DE102013211269A1 - Illumination optics for illuminating structured object such as lithographic mask or wafer, mounted in metrology system, has an energy sensor designed for monitoring the lighting total light dose which hits on the facet mirrors - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung eines in einem Objektfeld anordenbaren, strukturierten Objektes. Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, ein Metrologiesystem für die Untersuchung eines strukturierten Objektes, zum Beispiel einer Lithographiemaske oder eines Wafers, mit einem derartigen optischen System sowie eine Projektionsbelichtungsanlage zur Herstellung mikro- bzw. nanostrukturierter Bauelemente, insbesondere Halbleiterbauelemente in Form von Microchips, beispielsweise Speicherchips oder ASICs, mit einem derartigen optischen System.The invention relates to an illumination optical system for illuminating a structured object that can be arranged in an object field. Furthermore, the invention relates to an optical system having such an illumination optical system, a metrology system for examining a structured object, for example a lithographic mask or a wafer, with such an optical system and a projection exposure apparatus for producing microstructured or nanostructured components, in particular semiconductor components in the form of microchips, such as memory chips or ASICs, with such an optical system.
Eine Beleuchtungsoptik sowie ein Metrologiesystem der eingangs genannten Art sind bekannt aus der
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsoptik der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine Überwachung einer Energieverteilung einer Beleuchtung, die durch die Beleuchtungsoptik geführt ist, und insbesondere eine Dosisüberwachung ausreichend genau und gleichzeitig mit möglichst geringem Aufwand sowie geringen Verlusten an Beleuchtungslicht bewerkstelligt werden kann.It is an object of the present invention to further develop an illumination optics of the type mentioned above such that monitoring of an energy distribution of illumination guided by the illumination optics and, in particular, dose monitoring is effected sufficiently accurately and at the same time with the least possible effort and low losses of illumination light can be.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsoptik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved by an illumination optical system with the features specified in claim 1.
Beim strukturierten Objekt, das mit der Beleuchtungsoptik beleuchtet werden kann, kann es sich insbesondere um eine Lithographie-Maske für die Projektionslithographie handeln. Die Auskoppel-Facetten und der genau eine Energiesensor ermöglichen eine energetische Überwachung des auf die Auskoppel-Facetten auftreffenden Beleuchtungslichts. Die mit dem genau einen Sensor gemessene Dosis kann aufgrund der Verteilung der Auskoppel-Facetten in erwünschtem Maße unempfindlich sein gegenüber einem Versatz des Strahlprofils bzw. gegenüber Änderungen innerhalb des Strahlprofils. Bei dem Beleuchtungslicht kann es sich um EUV-Beleuchtungslicht im Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 30 nm handeln. Je nach Auswahl und Größe der Auskoppel-Facetten kann ein vorgegebener Genauigkeitsgrad dieser energetischen Überwachung erreicht werden. Die energetische Überwachung ermöglicht den Einsatz der Beleuchtungsoptik beispielsweise im Zusammenhang mit einer Erkennung von Defekten des strukturierten Objektes. Es kann eine präzise Abbildung des beleuchteten Objektfeldes gewährleistet werden. Intensitäts- und Drifteffekte, die beispielsweise bei der Lichtquelle auftreten, können kompensiert werden. Dies führt dazu, dass Anforderungen an die Lichtquelle zur Erzeugung von Beleuchtungslicht, welches mit der Beleuchtungsoptik hin zum strukturierten Objekt geführt wird, reduziert werden können. Alternativ zu einem echten Energiesensor, dessen Messgröße direkt proportional zur einfallenden Energie ist, kann auch ein Energiesensor zum Einsatz kommen, der eine Energiedichte misst, also die insbesondere auf eine bestimmte Fläche pro Zeiteinheit auftreffende Energie, also die Intensität des auf den jeweiligen Energiesensor treffenden Teilbündels. Aus dem Stand der Technik sind dem Fachmann für diesen Zweck einsetzbare Energiesensortypen bzw. Detektortypen bekannt.The structured object which can be illuminated with the illumination optics can in particular be a lithography mask for projection lithography. The coupling-out facets and the exactly one energy sensor enable energetic monitoring of the illumination light incident on the coupling-out facets. Due to the distribution of the coupling-out facets, the dose measured with the exactly one sensor can be desirably insensitive to an offset of the beam profile or to changes within the beam profile. The illumination light may be EUV illumination light in the wavelength range between 5 nm and 30 nm. Depending on the selection and size of the decoupling facets, a predetermined degree of accuracy of this energetic monitoring can be achieved. The energetic monitoring allows the use of the illumination optics, for example, in connection with a detection of defects of the structured object. It can be ensured a precise image of the illuminated object field. Intensity and drift effects that occur, for example, with the light source can be compensated. As a result, requirements for the light source for generating illumination light, which is guided with the illumination optics toward the structured object, can be reduced. As an alternative to a real energy sensor whose measured value is directly proportional to the incident energy, it is also possible to use an energy sensor which measures an energy density, that is to say the energy incident in particular on a specific surface per unit of time, that is to say the intensity of the partial beam impinging on the respective energy sensor , From the state of the art, energy sensor types or types of detectors which can be used for this purpose are known to the person skilled in the art.
Verteilt angeordnete Auskoppel-Facetten nach Anspruch 2 ermöglichen einen präzisen Rückschluss auf die Energie- bzw. Intensitätsverteilung einer Beleuchtung auf dem Facettenspiegel und damit einen Rückschluss auf eine Energie- bzw. Intensitätsverteilung einer Objektbeleuchtung. Eine Verteilung über die Gesamt-Reflexionsfläche des Facettenspiegels bedeutet, dass die Auskoppel-Facetten nicht nur randseitig auf dieser Gesamt-Reflexionsfläche angeordnet sind, sondern dass auch einige der Auskoppel-Facetten im Zentralbereich der Gesamt-Reflexionsfläche angeordnet sind. Die Auskoppel-Facetten können über die Gesamt-Reflexionsfläche des Facettenspiegels möglichst gleichverteilt angeordnet sein. Die gewünschte Unempfindlichkeit des Messergebnisses des Energiesensors gegenüber einem Strahlprofil-Versatz bzw. gegenüber Änderungen im Strahlprofil des Beleuchtungslichts ist dann besonders gut erreicht, da diese Einflüsse über die verschiedenen, gleichverteilt angeordneten Auskoppel-Facetten in gleichem Maße mischen wie über die zur Führung von Beleuchtungslicht-Teilbündeln hin zum Objektfeld genutzten Facetten des Facettenspiegels.Distributed decoupling facets arranged according to
Bei der Anordnung nach Anspruch 3 werden die Zwischenräume zwischen benachbarten Beleuchtungs-Facetten zur Auskopplung genutzt. Alternativ ist es möglich, zumindest einige der Beleuchtungs-Facetten des Facettenspiegels selbst zu Auskoppel-Facetten umzufunktionieren.In the arrangement according to
Ein Versatz von Facetten oder Facettengruppen nach Anspruch 4 zum Erzeugen der Zwischenräume ermöglicht eine regelmäßige Belegung des Facettenspiegels mit Auskoppel-Facetten. Dieser Versatz kann zwischen monolithischen Beleuchtungs-Facetten oder zwischen zur Beleuchtung genutzten Einzelfacetten-Facettengruppen vorgesehen sein. Als Einzelfacetten-Facettengruppen können Mikrospiegel-Facettengruppen zum Einsatz kommen. Der Versatzweg kann klein gegenüber Dimensionen der Facetten oder der Facettengruppen längs den Versatzrichtungen sein. Soweit der Versatz in Zusammenhang mit einem Facettengruppen aus Einzelfacetten aufweisenden Facettenspiegeln vorliegt, kann der Versatzweg den Dimensionen der Einzelfacetten längs den Versatzrichtungen entsprechen. In diesem Fall können die Auskoppel-Facetten so groß ausgeführt sein wie die Einzelfacetten, sodass einheitliche Bauformen einerseits für die Auskoppel-Facetten und andererseits für die Einzelfacetten genutzt werden können. Dies bietet Fertigungsvorteile.An offset of facets or facet groups according to
Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 5, eines Metrologiesystems nach Anspruch 6 und einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 8 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden. Das Metrologiesystem erlaubt aufgrund der Energieüberwachung über die Auskoppel-Facetten eine exakte metrologische Untersuchung des beleuchteten Objektes. Die Projektionsbelichtungsanlage ermöglicht die Herstellung von Halbleiter-Bauelementen mit hoher Strukturauflösung. Es lassen sich insbesondere Bauteile mit hohen Integrationsdichten realisieren.The advantages of an optical system according to
Ein Metrologiesystem nach Anspruch 7 ermöglicht eine Berücksichtigung einer jeweiligen Beleuchtungsdosis, die bei der Erzeugung eines Bildes eines zu untersuchenden Objektes zur Verfügung stand, und auf dieser Basis eine Optimierung einer Bildverarbeitung der Detektionseinrichtung.A metrology system according to
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Metrologiesystem derart weiterzubilden, dass die Anforderungen an die Lichtquelle bei gegebenen Genauigkeitsanforderungen bei der Objektuntersuchung reduziert sind.A further object of the invention is to develop a metrology system in such a way that the requirements for the light source are reduced given given accuracy requirements in the object examination.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Metrologiesystem mit den im Anspruch 9 angegebenen Merkmalen. Über den mindestens einen Energiesensor dieses Metrologiesystems kann eine Dosismessung erfolgen, die wiederum für die Optimierung der Bildverarbeitung der Detektionseinrichtung berücksichtigt werden kann. Auf eine aufwendige Dosis-Regelung, wie beispielsweise in der
Beim Metrologiesystem beim Anspruch 9 kann der mindestens eine Energiesensor als ortsauflösender Sensor ausgeführt sein. Es kann eine Mehrzahl von Energiesensoren vorgesehen sein, wobei jeweils einer der Energiesensoren einer der Auskoppel-Facetten zugeordnet ist. Es kann eine Mehrzahl von Energiesensoren mit einer Auswerteeinrichtung in Signalverbindung stehen, wobei die Auswerteeinrichtung so ausgeführt ist, dass sie aus Energie-Messwerten der Energiesensoren eine interpolierte Energieverteilung einer Beleuchtung des Facettenspiegels mit dem Beleuchtungslicht ermittelt. Diese Auswerteeinrichtung kann in Signalverbindung mit dem Datenverarbeitungsmodul stehen oder Bestandteil von diesem sein. Auch die sonstigen Merkmale, die vorstehend im Zusammenhang mit der Beleuchtungsoptik bereits diskutiert wurden, können beim Metrologiesystem nach Anspruch 9 zum Einsatz kommen.In the metrology system in
Die Auskoppel-Facetten können derart angeordnet sein, dass eine Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts über den gesamten Facettenspiegel ermittelt werden kann.The coupling-out facets can be arranged such that an intensity distribution of the illumination light can be determined over the entire facet mirror.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigen:Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings. In this show:
Zum Metrologiesystem
Als Lichtquellen kommt die auch für Projektionsbelichtungsanlagen übliche EUV-Lichtquelle in Frage, also beispielsweise Laser-Plasma-Quellen (LPP; Laser Produced Plasma) oder auch Entladungsquellen (DPP; Discharge Produced Plasma), insbesondere Gasentladungsquellen.Suitable light sources are the EUV light sources which are also customary for projection exposure systems, for example laser plasma sources (LPP) or discharge sources (DPP), in particular gas discharge sources.
Zur Erfassung der Energie des Beleuchtungslichts
Bei der Ausführung nach
Die Detektionseinrichtung
Bei der Maskeninspektion berücksichtigt das Bildverarbeitungsmodul
Strichpunktiert ist in der
Der Feldfacettenspiegel
Die Auskoppel-Feldfacetten
Die insgesamt sechzehn Energiesensoren
Die Energiesensoren
Bei der Ausführung nach
Die Auskoppel-Facetten
Bei den Auskoppel-Feldfacetten
Bei der Auskoppel-Variante nach
Bei jeder Facettengruppe
Ein Lichtverlust durch die Auskopplung des Teilbündels
Anstelle einer aus den Einzelfacetten
Die Facettengruppe
Der Feldfacettenspiegel
Diese zeigt schematisch einen Meridionalschnitt der Projektionsbelichtungsanlage
Bei der Strahlungsquelle
Die EUV-Strahlung
Nach dem Feldfacettenspiegel
Schematisch sind in der
Die Auswerteeinrichtung
Mit der Auswerteeinrichtung
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