DE102013222935A1

DE102013222935A1 - Vorrichtung zum Ermitteln eines Kippwinkels wenigstens eines Spiegels einer Lithographieanlage sowie Verfahren

Info

Publication number: DE102013222935A1
Application number: DE201310222935
Authority: DE
Inventors: Jan Horn; Markus Holz; Jörg Specht
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2015-05-13
Also published as: JP6503368B2; US20160246186A1; WO2015067442A1; JP2016539386A; US10007195B2

Abstract

Offenbart wird eine Vorrichtung (1) zum Ermitteln eines Kippwinkels (φx, φy) wenigstens eines Spiegels (2, 3) einer Lithographieanlage (5), aufweisend: eine Mustererzeugungseinrichtung (6) zur Erzeugung eines Musters (12, 12', 35), eine Bilderfassungseinrichtung (22, 22') zur Erfassung des erzeugten und von dem Spiegel reflektierten Musters (12, 12'), eine Vergleichereinrichtung (23, 23') zum Bereitstellen eines Vergleichsergebnisses (Vx, Vy) in Abhängigkeit eines Vergleichs des erfassten Musters (S, S') mit einem Referenzmuster (R, R'), und eine Auswerteeinrichtung (27) zur Ermittlung des Kippwinkels (φx, φy) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis (Vx, Vy), wobei die Bilderfassungseinrichtung (22, 22') und die Vergleichereinrichtung in derselben integrierten Schaltung (21, 21') vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Kippwinkels wenigstens eines Spiegels einer Lithographieanlage sowie ein Verfahren.
Lithographieanlagen werden beispielsweise bei der Herstellung von integrierten Schaltungen bzw. ICs verwendet, um ein Maskenmuster in einer Maske auf ein Substrat, wie z.B. einem Siliziumwafer, abzubilden. Dabei wird ein von einem optischen System erzeugtes Lichtbündel durch die Maske auf das Substrat gerichtet.
Es werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 5 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. "EUV" steht für "Extreme Ultraviolet". Bei solchen Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellenlänge reflektierende Optiken, d.h. Spiegel, anstelle von – wie bisher – brechenden Optiken, d.h. Linsen, eingesetzt werden. Es ist bekannt, die Spiegel in Form von so genannten Spiegelfeldern (auch als Spiegel-Arrays bezeichnet) vorzusehen, die einige Hunderttausend Spiegel umfassen können. Die Spiegel sind dabei jeweils um eine oder zwei zueinander senkrecht orientierte Achsen verkippbar, um das Licht auf geeignetem Weg hin zu dem zu belichtenden Substrat zu lenken. Für das Verkippen der Spiegel sind diesen Aktuatoren zugeordnet, welche über einen Regelkreis angesteuert werden. Als Teil des Regelkreises ist eine Vorrichtung zur Überwachung des Kippwinkels eines jeweiligen Spiegels vorgesehen.
Beispielsweise ist aus der WO 2010/094658 A1 eine solche Vorrichtung zur Überwachung mindestens eines Spiegels bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Erfassungseinrichtung sowie eine Musterquelle. Ein von der Musterquelle bereitgestelltes Muster wird von dem Spiegel auf die Erfassungseinrichtung gespiegelt. In Abhängigkeit von dem von der Erfassungseinrichtung erfassten Licht wird der Kippwinkel des Spiegels bestimmt.
Insbesondere die Spiegel eines Spiegelfelds haben regelmäßig eine Resonanzfrequenz von einigen Hundert Hertz, so dass eine schnelle Messung des Kippwinkels wünschenswert ist. Dadurch könnte eine schnellere Regelung des Kippwinkels ermöglicht werden, wodurch letztendlich die Qualität des auf dem Substrat abgebildeten Maskenmusters verbessert werden kann. Zudem kann der Durchsatz der Lithographieanlage erhöht werden.
Entsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Ermitteln eines Kippwinkels wenigstens eines Spiegels einer Lithographieanlage bereitzustellen, welche bzw. welches eine schnelle Ermittlung des Kippwinkels des Spiegels ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Kippwinkels wenigstens eines Spiegels einer Lithographieanlage gelöst. Diese umfasst eine Mustererzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Musters, eine Bilderfassungseinrichtung zur Erfassung des erzeugten und von dem Spiegel reflektierten Musters, eine Vergleichereinrichtung zum Bereitstellen eines Vergleichsergebnisses in Abhängigkeit eines Vergleichs des erfassten Musters mit einem Referenzmuster, und eine Auswerteeinrichtung zum Ermitteln des Kippwinkels in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis. Die Bilderfassungseinrichtung und die Vergleichereinrichtung sind in derselben integrierten Schaltung vorgesehen.
Dadurch, dass die Bilderfassungseinrichtung und die Vergleichereinrichtung in derselben integrierten Schaltung vorgesehen sind, kann der Kippwinkel des wenigstens einen Spiegels sehr schnell ermittelt werden. Insbesondere die räumliche Zusammenfassung der Bilderfassungs- und Vergleichereinrichtung erlaubt eine schnellere Signalverarbeitung.
Aufgrund der schnellen Ermittlung des Kippwinkels ist es insbesondere möglich, den Kippwinkel mit einer Frequenz weit genug über der Resonanzfrequenz des entsprechenden Spiegels, beispielsweise mit bis zur fünffachen Resonanzfrequenz, abzutasten. Dadurch wird eine aliasing-freie Messung ermöglicht. Außerdem ist die Messung weniger empfindlich gegenüber Hintergrundlicht, da zeitlich schnell veränderliche Muster verwendet werden können.
Weiter vorteilhaft kann dieses Abtasten in einem äußeren Regelkreis erfolgen. D.h., ein lokaler Regelkreis, beispielsweise in einer ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung), welche in unmittelbarer Nähe des zugeordneten Spiegels vorgesehen ist, kann entfallen. Eine von einem jeweiligen Spiegel entfernte Ermittlung des Kippwinkels (äußerer Regelkreis) hat weiter den Vorteil, dass sich der Aufbau eines jeweiligen Spiegels bzw. einer Ansteuerung desselben vereinfacht. Dies ist insbesondere im Hinblick auf einen Austausch von Bauteilen zu Servicezwecken im Fehlerfall vorteilhaft. Außerdem kann über den äußeren Regelkreis eine digitale Regelung des Kippwinkels eines jeweiligen Spiegels realisiert werden, was eine Fehlerreaktion vereinfacht. Auch die Spannungsversorgung der Ansteuerung eines jeweiligen Spiegels vereinfacht sich, was zu Kostenvorteilen führt.
Unter einem "Muster" sind vorliegend ein oder mehrere Lichtpunkte zu verstehen, welche Licht ausstrahlen. Das von den Lichtpunkten ausgestrahlte Licht kann sich in seiner Intensität über die Zeit – insbesondere periodisch – verändern. Die Intensität des ausgestrahlten Lichts kann dabei zwischen null, also kein Licht, und einem Maximalwert variieren. Unter "Licht" ist vorliegend jede elektromagnetische Strahlung zu verstehen. Zusätzlich oder alternativ können sich die Lichtpunkte im Raum bewegen. Beispielsweise kann die Mustererzeugungseinrichtung einen bedruckten Träger, wie beispielsweise Papier oder Leinwand, aufweisen. Weiterhin kann die Mustererzeugungseinrichtung einen Bildschirm, wie beispielsweise einen TFT-Bildschirm, aufweisen, auf dem das Muster dargestellt wird. Außerdem kann die Mustererzeugungseinrichtung eine Vielzahl separater Leuchtmittel in geeigneter Anordnung umfassen. Die Leuchtmittel können beispielsweise in Form von Leuchtdioden, insbesondere in Form eines Leuchtdiodenfelds (LED-Array), ausgebildet sein. Der wenigstens eine Spiegel kann dazu eingerichtet sein, lediglich einen Musterausschnitt des von der Mustererzeugungseinrichtung erzeugten Musters auf die Bilderfassungseinrichtung zu reflektieren. Diese Ausführungsform ist vorliegend von der „Bilderfassungseinrichtung zur Erfassung des erzeugten und reflektierten Musters“ umfasst.
Die Bilderfassungseinrichtung umfasst zumindest ein photoempfindliches Element, welches ein optisches Signal (Licht, welches Teil des Musters ist) in ein elektrisches Signal wandelt. Das wenigstens eine photoempfindliche Element ist Bestandteil der integrierten Schaltung. Beispielsweise kann eine Kamera vorgesehen sein, welche eine Vielzahl der integrierten Schaltungen aufweist, wobei eine jeweilige integrierte Schaltung dazu eingerichtet ist, jeweils einen Spiegel zu überwachen.
Die Auswerteeinrichtung ist zur Ausgabe eines Signals eingerichtet, welches eine Information über den Kippwinkel enthält oder diesen repräsentiert.
Unter einer "integrierten Schaltung" ist vorliegend eine auf einem einzigen Halbleitersubstrat (Wafer) angeordnete elektronische Schaltung (auch als monolithischer Schaltkreis bezeichnet) zu verstehen.
Die Vorrichtung kann eine Vielzahl von Spiegeln aufweisen, welche jeweils ein Muster auf eine jeweils zugeordnete Bilderfassungseinrichtung reflektieren. Eine jeweilige Vergleichereinrichtung stellt ein jeweiliges Vergleichsergebnis in Abhängigkeit eines Vergleichs des erfassten Musters mit einem Referenzmuster bereit. Eine jeweils zugeordnete Auswerteeinrichtung ermittelt in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis einen Kippwinkel eines jeweiligen Spiegels. Eine jeweilige Bilderfassungseinrichtung und eine jeweilige Vergleichereinrichtung sind in einer jeweiligen integrierten Schaltung vorgesehen. Die Vielzahl von integrierten Schaltungen kann in einer Kamera vorgesehen sein.
Anstelle des Spiegelfelds kann die Vorrichtung auch einen Kippwinkel eines Ausschnitts eines Spiegels in Form einer Freiformfläche erfassen. Solche Freiformflächen sind in Bereiche unterteilt, welche jeweils über Aktuatoren verformbar sind, um so das Licht auf einem geeigneten Weg zum belichteten Substrat zu leiten. Der "Kippwinkel" ist in diesem Fall dahingehend zu verstehen, dass auch eine Orientierung eines Ausschnitts einer solchen Freiformfläche umfasst ist.
Der Vergleich des erfassten Musters mit dem Referenzmuster umfasst den Vergleich eines ersten elektrischen Signals mit einem zweiten elektrischen Signal. Diese können jeweils analog oder digital vorliegen.
Das erfasste Muster kann nur ein Ausschnitt des erzeugten und von dem Spiegel reflektierten Musters in zeitlicher und/oder räumlicher Hinsicht sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Spiegel bzw. die Bilderfassungseinrichtung in räumlicher Hinsicht nur einen Teil der Mustererzeugungsquelle bzw. des Bildschirms und damit des erzeugten Musters „sieht“. Läuft das Muster jedoch auf der Mustererzeugungseinrichtung bzw. dem Bildschirm durch, „sieht“ der Spiegel bzw. die Bilderfassungseinrichtung über die Zeit das gesamte erzeugte Muster.
Die Vorrichtung kann dazu eingerichtet sein, einen jeweiligen Kippwinkel wenigstens eines Spiegels um zwei unterschiedliche Achsen zu ermitteln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Mustererzeugungseinrichtung dazu eingerichtet, ein zeitlich veränderliches Muster zu erzeugen. Durch einen Vergleich mit dem Referenzmuster kann der Kippwinkel so einfach ermittelt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vergleichereinrichtung dazu eingerichtet, das Vergleichsergebnis in Abhängigkeit von einem Vergleich einer Phase des Musters mit einer Phase des Referenzmusters bereitzustellen. Ein solcher Phasenvergleich erlaubt es, den Kippwinkel zuverlässig und schnell zu ermitteln. "Phase" ist hier nicht als auf ein sinusförmiges Signal einschränkend zu verstehen. Das Muster wie auch das Referenzmuster können ein sonstiges periodisches Signal, beispielsweise in Form eines Rechteckimpulses oder eines periodischen, randomisierten Signals, aufweisen. Der „Phasenvergleich“ soll vorliegend auch die Ermittlung eines sonstigen zeitlichen Versatzes umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vergleichereinrichtung einen Korrelator, eine Phasenregelschleife und/oder eine phasenmessende Schaltung auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Mustererzeugungseinrichtung dazu eingerichtet, zwei in zueinander senkrechten Richtungen zeitlich veränderliche Muster oder ein in zwei zueinander senkrechten Richtungen zeitlich veränderliches Muster zu erzeugen. Dies erlaubt es, einen Kippwinkel des wenigstens einen Spiegels um zwei zueinander senkrechte Achsen zu ermitteln. Unter zueinander senkrechten Richtungen ist vorliegend ein Winkel zwischen 90 ± 45°, vorzugsweise 90 ± 20° und weiter bevorzugt zwischen 90 ± 5° zu verstehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Mustererzeugungseinrichtung eine erste und eine zweite Musterquelle auf, wobei die erste Musterquelle dazu eingerichtet ist, das in einer Richtung zeitlich veränderliche Muster zu erzeugen, und die zweite Musterquelle dazu eingerichtet ist, das in der dazu senkrechten Richtung zeitlich veränderliche Muster zu erzeugen. Die beiden Musterquellen sind räumlich separat voneinander angeordnet. Entsprechend dient dann die erste Musterquelle der Ermittlung eines ersten Kippwinkels des wenigstens einen Spiegels um eine erste Achse und die zweite Musterquelle zur Ermittlung eines zweiten Kippwinkels des wenigstens einen Spiegels um eine zweite, zur ersten Achse senkrechte Achse.
Durch die Verwendung von zwei voneinander unabhängigen Musterquellen kann sich eine Ansteuerung derselben zur Erzeugung der jeweiligen Muster vereinfachen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Mustererzeugungseinrichtung eine einzige Musterquelle auf, welche dazu eingerichtet ist, das in zwei zueinander senkrechten Richtungen zeitlich veränderliche Muster zu erzeugen. Beispielsweise kann die einzige Musterquelle dazu eingerichtet sein, ein Muster zu erzeugen, welches sich in einer Ebene mäanderförmig bewegt. Eine jeweilige Position des Musters ist dabei genau einem ersten Kippwinkel des wenigstens einen Spiegels um die erste Achse und genau einem zweiten Kippwinkel des wenigstens einen Spiegels um die zweite Achse zugeordnet. Weiterhin kann die einzige Musterquelle dazu eingerichtet sein, zwei sich in den zueinander senkrechten Richtungen überlagernde Muster beispielsweise mit unterschiedlicher Frequenz zu erzeugen. Die Verwendung einer einzigen Musterquelle kann gegenüber der Ausführungsform mit zwei Musterquellen einen einfacheren Aufbau aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind eine erste Bilderfassungseinrichtung und eine erste Vergleichereinrichtung auf einer ersten integrierten Schaltung vorgesehen. Weiterhin sind eine zweite Bilderfassungseinrichtung und eine zweite Vergleichereinrichtung auf einer zweiten integrierten Schaltung vorgesehen. Die erste Bilderfassungseinrichtung erfasst das eine Muster und die zweite Bilderfassungseinrichtung das andere Muster. Die erste Vergleichereinrichtung vergleicht das eine Muster mit einem ersten Referenzmuster und die zweite Vergleichereinrichtung das andere Muster mit einem zweiten Referenzmuster. Es können beliebig viele weitere Bilderfassungseinrichtungen und Vergleichereinrichtungen, beispielsweise mehrere Hunderttausend, vorgesehen sein. Diese können in eine Kamera integriert sein. Beispielsweise können die erste und zweite sowie beliebig viele weitere integrierte Schaltungen in einem einzigen oder in mehreren Halbleitersubstraten integriert vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste integrierte Schaltung in einer ersten Kamera und die zweite integrierte Schaltung in einer zweiten Kamera vorgesehen. Beispielsweise kann die erste Kamera dazu eingerichtet sein, den Kippwinkel eines oder mehrerer Spiegel um die erste Achse zu überwachen, und die zweite Kamera kann dazu eingerichtet sein, einen Kippwinkel des einen oder der mehreren Spiegel um die zweite Achse zu überwachen.
Die Verwendung von zwei unterschiedlichen Kameras für die Überwachung des Kippwinkels um die erste bzw. zweite Achse kann eine schnelle Kippwinkelermittlung begünstigen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfasst die Bilderfassungseinrichtung die Muster im Wechsel. Die Vergleichereinrichtung vergleicht die Muster im Wechsel mit einem jeweiligen Referenzmuster. Dadurch wird beispielsweise keine zweite Kamera benötigt, so dass sich ein kostengünstigerer Aufbau ergibt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform stellt die Musterzeugungseinrichtung, insbesondere die erste und zweite Musterquelle jeweils oder die einzige Musterquelle, ein Muster mit genau einer Periode dar. Dadurch kann die Erfassung eines einzigen Musterausschnitts durch die Bilderfassungseinrichtung genügen, um den Kippwinkel des wenigstens einen Spiegels festzustellen. Somit kann eine einfache und schnelle Kippwinkelermittlung erreicht werden. Bevorzugt entspricht die Periode genau der Breite oder Höhe der Musterquelle bzw. des Bildschirms. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Musterquelle dazu eingerichtet, ein Chirp-Signal zu erzeugen. Das Chirp-Signal umfasst ganz allgemein ein Signal, dessen Frequenz sich zeitlich ändert. Im Speziellen kann das Chirp-Signal ein Signal mit einer Grundfrequenz und gegebenenfalls zumindest ein Signal mit einer Frequenz enthalten, die ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der Grundfrequenz ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Mustererzeugungseinrichtung dazu eingerichtet, ein zeitlich konstantes Muster zu erzeugen. Dies stellt eine Alternative gegenüber der Verwendung des zeitlich veränderlichen Muster dar, kann aber auch zusätzlich zu diesem verwendet werden. Die Mustererzeugungseinrichtung, insbesondere eine einzige Musterquelle, wie ein Bildschirm, kann dazu eingerichtet sein, ein zeitlich konstantes Muster mit genau einer Periode darzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vergleichereinrichtung dazu eingerichtet, das Vergleichsergebnis in Abhängigkeit von einem Vergleich einer Intensität und/oder einer Wellenlänge des erfassten Musters mit einer Intensität und/oder Wellenlänge des Referenzmusters bereitzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vergleichereinrichtung eine Einrichtung zur Farbkanalanalyse auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die integrierte Schaltung ein photoempfindliches Element auf, welches dazu eingerichtet ist, das erzeugte Muster kontinuierlich zu erfassen. Unter "kontinuierlich" ist zu verstehen, dass das photoempfindliche Element ständig Sichtkontakt zum Spiegel aufweist, also kein Shutter (Verschluss) oder dergleichen vorgesehen ist. Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass das Vergleichen mittels der Vergleichereinrichtung kontinuierlich erfolgt. D.h., das erfasste Muster wird sofort mit einem Referenzsignal verglichen, um das Vergleichsergebnis bereitzustellen. Insbesondere werden nicht eine Vielzahl von Lichtabtastungen und hiernach erst das Vergleichen vorgenommen. Das photoempfindliche Element kann den Musterausschnitt mit einer Frequenz von beispielsweise 10 bis 100 kHz oder darüber erfassen.
Ferner wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Kippwinkels wenigstens eines Spiegels einer Lithographieanlage bereitgestellt. Dieses umfasst die Schritte: Erzeugen eines Musters, Erfassen des auf dem Spiegel reflektierten Musters, Vergleichen des erfassten Musters mit einem Referenzmuster und Bereitstellen eines Vergleichsergebnisses und Ermitteln des Kippwinkels in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis. Das Erfassen des Musters und das Vergleichen des Musters mit dem Referenzmuster geschehen in derselben integrierten Schaltung.
Die vorliegend für die erfindungsgemäße Vorrichtung erläuterten Merkmale und Weiterbildungen gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren.
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren der Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Spiegels aus 1 samt Mustererzeugungseinrichtung und Kamera;
3A bis 3D zeigen verschiedene Signale für den Aufbau aus 2;
4 zeigt allgemein sinusförmige Signale für den Aufbau aus 2;
5 zeigt ein sinusförmiges Signal, dessen Periode gleich der Breite der Mustererzeugungseinrichtung ist;
6 zeigt ein Chirp-Signal, dessen Periode gleich der Breite der Mustererzeugungseinrichtung ist;
7 zeigt eine Mustererzeugungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform;
8 zeigt eine Mustererzeugungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
9 zeigt eine EUV-Lithographieanlage gemäß einer Ausführungsform.
Falls nichts anderes angegeben ist, bezeichnen dieselben Bezugszeichen in den Figuren dieselben oder funktionsgleiche Elemente. Entsprechende Komponenten sind der besseren Unterscheidung halber mit dem Symbol ' bezeichnet. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Vorrichtung 1 zum Ermitteln von Kippwinkeln φ_x, φ_y mehrerer Spiegel 2, 3 eines Spiegelfelds 4 einer in 9 gezeigten Lithographieanlage 5. Zur Einstellung der Kippwinkel φ_x, φ_y können einem jeweiligen Spiegel 2, 3 geeignete Aktuatoren (nicht dargestellt) zugeordnet sein, die dazu eingerichtet sind, einen jeweiligen Spiegel 2, 3 um Achsen x, y zu verkippen.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Mustererzeugungseinrichtung 6 mit zwei separaten Musterquellen 7, 7'. Die Musterquellen 7, 7' sind beispielsweise jeweils als TFT-Bildschirme oder Diodenfelder ausgebildet. Auf der Musterquelle 7 läuft ein Muster 12 in Pfeilrichtung P, also beispielsweise von oben nach unten, durch. Das Muster 12 kann beispielsweise vertikal von oben nach unten wandernde Hell-Dunkel-Bereiche aufweisen. Die Musterquelle 7' zeigt ein Muster 12', welches in Pfeilrichtung Q, also beispielsweise horizontal von links nach rechts, durchläuft. Das Muster 12' kann dabei ebenfalls sich abwechselnde Hell-Dunkel-Bereiche aufweisen, welche sich von links nach rechts bewegen.
Ferner umfasst die Vorrichtung 1 zwei Kameras 16, 16'. Beispielsweise umfassen die Kameras 16, 16' jeweils eine Vielzahl (beispielsweise mehrere Hunderttausend) von integrierten Schaltungen 21, 21', wobei lediglich eine jeweils beispielhaft in vergrößerter Ansicht in 1 gezeigt ist.
Die der Kamera 16 zugeordnete integrierte Schaltung 21 umfasst eine Bilderfassungseinrichtung 22 und eine Vergleichereinrichtung 23.
Die Bilderfassungseinrichtung 22 umfasst ein photoempfindliches Element 24. Das photoempfindliche Element 24 erfasst einen Musterausschnitt 25 des Musters 12 kontinuierlich, d.h. es ist kein Shutter oder dergleichen vorgesehen, welcher den Lichtpfad zwischen dem photoempfindlichen Element 24 und dem Spiegel 2 unterbrechen könnte.
Die Vergleichereinrichtung 23 weist einen Korrelator, eine Phasenregelschleife oder eine phasenmessende Schaltung auf.
Ein jeweiliger Spiegel 2, 3 – nachfolgend beispielhaft für den Spiegel 2 erläutert – bildet einen Musterausschnitt 25 auf dem photoempfindlichen Element 24 der integrierten Schaltung 21 ab. Das Photoelement 24 wandelt die ankommenden Lichtsignale in elektrische Messsignale S um. In der Vergleichereinrichtung 23 der integrierten Schaltung 21 wird das Messsignal S (vorliegend auch als erfasstes Muster bezeichnet) mit einem Referenzsignal R (vorliegend auch als Referenzmuster bezeichnet) verglichen. Aus dem Phasenunterschied wird, wie nachfolgend noch näher anhand der 2 und 3A bis 3D erläutert, der Kippwinkel φ_x ermittelt. Das Referenzsignal R erhält die Vergleichereinrichtung 23 dabei von einer Ansteuereinrichtung 26, welche die Musterquelle 7 zur Darstellung des Musters 12 ansteuert.
Das Vergleichsergebnis V_x wird von der integrierten Schaltung 21 bzw. der Kamera 16 an eine Auswerteeinrichtung 27 übermittelt. Die Auswerteeinrichtung 27 ermittelt in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis V_x den Kippwinkel φ_x des Spiegels 2 um die Achse x (erste Achse).
Die Kamera 16' weist denselben Aufbau wie die Kamera 16 auf. Es gelten die vorstehenden Ausführungen zu der Schaltung 21 entsprechend für die Schaltung 21'.
Die Kamera 16' bzw. die Schaltung 21' ist mit einer Ansteuereinheit 26' gekoppelt, welche das Referenzsignal R' bereitstellt. Die Ansteuereinheit 26' ist dazu eingerichtet, die Musterquelle 7' zum Anzeigen des Musters 12' anzusteuern. Die Schaltung 21' nimmt einen Musterausschnitt 25' auf, welcher über den Spiegel 2 von der Musterquelle 7' auf diese gespiegelt wird. Die Schaltung 21' stellt dann der Auswerteeinrichtung 27 ein Vergleichsergebnis V_y bereit. In Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis V_y ermittelt die Auswerteeinrichtung 27 den Kippwinkel φ_y um die Achse y (zweite Achse) senkrecht zur Achse x.
Gemäß einer Ausführungsform (wie 5 und 6 für die Musterquelle 7 beispielhaft zeigen) weisen die Muster 12, 12' jeweils lediglich eine Periode über die Höhe H (Raumrichtung P) der Musterquelle 7 bzw. die Breite (Raumrichtung Q) der Musterquelle 7' auf, was eine eindeutige und dadurch schnelle Ermittlung des Kippwinkels φ_x, φ_y begünstigt.
Die Musterquellen 7, 7' können auch gegenüberliegend angeordnet sein. Entsprechend sind dann auch die Kameras 16, 16' gegenüberliegend zueinander angeordnet.
Anhand der 2 und 3 wird nachfolgend beispielhaft die Ermittlung des Kippwinkels φ_x des Spiegels 2 erläutert. Diese Ausführungen gelten entsprechend für den Kippwinkel φ_y wie auch für die anderen Spiegel 3.
2 zeigt in einer Seitenansicht schematisch den Spiegel 2 in unterschiedlichen Stellungen um die Achse x, und zwar in den Stellungen φ_x1, φ_x2 und φ_x3.
3A zeigt ein beispielsweise rechteckförmiges Referenzsignal R, welches eine Referenzintensität I als Funktion der Zeit t angibt.
3B zeigt das Signal S für den Winkel φ_x1 zum Zeitpunkt t₀. Es ist erkennbar, dass kein Phasenversatz zwischen dem Referenzsignal R und dem Signal S besteht.
Die Auswerteeinrichtung 27 erkennt damit, dass sich der Spiegel 2 in der 0°-Stellung befindet.
Verschwenkt nun der Spiegel 2 – wie anhand von 2 und 3C gezeigt – beispielsweise in die Stellung φ_x2, beispielsweise +30°, so überträgt der Spiegel 2 einen anderen Musterausschnitt 25-1 auf die Kamera 16', so dass der Rechteckimpuls erst zum Zeitpunkt t₀ + Δt von der Kamera 16' aufgenommen wird. Aus dem entsprechenden Phasenversatz ΔPh ermittelt die Auswerteeinrichtung 27 den Kippwinkel φ_x2. Entsprechend kann auch der Phasenversatz ΔPh in 3D einem Kippwinkel φ_x3 von beispielsweise –30° zugeordnet werden.
4 zeigt ein Messsignal S, welches die Bilderfassungseinrichtung 22 der Vergleichereinrichtung 23 bereitstellt. Das Messsignal S beschreibt dabei die Intensität I des aufgenommenen Lichtes über die Zeit t. Ferner zeigt 4 ein Referenzsignal R gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Signale S, R sind jeweils sinusförmig und weisen einen Phasenunterschied ΔPh auf. Anhand des Phasenunterschieds ΔPh ermittelt die Auswerteeinrichtung 27 den Winkel φ_x gemäß einer Ausführungsform.
5 zeigt ein Muster 12, dessen Periode der Ausdehnung einer Mustererzeugungseinrichtung 6 bzw. Musterquelle 7 in einer Raumrichtung P, also beispielsweise der Bildschirmhöhe H, entspricht und das in der Raumrichtung P durchläuft. In diesem Fall kann die Auswerteeinrichtung 27 auf Basis eines einzigen Phasenvergleichs des erfassten Muster S mit dem Referenzmuster R auf den Kippwinkel φ_x schließen.
Alternativ kann das in 5 gezeigte Muster 12 auch zeitlich konstant sein, also nicht durchlaufend. Nur durch Vergleichen der erfassten Intensität (oder der Wellenlänge in einer Ausführungsform, bei welcher beispielsweise ein Grauwert oder ein Farbkanal erfasst wird) des erfassten Musters 12 bzw. des entsprechende Messsignal S mit einer Intensität (oder Wellenlänge in der anderen Ausführungsform) des Referenzmusters R kann der Kippwinkel φ_x ermittelt werden. In der Ausführungsform, bei welcher ein Farbkanal erfasst wird, kann die Vergleichereinrichtung 23 eine Einrichtung zur Farbkanalanalyse aufweisen.
Anhand von 6 ist illustriert, dass die Mustererzeugungseinrichtung 6 bzw. Musterquelle 7 dazu eingerichtet sein kann, ein Muster 12 zu erzeugen, das ein Chirp-Signal aufweist. Das Chirp-Signal umfasst ein Signal, dessen Frequenz sich zeitlich ändert. Das Chirp-Signal enthält eine Grundfrequenz und Frequenzen, die ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz sind. Die Vielfachen der Grundfrequenz in zeitlicher Hinsicht kommen auf Grund der zeitlichen Periodizität zu Stande, wenn das Chirp-Signal zyklisch mit konstanter Geschwindigkeit über die Mustererzeugungseinrichtung bewegt wird. Ferner umfasst das Chirp-Signal Ortsfrequenzen, die nicht ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz sind. Die Ausdehnung der Mustererzeugungseinrichtung 6 bzw. Musterquelle 7 in einer Raumrichtung P, also beispielsweise der Bildschirmhöhe H, kann einer Periode des Chirp-Signals entsprechen. Das Chirp-Signal kann in der Raumrichtung P durchlaufen. In diesem Fall kann die Auswerteeinrichtung 27 auf Basis eines einzigen Phasenvergleichs des erfassten Musters S mit dem Referenzmuster R auf den Kippwinkel φ_x schließen.
Der Kippwinkel φ_y kann auf dieselbe Weise ermittelt werden wie φ_x.
Weiterhin ist möglich, dass die Mustererzeugungseinrichtung 6 ein codiertes Muster 12 erzeugt, welches durch die Auswerte- bzw. Vergleichereinrichtung 23, 27 decodiert wird, um den Kippwinkel φ_x, φ_y zu bestimmen.
7 zeigt eine Mustererzeugungseinrichtung 6 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei dieser bewegt sich ein Lichtfleck 35 in den in 1 gezeigten Richtungen P, Q beispielsweise auf einer mäandernden Linie. Die Auswerteeinrichtung 27 ist dazu eingerichtet, durch eine zeitliche Signalanalyse zu ermitteln, wie der Spiegel 2 um die Achsen x und y verkippt ist. Die Verkippung des Spiegels 2 um die Achsen x und y bestimmt, von welcher Position x0 bis x10 bzw. y0 bis y10 Licht von der Musterquelle 7 über den Spiegel 2 auf das photoempfindliche Element 24 gelenkt wird. Läuft der Lichtpunkt 35 seine mäanderförmige Bahn periodisch durch, ergibt sich hinsichtlich der Zeitachse periodisch ein Intensitätsmaximum des vom photoempfindlichen Element 24 erfassten Signals. Das Maximum tritt genau dann auf, wenn der Lichtpunkt 35 sich an der Position x0 bis x10, y0 bis y10 befindet, von der auch aufgrund des Spiegelkipps Licht in das photoempfindliche Element 24 gelenkt wird. Mit diesen Zusammenhängen führt eine Verkippung des Spiegels 2 um die Achsen x und y zu einer zeitlichen Verschiebung des Intensitätsmaximums im Signal des photoempfindlichen Elements 24 hinsichtlich der Zeit. Eine Bestimmung der zeitlichen Lage bzw. Phasenlage des Intensitätsmaximums erlaubt somit die Bestimmung der Verkippung des Spiegels 2 um die Achsen x und y. In diesem Fall weist die Mustererzeugungseinrichtung 6 nur eine Musterquelle 7 (beispielsweise ein einziger Bildschirm) auf, die genügt, um die Verkippung des Spiegels 2 um beide Achsen x, y zu ermitteln.
8 zeigt eine Ausführungsform mit einer Mustererzeugungseinrichtung 6, welche ebenfalls lediglich eine einzige Musterquelle 7 aufweist. Die Musterquelle 7 ist dazu eingerichtet, zwei sich überlagernde und in zwei Richtungen P, Q zeitlich veränderliche Muster 12, 12' anzuzeigen. Die Muster 12, 12' weisen Frequenzen auf, welche sich gegenseitig nicht beeinflussen bzw. die Ermittlung der Winkel φ_x, φ_y zulassen.
Alternativ kann die Musterquelle 7 dazu eingerichtet sein, zwei Muster 12, 12' abwechselnd anzuzeigen.
Im Falle des Ausführungsbeispiels nach 8 können zwei Kameras 16, 16' vorgesehen sein. Alternativ kann auch lediglich eine Kamera 16 vorgesehen sein, wobei die Schaltung 21 die Muster 12, 12' bzw. die über den Spiegel 2 reflektierten Ausschnitte des Musters in einem Multiplex-Verfahren auswertet.
9 zeigt schematisch eine EUV-Lithographieanlage 5.
Die EUV-Lithographieanlage 5 umfasst eine Lichtformungseinheit 36, ein Beleuchtungssystem 37 und ein Projektionsobjektiv 41. Das Licht (Arbeitslicht) aus der Lichtformungseinheit 36, welches in 9 teilweise schematisch als Strahlengang dargestellt ist, wird beispielsweise im Beleuchtungssystem 37 auf Spiegel 2, 3 (siehe 1) eines Spiegelfelds 4 gelenkt, die das Licht auf Spiegel eines Spiegelfelds 42 reflektieren. Am Ende des Beleuchtungssystems 37 wird ein Retikel 43 beleuchtet. Das Licht wird hiernach im Projektionsobjektiv 41 auf ein Substrat 44 gelenkt, so dass die in dem Retikel 43 enthaltene Struktur verkleinert auf dem Substrat 44 abgebildet wird.
Die Kippwinkel φ_x, φ_y der Spiegel 2, 3 des Spiegelfeldes 4 werden mittels der Vorrichtung 1 aus 1 überwacht, welche in 9 lediglich schematisch dargestellt ist. Die Abbildung der Muster 12, 12' auf den Spiegeln 2, 3 erfolgt dabei entlang eines Strahlengangs unter einem Winkel von beispielsweise 90° zum Strahlengang des Arbeitslichts im Beleuchtungssystem 37. Die Überwachung der Kippwinkel φ_x, φ_y der Spiegel 2, 3 stört somit nicht das Abbilden der gewünschten Struktur auf dem Substrat 44. Eine Kippwinkelregelung der Spiegel 2, 3 kann digital erfolgen.
Obwohl die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf keineswegs beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Spiegel
3: Spiegel
4: Spiegelfeld
5: Lithographieanlage
6: Mustererzeugungseinrichtung
7: Musterquelle
7': Musterquelle
12: Muster
12': Muster
16: Kamera
16': Kamera
21: Schaltung
21': Schaltung
22: Bilderfassungseinrichtung
22': Bilderfassungseinrichtung
23: Vergleichereinrichtung
23': Vergleichereinrichtung
24: photoempfindliches Element
24': photoempfindliches Element
25: Musterausschnitt
25': Musterausschnitt
25-1: Musterausschnitt
26: Ansteuereinheit
26': Ansteuereinheit
27: Auswerteeinrichtung
35: Lichtfleck
36: Lichtformungseinheit
37: Beleuchtungssystem
41: Projektionsobjektiv
42: Spiegelfeld
43: Retikel
44: Substrat
I: Intensität
H: Bildschirmhöhe
P: Richtung
Q: Richtung
R: Referenzsignal
R': Referenzsignal
S: Messsignal
S': Messsignal
t: Zeit
V_x: Vergleichsergebnis
V_y: Vergleichsergebnis
x: Achse
y: Achse
ΔPh: Phasenversatz
φ_x: Kippwinkel
φ_y: Kippwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/094658 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung (1) zum Ermitteln eines Kippwinkels (φ_x, φ_y) wenigstens eines Spiegels (2, 3) einer Lithographieanlage (5), aufweisend: eine Mustererzeugungseinrichtung (6) zur Erzeugung eines Musters (12, 12', 35), eine Bilderfassungseinrichtung (22, 22') zur Erfassung des erzeugten und von dem Spiegel reflektierten Musters (12, 12'), eine Vergleichereinrichtung (23, 23') zum Bereitstellen eines Vergleichsergebnisses (V_x, V_y) in Abhängigkeit eines Vergleichs des erfassten Musters (S, S') mit einem Referenzmuster (R, R'), und eine Auswerteeinrichtung (27) zur Ermittlung des Kippwinkels (φ_x, φ_y) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis (V_x, V_y), wobei die Bilderfassungseinrichtung (22, 22') und die Vergleichereinrichtung in derselben integrierten Schaltung (21, 21') vorgesehen sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Mustererzeugungseinrichtung (6) dazu eingerichtet ist, ein zeitlich veränderliches Muster (12, 12', 35) zu erzeugen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Vergleichereinrichtung (23, 23') dazu eingerichtet ist, das Vergleichsergebnis (V_x, V_y) in Abhängigkeit von einem Vergleich einer Phase des erfassten Musters (S, S') mit einer Phase des Referenzmusters (R, R') bereitzustellen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vergleichereinrichtung (23, 23') einen Korrelator, eine Phasenregelschleife und/oder eine phasenmessende Schaltung aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Mustererzeugungseinrichtung (6) dazu eingerichtet ist, zwei in zueinander senkrechten Richtungen (P, Q) zeitlich veränderliche Muster (12, 12') oder ein in zwei zueinander senkrechten Richtungen (P, Q) zeitlich veränderliches Muster (35) zu erzeugen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Mustererzeugungseinrichtung (6) eine erste und eine zweite Musterquelle (7, 7') aufweist, wobei die erste Musterquelle (7) dazu eingerichtet ist, das in der einen Richtung (P) zeitlich veränderliche Muster (12) zu erzeugen, und die zweite Musterquelle (7') dazu eingerichtet ist, das in der dazu senkrechten Richtung (Q) zeitlich veränderliche Muster (12') zu erzeugen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Mustererzeugungseinrichtung eine einzige Musterquelle (7) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, das in zwei zueinander senkrechten Richtungen (P, Q) zeitlich veränderliche Muster (35) zu erzeugen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei eine erste Bilderfassungseinrichtung (22) und eine erste Vergleichereinrichtung (23) in einer ersten integrierten Schaltung (21) vorgesehen sind, und eine zweite Bilderfassungseinrichtung (22') und eine zweite Vergleichereinrichtung (23') in einer zweiten integrierten Schaltung (21') vorgesehen sind, wobei die erste Bilderfassungseinrichtung (22) das eine Muster (12) und die zweite Bilderfassungseinrichtung (22') das andere Muster (12') erfasst und die erste Vergleichereinrichtung (23) das eine erfasste Muster (S) mit einem ersten Referenzmuster (R) und die zweite Vergleichereinrichtung (23') das andere erfasste Muster (S') mit einem zweiten Referenzmuster (R') vergleicht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die erste integrierte Schaltung (21) in einer ersten Kamera (16) und die zweite integrierte Schaltung (21') in einer zweiten Kamera (16') vorgesehen sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Bilderfassungseinrichtung (22) die Muster (12, 12') im Wechsel erfasst und die Vergleichereinrichtung (23) die erfassten Muster (S, S') im Wechsel mit einem jeweiligen Referenzmuster (R, R') vergleicht.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Mustererzeugungseinrichtung (6) ein Muster (12, 12') mit genau einer Periode darstellt.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Mustererzeugungseinrichtung (6) dazu eingerichtet ist, ein Chirp-Signal zu erzeugen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Mustererzeugungseinrichtung (6) dazu eingerichtet ist, ein zeitlich konstantes Muster (12, 12') zu erzeugen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Vergleichereinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, das Vergleichsergebnis (V_x, V_y) in Abhängigkeit von einem Vergleich einer Intensität und/oder einer Wellenlänge des erfassten Musterausschnitts (S, S') mit einer Intensität und/oder Wellenlänge des Referenzmusters (R, R') bereitzustellen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei die Vergleichereinrichtung (23, 23') eine Einrichtung zur Farbkanalanalyse aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bilderfassungseinrichtung (22, 22') ein photoempfindliches Element (24, 24') aufweist, welches dazu eingerichtet ist, das Muster (12, 12') kontinuierlich zu erfassen.
Verfahren zum Ermitteln eines Kippwinkels (φ_x, φ_y) wenigstens eines Spiegels (2, 3) einer Lithographieanlage (5) mit den Schritten: Erzeugen eines Musters (12, 12'), Erfassen des auf dem Spiegel (2, 3) reflektierten Musters (12, 12', 35), Vergleichen des erfassten Musters (S, S') mit einem Referenzmuster (R, R') und Bereitstellen eines Vergleichsergebnisses (V_x, V_y), und Ermitteln des Kippwinkels (φ_y, φ_y) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis (V_x, V_y), wobei das Erfassen des Musters (12, 12', 35) und das Vergleichen des erfassten Musters (S, S') mit dem Referenzmuster (R, R') in derselben integrierten Schaltung (21, 21') geschehen.