wobei vorzugsweise bei der Analyse eine Fourieranalyse der Randkurvenfunktion durchgeführt wird.
Projektionsbelichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, worin als Messfläche eine optische Fläche eines optischen Elements ausgewählt wird und worin zur Ermittlung eines Lichtköcherparameters mindestens eine durch Einstrahlung von Projektionsstrahlung auf das optische Element veränderliche Eigenschaft der optischen Fläche gemessen wird, wobei vorzugsweise an der als Messfläche ausgewählten optischen Fläche eine örtliche Temperaturverteilung gemessen und daraus mindestens eine Schnitfflächeneigenschaft ermittelt wird.
Projektionsbelichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, worin die ausgewählte Messfläche in Durchstrahlungsrichtung hinter einem ersten Manipulator angeordnet ist und Stellgrößenänderungen eines Aktors des ersten Manipulators in Abhängigkeit mindestens eines an der Messfläche ermittelten Lichtköcherparameters gesteuert werden.
Projektionsbelichtungsanlage zur Belichtung eines strahlungsempfindlichen Substrates mit mindestens einem Bild eines Musters einer Maske mit: einem Beleuchtungssystem (ILL) zum Empfang von Primärstrahlung einer primären Strahlungsquelle und zur Erzeugung einer in einem Beleuchtungsbereich auf die Maske (M) gerichteten Beleuchtungsstrahlung (ILR); einem Projektionsobjektiv (PO) zum Projizieren eines in dem Beleuchtungsbereich liegenden Teils des Musters auf ein Bildfeld am Substrat mit Projektionsstrahlung, wobei alle zur Bilderzeugung im Bildfeld beitragenden Strahlen der Projektionsstrahlung in dem Projektionsobjektiv einen Lichtköcher (LK) bilden, einer Maskenhalteeinrichtung (RST) zum Halten der Maske zwischen dem Beleuchtungssystem und dem Projektionsobjektiv derart, dass das Muster im Bereich einer Objektebene (OS) des Projektionsobjektivs angeordnet ist; einer Substrathalteeinrichtung (WST) zum Halten des Substrats derart, dass eine strahlungsempfindliche Oberfläche des Substrats im Bereich der zur Objektebene optisch konjugierten Bildebene (IS) des Projektionsobjektivs angeordnet ist; gekennzeichnet durch ein Lichtköcherdetektionssystem zum Ermitteln mindestens eines Lichtköcherparameters, der eine Eigenschaft des Lichtköchers beschreibt; und ein Betriebs-Steuerungssystem, das dafür konfiguriert ist, den Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage unter Berücksichtigung des Lichtköcherparameters zu steuern.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch mindestens einen durch Steuersignale des Betriebs-Steuerungssystems ansteuerbaren Manipulator.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 11, worin in einem Speicher des Betriebs-Steuerungssystems Sensitivitäten von Manipulatoren für das Verändern des Lichtköchers gespeichert sind, wobei eine Sensitivität eine Beziehung zwischen einer definierten Stellwertänderung an einem Manipulator und der dadurch erzielten Auswirkung auf die Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage beschreibt, wobei das Betriebs-Steuerungssystems so eingerichtet ist, dass der Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage unter Berücksichtigung der Sensitivitäten steuerbar ist, wobei vorzugsweise Stellwertänderungen eines Manipulators unter Berücksichtigung der Sensitivitäten auf Größen unterhalb eines Stellwert-Grenzwerts begrenzbar sind.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 11 oder 12, worin der Lichtköcher eine quer zum Lichtköcher verlaufende Messfläche im Bereich einer in Form, Lage und Größe definierten Schnittfläche schneidet und eine Einrichtung zum Ermitteln eines Lichtköcherparameters dafür konfiguriert ist, mindestens eine von der Intensität der Projektionsstrahlung in der Schnittfläche abhängige Schnittflächeneigenschaft zu ermitteln, wobei eine Schnitfflächeneigenschaft vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe: Form der Schnittfläche; Lage der Schnittfläche in Bezug auf ein Referenzkoordinatensystem; Größe der Schnittfläche Schwerpunkt der Intensitätsverteilung innerhalb der Schnittfläche.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, worin das Lichtköcherdetektionssystem mindestens eine Lichtköcher-Detektionseinrichtung (LKD) aufweist, die eine den Lichtköcher umgebende Anordnung mit mehreren um den Umfang des Lichtköchers verteilten lichtempfindlichen Detektoren (DET) aufweist und/oder worin lichtempfindliche Detektoren (DET) einer Lichtköcher-Detektionseinrichtung (LKD) derart angeordnet sind, dass sie Falschlicht detektieren können, welches außerhalb des Lichtköchers (LK) in deren unmittelbarer Nähe propagiert.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche Anspruch 10 bis 14, worin das Betriebs-Steuerungssystem dafür konfiguriert ist, die Projektionsbelichtungsanlage so zu steuern, dass das Projektionsbelichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchgeführt wird.