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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Überwachung des Kontaminationszustandes eines Spiegels einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
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Stand der Technik
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Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD’s, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. einen Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet. Die Erzeugung des EUV-Lichtes kann mittels einer auf eine Plasma-Anregung basierenden EUV-Lichtquelle erfolgen, zu der 5 einen beispielhaften herkömmlichen Aufbau zeigt.
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Diese EUV-Lichtquelle weist zunächst einen CO2-Laser (in 5 nicht dargestellt) zur Erzeugung von Infrarotstrahlung 506 mit einer Wellenlänge von λ ≈ 10.6 μm auf, welche über eine Fokussieroptik (in 5 nicht dargestellt) fokussiert wird, durch eine in einem als Ellipsoid ausgebildeten Kollektorspiegel 520 vorhandene Öffnung 521 hindurch tritt und auf ein mittels einer Targetquelle 535 erzeugtes und einer Plasmazündungsposition zugeführtes Targetmaterial 510 (im Beispiel gebildet durch Zinntröpfchen 532) gelenkt wird. Die Infrarotstrahlung 506 heizt das in der Plasmazündungsposition befindliche Targetmaterial 510 derart auf, dass dieses in einen Plasmazustand übergeht und EUV-Strahlung abgibt. Der von der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage genutzte Spektralbereich kann beispielsweise λ ≈ 13.5 ± 0.5 nm betragen. Diese EUV-Strahlung wird über den Kollektorspiegel 520 auf einen Zwischenfokus IF (= “Intermediate Focus“) fokussiert und tritt durch diesen Zwischenfokus IF in eine nachfolgende Beleuchtungseinrichtung ein, deren Umrandung 540 lediglich angedeutet ist, und die für den Lichteintritt eine freie Öffnung 541 aufweist. Eine Lichtfalle 530 dient zur Verhinderung des direkten (d.h. ohne vorherige Reflexion am Kollektorspiegel 520 erfolgenden) Durchtritts der Infrarotstrahlung 506 in die Beleuchtungseinrichtung.
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Im Betrieb einer mit einer solchen EUV-Lichtquelle ausgestatteten Projektionsbelichtungsanlage tritt das Problem auf, dass das zur Überführung in den Plasmazustand verwendete Targetmaterial (z.B. Zinn) zu einer Kontamination insbesondere des Kollektorspiegels 520 führt, welche bereits nach verhältnismäßig kurzer Betriebszeit eine signifikante Beeinträchtigung von dessen Reflexionseigenschaften zur Folge hat. Diese Verringerung der Reflektivität geht wiederum mit einem Lichtverlust im Fernfeld einher, wobei je nach der Position des kontaminierten Bereichs auf dem Kollektorspiegel 520 jeweils bestimmte Bereiche auf dem Retikel schlechter oder gar nicht ausgeleuchtet werden, was wiederum Uniformitätsfehler zur Folge hat.
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Um die vorstehend beschriebenen Effekte im Fernfeld des Kollektorspiegels 520 wenigstens teilweise auszugleichen, ist u.a. der Einsatz von Manipulatoren zur Beeinflussung der Lichtverteilung bzw. der Retikelausleuchtung innerhalb der Beleuchtungseinrichtung bekannt, wobei allerdings die geeignete Ansteuerung solcher Manipulatoren eine dementsprechend genaue Kenntnis der vorhandenen Kontaminationen erfordert. Hierzu bekannte Ansätze basieren auf einer Analyse des Nutzstrahlenganges (d.h. der in die Beleuchtungseinrichtung eingekoppelten EUV-Strahlung), was jedoch mit einer Verminderung des Durchsatzes einhergeht und zudem ohne Weiteres noch keinen zuverlässigen Rückschluss auf die tatsächliche Ursache der festgestellten Lichtverluste (d.h. keine Unterscheidung einer auf dem Kollektorspiegel vorhandenen Kontamination von anderweitigen, ebenfalls zu Lichtverlusteffekten bzw. Uniformitätsfehlern führenden Einflüssen) erlaubt.
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Des Weiteren erfordert eine sich an die Analyse des Nutzstrahlenganges anschließende Beseitigung der Kontamination durch Reinigung oder sogar kompletten Austausch etwa des Kollektorspiegels längere Betriebspausen hinsichtlich des Lithographieprozesses.
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Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf
WO 2011/069881 A1 und
US 2013/271749 A1 verwiesen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung und ein Verfahren zur Überwachung des Kontaminationszustandes eines Spiegels einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welche bei möglichst geringer Beeinträchtigung des Durchsatzes der Projektionsbelichtungsanlage eine zuverlässige und rasche Ermittlung des Kontaminationszustandes sowie ggf. eine Kompensation von durch die Kontamination bewirkten Uniformitätsfehlern ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch die Anordnung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. das Verfahren gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 13 gelöst.
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Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Überwachung des Kontaminationszustandes eines Spiegels einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, wobei die EUV-Lichtquelle basierend auf einer Plasmaanregung eines Targetmaterials elektromagnetische EUV-Strahlung mit einer Arbeitswellenlänge der Projektionsbelichtungsanlage erzeugt, wobei diese EUV-Strahlung entlang eines Nutzstrahlengangs in eine Beleuchtungseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage eingekoppelt wird, weist auf:
- – wenigstens eine Messlichtquelle, welche elektromagnetische Messstrahlung mit einer Messwellenlänge erzeugt, wobei die EUV-Lichtquelle basierend auf einer Plasmaanregung eines Targetmaterials elektromagnetische EUV-Strahlung mit einer Arbeitswellenlänge der Projektionsbelichtungsanlage erzeugt, wobei diese EUV-Strahlung entlang eines Nutzstrahlengangs in eine Beleuchtungseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage eingekoppelt wird; und
- – einen Detektor zur Analyse der Messstrahlung nach Reflexion an dem zu überwachenden Spiegel.
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Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, die Überwachung bzw. Bewertung der Betriebseigenschaften der EUV-Lichtquelle bzw. des Kontaminationszustandes eines Spiegels der EUV-Lichtquelle nicht anhand einer Analyse des Nutzstrahlenganges durchzuführen, sondern vielmehr eine zusätzliche Messstrahlung auf einem von diesem Nutzstrahlengang unabhängigen und vom Nutzstrahlengang verschiedenen Messstrahlengang auf den zu überwachenden Spiegel zu lenken und mit einem Detektor zu erfassen und zu analysieren, wobei dann auf den Kontaminationszustand des Spiegels auf Basis dieser Analyse geschlossen wird.
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Die Erfindung nimmt hierbei insbesondere einen durch den innerhalb der EUV-Lichtquelle typischerweise begrenzten Bauraum bedingten erhöhten Design- bzw. Konstruktionsaufwand in Kauf, was sich daraus ergibt, dass der zusätzlich benötigte Messstrahlengang bzw. die die Messstrahlung erzeugende Messlichtquelle ebenfalls konstruktiv berücksichtigt werden muss. Die Inkaufnahme dieses zusätzlichen Aufwandes erfolgt u.a., um im Gegenzug signifikante Vorteile zu erzielen, wozu insbesondere die besonders rasche Ermittlung der Betriebseigenschaften der EUV-Lichtquelle bzw. des Kontaminationszustandes des Kollektorspiegels zählt, welche – im Gegensatz zu einer Analyse am Spiegel im ausgebauten Zustand – „in situ“ und im laufenden Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage („in Echtzeit“) erfolgen kann mit der Folge, dass auch eine entsprechende Korrektur des Lithographieprozesses vergleichsweise schnell bzw. im laufenden Betrieb ermöglicht wird. Hierdurch wird u.a. auch eine Durchsatzverminderung des Lithographieprozesses, der im Wesentlichen unvermindert und ungestört fortlaufen kann, verhindert.
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Des Weiteren ist die Erfindung für die Bewertung des Kontaminationszustandes nicht auf die Nutzung der – vergleichsweise aufwändig und kostspielig zu erzeugenden Nutzwellenlänge (z.B. EUV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 13.5 nm) angewiesen, wobei die stattdessen zur Bewertung des Kontaminationszustandes verwendete Messstrahlung hinsichtlich der Wellenlänge optimal auf die jeweils (abhängig von dem in der EUV-Lichtquelle verwendeten) Targetmaterial erwartete Kontamination (beispielsweise Zinn (Sn)-Kontamination) abgestimmt und in kostengünstiger Weise erzeugt werden kann.
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Des Weiteren können im Falle einer Korrektur der ermittelten Betriebseigenschaften bzw. des Kontaminationszustandes geeignete Wartungsmaßnahmen (z.B. eine Reinigung oder erforderlichenfalls ein Austausch des betreffenden Spiegels) bereits frühzeitig geplant werden, wodurch ebenfalls eine unerwünschte Durchsatzverminderung gering gehalten werden kann. Wenngleich somit die Erfindung insbesondere – wie im Weiteren noch näher erläutert – zur Korrektur des Lithographieprozesses während des laufenden Betriebs der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage geeignet ist, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, zumal auch im Falle einer Berücksichtigung der ermittelten Kontamination durch Reinigung bzw. Austausch des betreffenden Spiegels wesentliche Vorteile erreicht werden können.
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In Ausführungsformen kann auch eine Mehrzahl von Messlichtquellen sowie Detektoren, welche jeweils Teilbereichen des Kollektors zugeordnet sind, vorgesehen sein. Hierdurch kann ggf. vermieden werden, dass der Strahlweg an bestimmten Positionen abgeschattet wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der zu überwachende Spiegel ein Kollektorspiegel der EUV-Lichtquelle.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Messwellenlänge von der Arbeitswellenlänge verschieden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Anordnung wenigstens zwei Messlichtquellen zur Erzeugung elektromagnetischer Messstrahlung mit voneinander verschiedenen Messwellenlängen auf.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Anordnung wenigstens zwei Detektoren auf.
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Gemäß einer Ausführungsform ist im Messstrahlengang zwischen der Messlichtquelle und dem zu überwachenden Spiegel eine Scaneinrichtung angeordnet, welche im Betrieb der Anordnung den zu überwachenden Spiegel zumindest bereichsweise mit der Messstrahlung abscannt. Die Scaneinrichtung kann insbesondere einen drehbar angeordneten Polygonspiegel aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist im Messstrahlengang zwischen dem zu überwachenden Spiegel und dem Detektor eine Abbildungsoptik angeordnet.
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Das Targetmaterial kann ein metallisches Targetmaterial, insbesondere Zinn (Sn), sein.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Anordnung dazu konfiguriert, die Messstrahlung entlang wenigstens zweier voneinander verschiedener Messstrahlengänge auf den zu überwachenden Spiegel zu lenken.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Anordnung dazu konfiguriert, die Messstrahlung entlang des wenigstens einen Messstrahlengangs auf den zu überwachenden Spiegel während des laufenden Betriebs der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage zu lenken.
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Die Erfindung betrifft weiter auch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer EUV-Lichtquelle, einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Projektionsbelichtungsanlage eine Anordnung mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung des Kontaminationszustandes eines Spiegels einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, wobei die EUV-Lichtquelle basierend auf einer Plasmaanregung eines Targetmaterials elektromagnetische EUV-Strahlung mit einer Arbeitswellenlänge der Projektionsbelichtungsanlage erzeugt, wobei diese EUV-Strahlung entlang eines Nutzstrahlengangs in eine Beleuchtungseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage eingekoppelt wird,
- – wobei elektromagnetische Messstrahlung mit einer Messwellenlänge mit wenigstens einer Messlichtquelle erzeugt wird, wobei diese Messstrahlung entlang wenigstens eines von dem Nutzstrahlengang verschiedenen Messstrahlengangs auf einen zu überwachenden Spiegel der EUV-Lichtquelle gelenkt wird; und
- – wobei die Messstrahlung nach Reflexion an dem zu überwachenden Spiegel mit einem Detektor analysiert wird.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren weiter den Schritt auf: Abschätzen eines Kontaminationszustandes des zu überwachenden Spiegels auf Basis der Analyse der Messstrahlung mit dem Detektor.
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Das Abschätzen des Kontaminationszustandes kann insbesondere modellbasiert erfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform erfolgt basierend auf der erfolgten Abschätzung des Kontaminationszustandes eine Korrektur des Lithographieprozesses. Diese Korrektur des Lithographieprozesses kann insbesondere während des laufenden Betriebs der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, wobei die Projektionsbelichtungsanlage eine EUV-Lichtquelle, eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist, mit den Schritten:
- – Abschätzen eines Kontaminationszustandes wenigstens eines Spiegels der EUV-Lichtquelle; und
- – Nachregeln der Position und/oder wenigstens eines optischen Parameters eines optischen Elementes der Beleuchtungseinrichtung basierend auf dieser Abschätzung des Kontaminationszustandes derart, dass eine durch den Kontaminationszustand ohne dieses Nachregeln hervorgerufene Intensitätsvariation in einer vorbestimmten Ebene der Projektionsbelichtungsanlage zumindest teilweise kompensiert wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das optische Element ein Facettenspiegel, insbesondere ein Feldfacettenspiegel oder ein Pupillenfacettenspiegel.
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Gemäß einer Ausführungsform wird das Abschätzen des Kontaminationszustandes und/oder das Nachregeln der Position und/oder wenigstens eines optischen Parameters eines optischen Elementes der Beleuchtungseinrichtung während des laufenden Betriebs der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines beispielhaften Aufbaus einer erfindungsgemäßen Anordnung in einer ersten Ausführungsform;
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2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines möglichen herkömmlichen Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die Erfindung realisiert werden kann;
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3–4 schematische Darstellungen zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels; und
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5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines möglichen herkömmlichen Aufbaus einer EUV-Lichtquelle in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Weiteren wird zunächst ein beispielhafter Aufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Überwachung der Kontamination eines Spiegels in Form eines Kollektorspiegels einer EUV-Lichtquelle in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage unter Bezugnahme auf die schematische Abbildung von 1 in einer ersten Ausführungsform beschrieben.
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1 zeigt zunächst – ausgehend von dem bekannten, bereits anhand von 5 erläuterten herkömmlichen Aufbau einer EUV-Lichtquelle – einen Kollektorspiegel 120, wobei von einem CO2-Laser 105 erzeugte Infrarotstrahlung 106 durch eine in dem Kollektorspiegel 120 vorhandene Öffnung 121 hindurchtritt und auf ein in einer Plasmazündungsposition befindliches Targetmaterial 110 (z.B. ein Zinntröpfchen) auftrifft. Die von diesem Targetmaterial 110 nach Übergang in den Plasmazustand abgegebene EUV-Strahlung (z.B. mit einer Wellenlänge von 13.5 nm) wird in für sich bekannter Weise über einen Zwischenfokus IF in eine nachfolgende Beleuchtungseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage wie durch den Pfeil angedeutet eingekoppelt. Der entsprechende Strahlengang (im Weiteren auch als „Nutzstrahlengang“ bezeichnet) ist in 1 mit „115“ bezeichnet.
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Ein beispielhafter möglicher Aufbau einer Beleuchtungseinrichtung sowie des nachfolgenden Projektionsobjektivs in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 200 ist in 2 gezeigt. Hierbei weist die Beleuchtungseinrichtung einen Feldfacettenspiegel 203 und einen Pupillenfacettenspiegel 204 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 203 wird das Licht der Lichtquelleneinheit, welche den Kollektorspiegel 120 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 204 sind ein erster Teleskopspiegel 205 und ein zweiter Teleskopspiegel 206 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 207 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 221–226 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 231 auf einem Maskentisch 230 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 241 auf einem Wafertisch 240 befindet.
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Im Betrieb der EUV-Lichtquelle von 1 erfolgt nun eine Kontamination zumindest eines Teilbereichs des Kollektorspiegels 120 aufgrund des Targetmaterials, welche mit einer Verringerung der Reflektivität und einem hierdurch verursachten Lichtverlust im Fernfeld der EUV-Lichtquelle bzw. des Kollektorspiegels 120 einhergeht. Um nun den Kontaminationszustand des Kollektorspiegels 120 bzw. die durch diesen Kontaminationszustand beeinflussten Betriebseigenschaften der EUV-Lichtquelle mit dem Ziel einer Korrektur bzw. Kompensation der mit dem Lichtverlust einhergehenden Intensitätsänderung abzuschätzen, weist die Anordnung gemäß 1 eine Messlichtquelle 140 auf, welche elektromagnetische Messstrahlung entlang wenigstens eines von dem Nutzstrahlengang 115 verschiedenen Messstrahlengangs 135a, 135b auf den Kollektorspiegel 120 lenkt. Die von dem Kollektorspiegel 120 reflektierte Messstrahlung gelangt schließlich zu einem zur Analyse der Messstrahlung vorgesehenen Detektor 160, wobei im Ausführungsbeispiel in dem Messstrahlengang zwischen dem Kollektorspiegel 120 und dem Detektor 160 eine Abbildungsoptik 150 angeordnet ist.
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Bei der Messlichtquelle 140 kann es sich beispielsweise um einen handelsüblichen Laser handeln. In weiteren Ausführungsformen kann auch Weißlicht z.B. mit einer Diode erzeugt werden, welches aus unterschiedlichen Wellenlängen zusammensetzt ist, einen hinreichend guten Kontrast liefert, wobei zudem geeignete Detektoren in großer Auswahl verfügbar sind.
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Wie ebenfalls aus 1 ersichtlich ist, wird die von der Messlichtquelle 140 erzeugte Messstrahlung auf den Kollektorspiegel 120 über eine Scaneinrichtung in Form eines drehbar angeordneten Polygonspiegels 130 gelenkt, wobei durch ein Drehen des Polygonspiegels 130 der Kollektorspiegel 120 bzw. dessen optische Wirkfläche zumindest bereichsweise mit der Messstrahlung abgescannt wird. In 1 sind lediglich beispielhaft zwei sich im Laufe dieses Scanvorganges ergebende Messstrahlengänge 135a, 135b eingezeichnet.
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Die Erfindung ist hinsichtlich der zum Einkoppeln der Messstrahlung auf den Kollektorspiegel 120 eingesetzten optischen Komponenten nicht auf die in 1 gezeigte konkrete Ausgestaltung beschränkt. So können – insbesondere unter Berücksichtigung der konkreten konstruktiven Ausgestaltung der EUV-Lichtquelle bzw. in Abhängigkeit von dem zur Verfügung stehenden Bauraum – beliebige geeignete optische Komponenten ausgewählt und angeordnet werden, welche eine Einkopplung der Messstrahlung auf die optische Wirkfläche des Kollektorspiegels 120 bzw. den als relevant erachteten Teilbereich dieses Kollektorspiegels 120 ermöglichen. Lediglich beispielhaft genannt seien hier eine Spiegel- oder Prismenanordnung (welche ebenfalls zur Realisierung eines Scanvorganges entlang der optischen Wirkfläche des Kollektorspiegels 120 verstellbar ausgeführt sein kann) oder auch eine Anordnung aus einer Mehrzahl von auftreffende Messstrahlung in unterschiedliche Richtungen ablenkenden Polygonspiegeln, wobei auch simultan mehrere parallele Messstrahlen (z.B. in mehreren Zeilen), welche wiederum über eine Mehrzahl von Messlichtquellen oder auch mit nur einer Messlichtquelle und unter Verwendung eines geeigneten Rasterelements erzeugt werden können, auf den Kollektorspiegel 120 gelenkt werden.
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Dabei kann die Auswahl, ob die Messstrahlung auf den Kollektorspiegel 120 mehrzeilig bzw. zweidimensional oder entsprechend 1 lediglich eindimensional auf den Kollektorspiegel 120 eingekoppelt wird, je nach den konkreten Gegebenheiten (insbesondere unter Berücksichtigung des zur Verfügung stehenden Bauraumes) erfolgen. In weiteren Ausführungsformen kann auch eine vollflächige Ausleuchtung des Kollektorspiegels 120 vorgenommen werden, wobei im Strahlengang nach Reflexion an dem Kollektorspiegel 120 analog eine Abbildungsoptik 150 vorgesehen sein kann.
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Zusätzlich oder alternativ zu der anhand von 1 beschriebenen Intensitätsmessung kann eine Phasenbestimmung bzw. Interferometrie für die an dem Kollektorspiegel 120 reflektierte Messstrahlung vorgenommen werden, wobei die Ermittlung der Phase durch geeignete Überlagerung mit einem Referenzstrahl erfolgt.
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Des Weiteren kann die Anordnung der optischen Komponenten zur Einkopplung der Messstrahlung auf den Kollektorspiegel 120 an die jeweils als relevant erachteten (z.B. einer Kontamination besonders stark ausgesetzten) Bereiche des Kollektorspiegels angepasst werden.
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Durch die im Messstrahlengang gemäß 1 zwischen dem Kollektorspiegel 120 und dem Detektor 160 befindliche Abbildungsoptik 150 kann eine möglichst gleichmäßige Ausleuchtung des Detektors 160 sichergestellt werden. Hierdurch kann insbesondere der typischerweise bei schrägem Lichtauftritt auf den Kollektorspiegel 120 auftretende Effekt, wonach bestimmte Bereiche des Kollektorspiegels 120 feiner und andere Bereiche des Kollektorspiegels 120 gröber durch die Messstrahlung abgerastert werden, zumindest teilweise kompensiert werden.
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Um nun auf Basis der in dem Detektor 160 erfassten Messstrahlung eine Abschätzung des Kontaminationszustandes des Kollektorspiegels 120 vornehmen zu können, kann insbesondere die mit dem Detektor 160 ermittelte aktuelle Intensitätsverteilung mit einem zuvor (z.B. unmittelbar nach erstmaliger Inbetriebnahme der EUV-Lichtquelle) ermittelten Kalibrierbild verglichen werden. Die hierbei ermittelte Differenz kann ortsabhängig dem Kollektorspiegel 120 zugeordnet und in eine erwartete Intensitätsvariation im Fernfeld des Kollektorspiegels 120 bzw. der EUV-Lichtquelle (d.h. etwa am Ort eines in der Beleuchtungseinrichtung ggf. vorhandenen Feldfacettenspiegels oder am Ort des Retikels) umgerechnet werden. Hierbei kann eine Übersetzung der für die Messwellenlänge der Messstrahlung ermittelten Reflektivitätsänderung in die entsprechende Reflektivitätsänderung bei der Arbeitswellenlänge (d.h. der Wellenlänge der entlang des Nutzstrahlengangs in die Beleuchtungseinrichtung eingekoppelten EUV-Strahlung) anhand verfügbarer theoretischer Modelle oder auch anhand von Kalibriermessungen erfolgen.
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Die vorstehend anhand von 1 beschriebene Überwachung bzw. Abschätzung des Kontaminationszustandes des Kollektorspiegels 120 erfolgt „in situ“, d.h. insbesondere ohne Erfordernis eines Ausbaus des Kollektorspiegels 120 aus der EUV-Lichtquelle oder auch nur einer Unterbrechung des Lithographieprozesses.
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Im Weiteren wird nun unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben, wie auch ein entsprechender Korrekturmechanismus im Wege einer Anpassung des Betriebs der Beleuchtungseinrichtung in Abhängigkeit von dem entsprechend abgeschätzten Kontaminationszustand ebenfalls „in situ“ bzw. im laufenden Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage erfolgen kann. Die Erfindung ist jedoch auf eine solche, gewissermaßen in Echtzeit erfolgende Kompensation des Kontaminationszustandes des Kollektorspiegels nicht beschränkt, sondern umfasst auch Korrekturstrategien, welche einen Ausbau des Kollektorspiegels zum Zwecke der Reinigung oder des kompletten Austauschs des Kollektorspiegels beinhalten. Auch in diesen Fällen kommt die durch die Erfindung realisierte, besonders frühzeitige Abschätzung des Kontaminationszustandes des Kollektorspiegels vorteilhaft zur Geltung, indem nämlich die mit einem Ausbau des Kollektorspiegels verbundenen Betriebspausen frühzeitig eingeplant werden können.
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Grundlage für den „in situ“ durchgeführten Korrekturprozess zur Kompensation des erfindungsgemäß abgeschätzten Kontaminationszustandes bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine Strahldurchrechnung, welche es anhand einer „Eins-zu-Eins-Zuordnung“ von Orten auf den Kollektorspiegel zu Orten (oder Winkeln) am Retikel ermöglicht, auf Basis der über den Kollektorspiegel getroffenen Aussage (d.h. der Aussage bzw. getroffenen Abschätzung, welches Ausmaß an Kontamination an einem bestimmten Ort des Kollektorspiegels vorliegt) unmittelbar vorhergesagt werden kann, welcher Winkel bzw. welcher Ort der betreffenden Kollektorspiegelposition im Fernfeld entspricht. Mit anderen Worten ergibt die Strahldurchrechnung eine Korrespondenzzuordnung dahingehend, dass ermittelt wird, welche Modifikation in der Beleuchtungseinrichtung durch Einstellung einer entsprechenden Korrekturkomponente vorgenommen werden muss, um einen bestimmten Kontaminationszustand des Kollektorspiegels zu berücksichtigen bzw. zu kompensieren.
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Bei der zur besagten Kompensation bzw. Korrektur eingesetzten optischen Komponenten kann es sich lediglich beispielhaft um einen Feldfacettenspiegel (Bezugsziffer „203“ in 2) handeln, wobei im Wege einer Korrektur bzw. Nachregelung der Einstellung der einzelnen Facetten des Facettenspiegels 203 eine durch die Kontamination des Kollektorspiegels bewirkte Intensitätsvariation am Ort des Retikels („231“ in 2) kompensiert werden kann. In weiteren Ausführungsformen kann eine Korrektur von durch die festgestellte Kontamination des Kollektorspiegels am Retikel hervorgerufenen Intensitätsvariationen bzw. Uniformitätsfehlern auch unter Verwendung einer für sich bekannten transmissionsbeeinflussenden Anordnung aus einer Mehrzahl von in einer gemeinsamen (typischerweise feldnahen) Ebene verstellbaren, z.B. fingerartig ausgestalteten lichtundurchlässigen Teilelementen erfolgen.
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Wenn z.B. in einem vereinfachten Fall ein Facettenspiegel vier Feldfacetten aufweist, von denen jede entweder die linke oder die rechte Retikelhälfte ausleuchtet, und weiter die Überwachung des Kontaminationszustandes des Kollektorspiegels ergeben hat, dass kontaminationsbedingt „Facette 1“ und „Facette 3“ relativ dunkler im Vergleich zu „Facette 2“ und „Facette 4“ sind, kann der Algorithmus zur Ansteuerung der Feldfacetten sicherstellen, dass entweder „Facette 1“ und „Facette 2“ einerseits und „Facette 3“ und „Facette 4“ andererseits jeweils dieselbe Retikelhälfte ausleuchten, damit im Ergebnis jede Retikelhälfte durch eine relativ dunkle Facettenhälfte und eine relativ helle Facettenhälfte ausgeleuchtet wird. Mit anderen Worten erfolgt die Ansteuerung der Feldfacetten in Abhängigkeit davon, wie hell die einzelnen Feldfacetten ausgeleuchtet sind, wobei diese Information wiederum aufgrund der eindeutigen Strahlzuordnung aus der erfindungsgemäßen Überwachung des Kontaminationszustandes des Kollektorspiegels unter Berücksichtigung der o.g. Strahldurchrechnung erhalten wird.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines möglichen Aufbaus einer Beleuchtungseinrichtung zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels, wobei im Vergleich zu
2 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „
200“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Die optischen Daten der Anordnung von
3 sind in Tabelle 1a–b angegeben. Tabelle 1a:
| | Nr. | Radius [mm] | SPM | Abstand nächster [mm] | optisch freier Radius [mm] | Kennung | Komponente/Bezugsziffer |
| | | | | | | | |
| S | 0 | 0 | 0 | | | | |
| S | 1 | | | 134 | | | Quelle/310 |
| BL | 1 | | | | | | |
| S | 2 | –250 | Spiegel | 1866 | 240.463 | A | Kollektor/320 |
| S | 3 | | | 1000 | 0,23 | | Zwischenfokus/IF |
| S | 4 | –1500 | Spiegel | 500 | 144.772 | D | Feldmodul/303 |
| S | 5 | –1500 | Spiegel | 550 | 117.506 | D | Spekulares Reflektor-Modul/304 |
| S | 6 | 0 | | | | | Retikelebene/RP |
Tabelle 1b:
| ASPH | 2 | KSA | KY | 2 | –7,50E-01 | | | |
| DEZ | S4 | BEN | | | | | | |
| ADE | S4 | 14 | BDE | S4 | 0 | CDE | S4 | 0 |
| | | | | | | | | |
| DEZ | S5 | BEN | | | | | | |
| ADE | S5 | 14 | BDE | S5 | 0 | CDE | S5 | 0 |
| | | | | | | | | |
| NAO | 0.999 | | | | | | | |
| FMAX | 1 | | | | | | | |
| ST | F1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | | |
| ROET | F1 | 1 | –1 | | | | | |
| ROES | F1 | 1 | –1 | | | | | |
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In den Tabellen 1a und 1b steht „S“ jeweils für Fläche (= „Surface“), „BL“ für Blende, „ASPH“ für eine Asphäre, KSA für den spezifischen Asphärentyp der rotationssymmetrischen Kegelschnittasphäre, KY einen Parameter der unten angegebenen Flächenbeschreibung für diese rotationssymmetrische Kegelschnittasphäre, „DEZ“ eine Dezentrierung, „BEN“ die Faltung („Bending“) der nachfolgenden Flächen bzw. des nachfolgenden Systemabschnitts, „ADE“ „BDE“ und „CDE“ eine Drehung um die x-, y- bzw. z-Achse, NAO die objektseitige numerische Apertur, „ROET“ und „ROES“ die relative Öffnung tangential bzw. sagittal, und FMAX=1 die Betrachtung eines Büschels zu einem Feldpunkt (wobei in der Zeile nach „ST“ für den entsprechenden Schwerstrahl angegeben wird, dass dieser bei x=y=z=0 unter 0° in x-Richtung und ebenfalls 0° in y-Richtung startet). Die erwähnte Flächenbeschreibung für die rotationssymmetrische Kegelschnittasphäre kann wie folgt angegeben werden:
f1 = (rho·h2)/(1 + [1 – (1 + ky)·(rho·h)2]0.5) f2 = c1·h4 + c2·h6 + c3·h8 + ... wobei h die Höhe (Abstand von der Drehachse des rotationssymmetrischen Kegelschnitts) bezeichnet. Rho ergibt sich aus dem Flächenradius. Die übrigen Parameter betragen in diesem Ausführungsbeispiel, sofern nicht explizit in Tabelle 1b angegeben, Null. Tabelle 2:
| Strahl Nummer | Ort auf Kollektor [mm] | Winkel im Fernfeld [°] | Ort auf Feldmodul [mm] |
| 1 | –240.46 | 7.86 | 144.77 |
| 2 | –163.36 | 5.16 | 94.44 |
| 3 | –131.63 | 4.12 | 75.21 |
| 4 | –108.14 | 3.37 | 61.35 |
| 5 | –88.62 | 2.75 | 50.02 |
| 6 | –71.44 | 2.21 | 40.17 |
| 7 | –55.76 | 1.72 | 31.26 |
| 8 | –41.08 | 1.27 | 22.97 |
| 9 | –27.05 | 0.83 | 15.10 |
| 10 | –13.43 | 0.41 | 7.48 |
| 11 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 12 | 13.43 | –0.41 | –7.47 |
| 13 | 27.05 | –0.83 | –15.03 |
| 14 | 41.08 | –1.27 | –22.81 |
| 15 | 55.76 | –1.72 | –30.95 |
| 16 | 71.44 | –2.21 | –39.67 |
| 17 | 88.62 | –2.75 | –49.24 |
| 18 | 108.14 | –3.37 | –60.18 |
| 19 | 131.63 | –4.12 | –73.46 |
| 20 | 163.36 | –5.16 | –91.71 |
| 21 | 240.46 | –7.86 | –138.45 |
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2 und Tabelle 2 dienen zur Veranschaulichung der Zuordnung zwischen dem Kollektorort, dem Fernfeldwinkel und dem Ort auf dem Feldmodul für das System von 3 sowie Tabelle 1, wobei der Verlauf in Faltungsrichtung des Systems angegeben ist (für andere Azimutwinkel ergibt sich ein analoger Verlauf mit quantitativen Unterschieden, die sich mit Strahldurchrechnung in bekannter Weise ermitteln lassen). Die Abhängigkeiten sind in guter Näherung linear und können durch einen entsprechenden funktionalen Zusammenhang beschrieben werden, wobei sich im konkreten Ausführungsbeispiel ergibt: Fernfeldwinkel [°] ≈ –(0.0319·Ortskoordinate Kollektor [mm]) (1) Feldmodulort [mm] ≈ –(0.5752·Ortskoordinate Kollektor [mm]) (2)
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Für andere Richtungen ergeben sich andere multiplikative Vorfaktoren, so dass die multiplikativen Vorfaktoren in Gleichungen (1), (2) als vom Azimutwinkel abhängige Funktionen angegeben werden können. Allgemein (d.h. auch wenn für ein komplizierteres System kein linearer Zusammenhang mehr angegeben werden kann) kann die Zuordnung über eine Nachschlagtabelle („look-up table“) dokumentiert werden. Im Ergebnis kann so aus einer erfindungsgemäß ermittelten Reflektivitätsänderung des Kollektorspiegels eine zugehörige Intensitätsänderung im Fernfeld (sowie auf dem Feldmodul 303 gemäß 3 oder dem Feldfacettenspiegel 203 gemäß 2) berechnet werden, wobei für Zwischenwerte in der Nachschlagtabelle eine entsprechende Interpolation erfolgen kann.
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Wird z.B. am Kollektorort mit den (x, y)-Koordinaten (0 mm; 88.62 mm) eine 2%-ige Reflektivitätsminderung ermittelt, so entspricht dies einer Intensitätsabnahme im Fernfeld I (0°; –2.75°) relativ zum ursprünglichen Wert um 2%. Dementsprechend vermindert sich auch die Intensität am Feldmodulort (0 mm; –49.24 mm) um 2% relativ zum ursprünglichen Wert.
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Generell kann durch Variation der Kippwinkel z.B. der Facetten des Feldmoduls 303 von 3 bzw. des Feldfacettenspiegels 203 von 2 (ggf. auch zusätzlich der Facetten des spekularen Reflektormoduls 304 von 3 bzw. des Pupillenfacettenspiegels 204 von 2) die Retikelausleuchtung beeinflusst bzw. optimiert werden. Kippt man etwa das Feldmodul 303 aus 3 lokal (im Bereich der entsprechenden Facette) um (0.1°; 0°), so ändert sich der Retikelort um (2.351319 mm; –0.000015 mm). Die Änderung ist dabei in x-Richtung linear und in y-Richtung näherungsweise quadratisch. Dabei kann detailliert über Strahldurchrechnung eine Nachschlagtabelle erzeugt werden, die angibt, wie für einen gegebenen Feldmodulort die Retikelposition vom Kippwinkel abhängig ist. Bei geeigneter funktionaler Anpassung kann die Datenmenge entsprechend verringert werden, so dass sich eine Interpolation erübrigt.
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Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011/069881 A1 [0008]
- US 2013/271749 A1 [0008]
