DE102014223326A1 - Verfahren zur Vorhersage mindestens eines Beleuchtungsparameters zur Bewertung eines Beleuchtungssettings - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Vorhersage mindestens eines Beleuchtungsparameters zur Bewertung eines Beleuchtungssettings zur Beleuchtung eines Objektfeldes einer Projektionsbelichtungsanlage werden Beleuchtungsparameter bei einer Anzahl n von Kalibrationssettings (jKal) gemessen, aus den gemessenen Werten Korrekturterme (fi) für Vorhersagewerte der Beleuchtungsparameter (p) bestimmt und sodann mindestens ein Beleuchtungsparameter (p*) mindestens eines Beleuchtungssettings (j*), welches nicht in der Menge der n Kalibrationssettings (jKal) enthalten ist, vorhergesagt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorhersage mindestens eines Beleuchtungsparameters zur Bewertung eines Beleuchtungssettings zur Beleuchtung eines Objektfeldes einer Projektionsbelichtungsanlage. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Optimierung eines Beleuchtungssettings zur Beleuchtung eines Objektfeldes einer Projektionsbelichtungsanlage.
  • Eine Projektionsbelichtungsanlage, welche die Beleuchtung eines Objektfeldes mit einer Vielzahl unterschiedlicher Beleuchtungssettings ermöglicht, ist beispielsweise aus der DE 10 2012 220 596 A1 bekannt.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Vorhersage mindestens eines Beleuchtungsparameters zur Bewertung eines Beleuchtungssettings zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Der Kern der Erfindung besteht darin, ein Modell zur Vorhersage einer Mehrzahl von Beleuchtungsparameter in Abhängigkeit der von einem Beleuchtungssystem erzeugbaren Beleuchtungssettings durch Bereitstellung und/oder Bestimmung von Korrekturtermen zu kalibrieren, wobei eine Teilmenge der Korrekturterme im Wesentlichen zeitlich konstant sind und eine hiervon abweichende Teilmenge von Korrekturtermen dynamische Schwankungen widerspiegelt und mit Hilfe einer Messung anhand mindestens eines Kalibrationssettings bestimmt wird.
  • Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es nötig ist, das Modell zur Vorhersage der Beleuchtungsparameter zu kalibrieren. Erfindungsgemäß wurde weiter erkannt, dass es Korrekturterme gibt, welche zumindest für einen bestimmten Zeitraum, von bis zu einigen Tagen, insbesondere von einigen Wochen, insbesondere von einigen Monaten, insbesondere bis zum Austausch einer oder mehrerer Komponenten des Beleuchtungssystems konstant oder zumindest im Wesentlichen konstant sind. Es kann sich hierbei insbesondere um Korrekturterme zur Korrektur von geometrischen Abweichungen der Beleuchtungsoptik handeln. Die entsprechenden Korrekturterme müssen insbesondere nur einmalig, insbesondere bei der Inbetriebnahme der Beleuchtungsoptik, bestimmt werden. Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die entsprechenden Korrekturterme auf Grundlage von Systemdaten der Beleuchtungsoptik ermittelt.
  • Erfindungsgemäß wurde weiter erkannt, dass es andere Korrekturterme gibt, welche regelmäßig, insbesondere auf einer Zeitskala von einigen Stunden, insbesondere von einigen Tagen, neu bestimmt werden müssen. Es handelt sich insbesondere um Korrekturterme zur Korrektur von dynamischen Schwankungen, beispielsweise Schwankungen der Strahlungsquelle. Diesbezüglich wurde erkannt, dass es zur Bestimmung dieser Korrekturterme ausreichend sein kann, eine Anzahl n von Kalibrationssettings zu vermessen, welche insbesondere kleiner ist als die Gesamtzahl der von der Beleuchtungsoptik erzeugbaren Beleuchtungssettings. Es kann insbesondere ausreichend sein, lediglich höchstens 50, lediglich höchstens 10, insbesondere höchstens 5, insbesondere höchstens 3, insbesondere höchstens 2, insbesondere lediglich 1 Kalibrationssetting zu vermessen. Die entsprechenden Korrekturterme können für die übrigen Settings übernommen werden. Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die entsprechenden Korrekturterme auf Grundlage von Messungen ermittelt. Sie werden insbesondere auf Grundlage von Messungen mindestens einer Beleuchtungspupille ermittelt. Aus diesen Messungen ergeben sich insbesondere Intensitätsschwankungen.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich somit die zur Kalibrierung des Modells erforderliche Messzeit erheblich verkürzen. Hierdurch wird insgesamt der Durchsatz der Projektionsbelichtungsanlage vergrößert.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfassen die vom Modell vorhersagbaren Beleuchtungsparameter Intensitätsschwerpunkte und/oder integrale Intensitäten jedes Pupillenspots eines Beleuchtungssettings. Die Abweichungen der Intensitätsschwerpunkte resultieren primär aus geometrischen Abweichungen der Elemente der Beleuchtungsoptik von einem Idealzustand. Diese Abweichungen sind im Wesentlichen zeitlich konstant.
  • Die Abweichungen der integralen Intensitäten sind beispielsweise auf dynamische Schwankungen der Strahlungsquelle, insbesondere der von der Strahlungsquelle emittierten Beleuchtungsstrahlung, insbesondere im Hinblick auf deren Intensität und/oder geometrische Schwankungen derselben, insbesondere Strahlungsrichtung und/oder Strahldivergenz, zurückzuführen. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass Intensitätsabweichungen, welche von der Strahlungsquelle dominiert werden, für unterschiedliche Beleuchtungssettings im Wesentlichen gleich sind. Es genügt daher, die entsprechenden Korrekturterme anhand von wenigen, insbesondere anhand eines einzigen Beleuchtungssettings, zu messen. Sie können auf andere Beleuchtungssettings übertragen werden.
  • Die vom Modell vorhersagbaren Beleuchtungsparameter können insbesondere nach Beleuchtungskanälen, insbesondere nach Pupillenspots aufgelöst vorhergesagt werden. Pupillenspots und Beleuchtungskanäle hängen direkt miteinander zusammen. Als Beleuchtungskanal wird der optische Pfad von Zwischenfokus über eine Feldfacette über eine Pupillenfacette zum Retikel bezeichnet. Der Pupillenspot bezeichnet die aus einem bestimmten Beleuchtungskanal resultierende Ausleuchtung in der Pupille, wenn dieser Beleuchtungskanal in einem Setting verwendet wird. Sie können insbesondere nach Feldpunkten aufgelöst vorhergesagt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden zur Bereitstellung der Korrekturterme für die erste Teilmenge der Beleuchtungsparameter eine Anzahl m von Kalibrationsmessungen durchgeführt. Diese Kalibrationsmessungen werden insbesondere einmalig bei der Inbetriebnahme der Beleuchtungsoptik durchgeführt. Hierbei werden insbesondere Korrekturterme für die Intensitätsschwerpunkte der Beleuchtungspupille, insbesondere sämtlicher einzelner Beleuchtungskanäle bestimmt. Die entsprechenden Korrekturterme können in einem Speicher der Beleuchtungsoptik abgelegt werden. Sie können insbesondere bei der Inbetriebnahme und/oder bei einer Wartung der Beleuchtungsoptik bestimmt werden und anschließend beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage abrufbar sein.
  • Bei der Bestimmung dieser Korrekturterme werden insbesondere sämtliche Beleuchtungskanäle berücksichtigt, insbesondere die entsprechenden Beleuchtungssettings vermessen, die alle Beleuchtungskanäle abdecken.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Menge der Korrekturterme für die Vorhersagewerte der ersten Teilmenge der Beleuchtungsparameter Korrekturterme für die Vorhersage von Intensitätsschwerpunkten von Beleuchtungssettings. Sie umfasst insbesondere ausschließlich derartige Korrekturterme. Sie umfasst insbesondere keine Korrekturterme für die Vorhersage von Intensitäten.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Menge der Korrekturterme für die Vorhersagewerte der zweiten Teilmenge der Beleuchtungsparameter Korrekturterme für die Vorhersage von Intensitäten. Die umfasst insbesondere ausschließlich derartige Korrekturterme. Sie umfasst insbesondere keine Korrekturterme für die Vorhersage von Intensitätsschwerpunkten.
  • Die Mengen der Korrekturterme für die Vorhersagewerte der unterschiedlichen Teilmengen der Beleuchtungsparameter können insbesondere überschneidungsfrei, das heißt disjunkt sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Anzahl n der Kalibrationssettings zur Bestimmung der Korrekturterme für die Vorhersagewerte der zweiten Teilmenge der Beleuchtungsparameter höchstens so groß wie eine Anzahl m von Kalibrationsmessungen, welche zur Bereitstellung der Korrekturterme für die Vorhersagewerte der ersten
  • Teilmenge der Beleuchtungsparameter durchgeführt werden. Es gilt insbesondere: n ≤ m, insbesondere n:m ≤ 0,7, insbesondere n:m ≤ 0,5.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die Korrekturterme, insbesondere die Korrekturterme für die Vorhersagewerte der ersten Teilmenge der Beleuchtungsparameter und/oder die Korrekturterme für die Vorhersagewerte der zweiten Teilmenge der Beleuchtungsparameter bei Bedarf neu bestimmt. Insbesondere im Falle der Korrekturterme für die erste Teilmenge der Beleuchtungsparameter können die neu bestimmten Korrekturterme, das heißt die aktualisierten Korrekturterme, abgespeichert werden. Es ist insbesondere möglich, den Speicher mit den Korrekturtermen zu aktualisieren. Eine Aktualisierung des Speichers kann zu vorgegebenen Zeitpunkten oder bei Eintreten einer vorgegebenen Aktualisierungs-Bedingung vorgesehen sein.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die Korrekturterme für die Vorhersagewerte der zweiten Teilmenge der Beleuchtungsparameter häufiger aktualisiert als die Korrekturwerte für die Vorhersagewerte der ersten Teilmenge der Beleuchtungsparameter.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Optimierung eines Beleuchtungssettings zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei welchem ein Modell zur Vorhersage von Beleuchtungsparametern in Abhängigkeit eines Beleuchtungssettings bereitgestellt und gemäß der vorhergehenden Beschreibung kalibriert wird und sodann zur Vorhersage von Beleuchtungsparametern, welche in eine geeignete Bewertungsfunktion zur Bewertung eines Beleuchtungssettings eingehen, verwendet wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, derart bewertete Beleuchtungssettings solange iterativ zu variieren, bis ein vorgegebenes Abbruchkriterium erreicht ist.
  • Da sich die Beleuchtungsparameter mit dem erfindungsgemäß kalibrierten Modell wesentlich besser und/oder zuverlässiger vorhersagen lassen, gilt dies auch für den Wert der Bewertungsfunktion. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine zuverlässigere Optimierung eines Beleuchtungssettings.
  • Weitere Details und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung der Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie,
  • 2 schematisch ein Ablaufschema eines Verfahrens zur Vorhersage eines Beleuchtungsparameter zur Bewertung eines Beleuchtungssettings,
  • 3A bis 3G exemplarische Diagramme zur Verdeutlichung der Korrelationen zwischen Messungen und mittels des Modells vorhergesagten Strahlungsintensitäten einzelner Beleuchtungskanäle für unterschiedliche Beleuchtungssettings, wobei zur Verdeutlichung jeweils Korrelationen des nicht-kalibrierten Modells (offene Kreise) und Korrelationen des erfindungsgemäß kalibrierten Modells (Kreuze) dargestellt sind, und
  • 4 schematisch ein Ablaufschema eines Verfahrens zur Optimierung eines Beleuchtungssettings.
  • Im Folgenden wird zunächst der grundsätzliche Aufbau einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie exemplarisch beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf die speziellen Details dieser Ausführungsform begrenzt. Sie kann insbesondere auch bei alternativen Ausführungsformen von Projektionsbelichtungsanlagen 1, insbesondere Beleuchtungsoptiken, angewandt werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 entspricht im Wesentlichen der aus der DE 10 2012 220 596 A1 bekannten, auf die hiermit verwiesen wird. Die DE 10 2012 220 596 A1 sei hiermit insbesondere als Bestandteil der vorliegenden Anmeldung vollständig in diese integriert.
  • Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie dient zur Herstellung eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten elektronischen Halbleiter-Bauelements. Eine Strahlungsquelle 2 emittiert zur Beleuchtung genutzte EUV-Strahlung im Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 2 kann es sich um eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, gas discharge produced plasma) oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Wafer, Wafer produced plasma) handeln. Auch eine Strahlungsquelle, die auf einem Synchrotron basiert, ist für die Strahlungsquelle 2 einsetzbar. Informationen zu einer derartigen Strahlungsquelle findet der Fachmann beispielsweise in der US 6 859 515 B2 . Zur Beleuchtung und Abbildung innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird EUV-Beleuchtungslicht beziehungsweise Beleuchtungsstrahlung 3 genutzt. Das EUV-Beleuchtungslicht 3 durchläuft nach der Strahlungsquelle 2 zunächst einen Kollektor 4, bei dem es sich beispielsweise um einen genesteten Kollektor mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Mehrschalen-Aufbau oder alternativ um einen ellipsoidal geformten Kollektor handeln kann. Ein entsprechender Kollektor ist aus der EP 1 225 481 A2 bekannt. Nach dem Kollektor 4 durchtritt das EUV-Beleuchtungslicht 3 zunächst eine Zwischenfokusebene 5, was zur Trennung des EUV-Beleuchtungslichts 3 von unerwünschten Strahlungs- oder Partikelanteilen genutzt werden kann. Nach Durchlaufen der Zwischenfokusebene 5 trifft das EUV-Beleuchtungslicht 3 zunächst auf einen Feldfacettenspiegel 6 mit einer Vielzahl von Feldfacetten 7.
  • Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der Zeichnung jeweils ein kartesisches globales xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene und aus dieser heraus. Die y-Achse verläuft in der 1 nach rechts. Die z-Achse verläuft in der 1 nach oben.
  • Im Bereich der Objektebene und der Bildebene entspricht die y-Richtung der Scanrichtung des Retikels beziehungsweise des Wafers.
  • Nach Reflexion am Feldfacettenspiegel 6 trifft das in Strahlbüschel beziehungsweise Teilbündel, die den einzelnen Feldfacetten 7 zugeordnet sind, aufgeteilte EUV-Beleuchtungslicht 3 auf einen Pupillenfacettenspiegel 10 mit einer Vielzahl von Pupillenfacetten 11.
  • Die Feldfacetten 7 des Feldfacettenspiegels 6 sind zwischen mehreren Ausleuchtungs- Kippstellungen kippbar, sodass hierdurch ein Strahlengang des von der jeweiligen Feldfacette 7 reflektierten Beleuchtungslichts 3 in seiner Richtung verändert und damit der Auftreffpunkt des reflektierten Beleuchtungslichts 3 auf dem Pupillenfacettenspiegel 10 verändert werden kann. Entsprechende, zwischen verschiedenen Ausleuchtungs-Kippstellungen verlagerbare Feldfacetten sind bekannt aus der US 6,658,084 B2 und der US 7,196,841 B2 .
  • Jedem von einer der Feldfacetten 7 reflektierten Teilbündel des EUV-Be-leuchtungslichts 3 ist mindestens eine Pupillenfacette 11 derart zugeordnet, dass jeweils ein beaufschlagtes Facettenpaar mit einer der Feldfacetten 7 und einer der Pupillenfacetten 11 einen Objektfeld-Ausleuchtungskanal für das zugehörige Teilbündel des EUV-Beleuchtungslichts 3 vorgibt. Der Objektfeld-Ausleuchtungskanal wird im Folgenden auch als Beleuchtungskanal bezeichnet. Die kanalweise Zuordnung der Pupillenfacetten 11 zu den Feldfacetten 7 erfolgt abhängig von einer gewünschten Beleuchtung durch die Projektionsbelichtungsanlage 1. Die Gesamtheit der entsprechend ausgewählten Beleuchtungskanäle wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
  • Über die jeweiligen Ausleuchtungs-Kippstellungen der jeweiligen Feldfacette 7 ist dieser Feldfacette 7 eine disjunkte Menge von Pupillenfacetten 11 des Pupillenfacettenspiegels 10 zugeordnet. Jede der Pupillenfacetten 11 einer dieser Mengen wird über genau eine der verschiedenen Kippstellungen der zugeordneten Feldfacetten 7 mit dem Beleuchtungslicht 3 beaufschlagt, so dass je nach Kippstellung der Feldfacette 7 ein bestimmter Ausleuchtungskanal zwischen dieser Feldfacette 7 und einer der Pupillenfacetten 11 der Pupillenfacetten-Menge gebildet ist. Die Ausleuchtungskanäle, die je nach Kippstellung genau einer der Feldfacetten 7 genutzt werden können, über die also die Pupillenfacetten 11 der dieser Feldfacette 7 zugeordneten disjunkten Menge der Pupillenfacetten 11 mit dem Beleuchtungslicht-Teilbündel beaufschlagt werden können, bilden eine Ausleuchtungskanalgruppe. Eine Feldfacette 7 kann mehr Kippstellungen, welche mittels eines mit ihr verbundenen Aktuators eingestellt werden können, besitzen als Kippstellungen, welche zur Ausbildung eines Beleuchtungskanals führen. Nur eine Kippstellung, welche zur Ausbildung eines Ausleuchtungskanals führt, soll im Folgenden als Kippstellung bezeichnet werden.
  • Der Feldfacettenspiegel 6 hat mehrere hundert der Feldfacetten 7, beispielsweise 300 Feldfacetten 7. Der Pupillenfacettenspiegel 10 hat eine Anzahl der Pupillenfacetten 11, die mindestens genauso groß ist wie die Summe der Kippstellungen aller Feldfacetten 7 des Feldfacettenspiegels 6. In diesem Fall werden für die verwendete Zuordnung von Pupillenfacetten zu Feldfacetten einige der Pupillenfacetten nicht genutzt. Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn die Summe der Kippstellungen aller Feldfacetten 7 des Feldfacettenspiegels 6 gleich der Anzahl der Pupillenfacetten 11 ist. Bei einer nicht dargestellten Variante ist der Pupillenfacettenspiegel 10 als MEMS-Spiegelarray mit einer Vielzahl verkippbarer Einzelspiegel aufgebaut, wobei jede der Pupillenfacetten 11 durch eine Mehrzahl derartiger Einzelspiegel gebildet wird. Ein solcher Aufbau des Pupillenfacettenspiegels 10 ist bekannt aus US 2011/0001947 A1 .
  • Über den Pupillenfacettenspiegel 10 (vgl. 1) und eine nachfolgende, aus drei EUV-Spiegeln 12, 13, 14 bestehenden Übertragungsoptik 15 werden die Feldfacetten 7 in eine Objektebene 16 der Projektionsbelichtungsanlage 1 abgebildet. Der EUV-Spiegel 14 ist als Spiegel für streifenden Einfall (Grazing-Incidence-Spiegel) ausgeführt. In der Objektebene 16 ist ein Objekt in Form eines Retikel 17 angeordnet, von dem mit dem EUV-
  • Beleuchtungslicht 3 ein Ausleuchtungsbereich in Form eines Beleuchtungsfeldes ausgeleuchtet wird, das mit einem Objektfeld 18 einer nachgelagerten Projektionsoptik 19 der Projektionsbelichtungsanlage 1 zusammenfällt. Die Objektfeld-Ausleuchtungskanäle werden im Objektfeld 18 überlagert. Das EUV-Beleuchtungslicht 3 wird vom Retikel 17 reflektiert.
  • Die Projektionsoptik 19 bildet das Objektfeld 18 in der Objektebene 16 in ein Bildfeld 20 in einer Bildebene 21 ab. In dieser Bildebene 21 ist ein Wafer 22 angeordnet, der eine lichtempfindliche Schicht trägt, die während der Projektionsbelichtung mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 belichtet wird. Bei der Projektionsbelichtung werden sowohl das Retikel 17 als auch der Wafer 22 in y-Richtung synchronisiert gescannt. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist als Scanner ausgeführt. Die Scanrichtung y wird nachfolgend auch als Objektverlagerungsrichtung bezeichnet.
  • Der Feldfacettenspiegel 6, der Pupillenfacettenspiegel 10 und die Spiegel 12 bis 14 der Übertragungsoptik 15 sind Bestandteile einer Beleuchtungsoptik 23 der Projektionsbelichtungsanlage 1. Bei einer Variante der Beleuchtungsoptik 23, die in der 1 nicht dargestellt ist, kann die Übertragungsoptik 15 auch zum Teil oder ganz entfallen, so dass zwischen dem Pupillenfacettenspiegel 10 und dem Objektfeld 18 kein weiterer EUV-Spiegel, genau ein weiterer EUV-Spiegel oder auch genau zwei weitere EUV-Spiegel angeordnet sein können. Der Pupillenfacettenspiegel 10 kann in einer Eintrittspupillenebene der Projektionsoptik 19 angeordnet sein.
  • Gemeinsam mit der Projektionsoptik 19 bildet die Beleuchtungsoptik 23 ein optisches System der Projektionsbelichtungsanlage 1.
  • Die Beleuchtungsoptik 23 ist Bestandteil eines Beleuchtungssystems 24, welches außerdem die Strahlungsquelle 2 umfasst.
  • Der Feldfacettenspiegel 6 stellt einen ersten Facettenspiegel der Beleuchtungsoptik 23 dar. Die Feldfacetten 7 stellen erste Facetten der Beleuchtungsoptik 23 dar.
  • Der Pupillenfacettenspiegel 10 stellt einen zweiten Facettenspiegel der Beleuchtungsoptik 23 dar. Die Pupillenfacetten 11 stellen zweite Facetten der Beleuchtungsoptik 23 dar.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zur Vorhersage mindestens eines Beleuchtungsparameters zur Bewertung eines Beleuchtungssettings zur Beleuchtung des Objektfeldes 18, insbesondere des im Objektfeld 18 angeordneten Retikels 17, beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 beschrieben. Zur Vorhersage der Beleuchtungsparameter dient ein Modell, insbesondere ein Simulationsmodell. In das Modell fließen Designdaten der Projektionsbelichtungsanlage 1, insbesondere der Beleuchtungsoptik 23, ein. In das Modell können auch weitere Designdaten, insbesondere der Strahlungsquelle 2 und/oder des Kollektors 4 einfließen. Ein entsprechendes Modell ist beispielsweise aus der DE102012220596A1 bekannt, auf die hiermit verwiesen wird. Das Modell ermöglicht insbesondere die Vorhersage von Intensitätsschwerpunkten rhxPP, rhyPP und integralen Intensitäten IPP der Beleuchtungsspots in einer Beleuchtungspupille. Hierunter sei insbesondere die feldpunktaufgelöste Winkelverteilung der Beleuchtungsstrahlung auf dem Retikel verstanden. Es wurde erkannt, dass es aufgrund von Abweichungen des realen Systems vom Design, das heißt vom Sollzustand desselben, zu Fehlern in der Vorhersage der Beleuchtungsqualität (Imaging-Performance) der unterschiedlichen Beleuchtungssettings kommen kann. Die Beleuchtungsqualität lässt sich insbesondere durch Parameter wie die Uniformität, die Telezentrie oder die Elliptizität der Beleuchtung charakterisieren. Alternativ kann eine durch die Beleuchtung erreichbare Strukturauflösung bei der Abbildung des beleuchteten Objektfeldes 18 in das Bildfeld 20 als Beleuchtungsparameter herangezogen werden. Es kann auch eine Variation einer Linienbreite einer abgebildeten Struktur über das Bildfeld 20 als Parameter zur Bewertung eines Beleuchtungssettings verwendet werden. Für weitere Details sei auf die DE 10 2012 220 596 A1 sowie den darin angegebenen Stand der Technik verwiesen.
  • Erfindungsgemäß wird eine reale Beleuchtungspupille vermessen. Diese wird in einzelne Beleuchtungsspots zerhakt. Für jeden Spot wird der energetische Schwerpunkt rhxMess, rhyMess sowie die gesamte darin enthaltene Intensität IMes bestimmt. Aus diesen Messdaten können die Beleuchtungsparameter welche die Imagine-Performance Widerspiegeln, wie beispielsweise uniformity, Telezentrie oder die Elektrizität bestimmt werden. Entsprechend dient das Modell zur Vorhersage der Beleuchtungsparameter insbesondere zur Vorhersage der Beleuchtungsschwerpunkte der Pupillenspots und der darin enthaltenen Intensität, d. h. der Vorhersage der Beleuchtungspupille holt/nimmt? diese Informationen dienen als Input der weiteren Modelle, mit welchen die Imagine-Performance bestimmt und/oder vorhergesagt werden kann.
  • Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass gemessene Beleuchtungspupillen genutzt werden können, um die Vorhersage für weitere Beleuchtungssettings zu verbessern. Es ist insbesondere möglich, eine relativ geringe Anzahl, insbesondere beispielsweise höchstens 10, insbesondere höchstens 5, insbesondere höchstens 3, insbesondere höchstens 2, insbesondere lediglich 1 Beleuchtungssetting zu vermessen, um damit die Vorhersagegenauigkeit des Modells für eine Vielzahl anderer Beleuchtungssettings, insbesondere für sämtliche mit der Beleuchtungsoptik erzeugbaren Beleuchtungssettings, zu verbessern.
  • Das Modell zur Vorhersage der Beleuchtungsparameter dient insbesondere der Vorhersa ge der Intensitätsschwerpunkte rhxPP ijk, rhyPP ijk sowie der Intensitäten IPP ijk, wobei i den Index des Beleuchtungsspots insbesondere des Beleuchtungsspots in einem bestimmten Beleuchtungssetting, in der Pupille bezeichnet, j das Beleuchtungssetting indiziert und k den Feldpunkt kennzeichnet. Der Index i des Beleuchtungskanals läuft insbesondere von 1 bis zur Anzahl der Spots in einer Pupille, also bis zu 100, insbesondere bis zu 300, bis zu 500, bis zu 1000, oder mehr; der Index k des Feldpunktes läuft beispielsweise von 1 bis zur Anzahl der vermessenen Feldpunkte, also bis zu 3, insbesondere bis zu 5, insbesondere bis zu 10, bis zu 20, oder mehr. Andere Werte sind ebenso möglich.
  • Die sich aus Messungen ergebenden tatsächlichen Werte dieser Parameter werden mit rhxmess ijk, rhymess ijk und IMess ijk bezeichnet.
  • Zur Vergleichbarkeit unterschiedlicher Feldpunkte und Beleuchtungssettings können die Gesamtintensitäten einer Pupille, das heißt die Gesamtintensitäten eines Beleuchtungssettings, auf 1 normiert werden:
    Figure DE102014223326A1_0002
  • Mit dieser Normierung ergeben sich unter Berücksichtigung der Gesamtintensitäten Itot in der Pupille folgende Korrekturterme für die Intensitäten Iijk und die Schwerpunkte rhxijk, rhyijk:
    Figure DE102014223326A1_0003
    Imess tot,jk bzw. IPP tot,jk bezeichnen hierbei die Gesamtintensitäten der jeweiligen Pupillen vor der Normierung unter der Annahme, dass die Strahlungsquelle während der Messungen ihre Abstrahlcharakteristik beibehält und die Messzeit jeder Messung konstant ist. Auf diese Weise werden zwei Pupillen unterschiedlicher Settings und Feldpunkte miteinander vergleichbar. Ist das nicht der Fall, wüsste man bei einem Intensitätsunterschied zwischen zwei Spots von einem bestimmten Faktor nicht, ob dieser tatsächlich eine Eigenschaft des Illuminators ist, oder ob die Belichtungszeiten der Messungen um diesen Faktor unterschiedlich waren.
  • Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Anzahl der Beleuchtungssettings, welche benötigt werden, um für jeden Beleuchtungskanal Korrekturterme zu ermitteln, in der Regel wesentlich geringer ist als die Gesamtanzahl sämtlicher möglichen Beleuchtungssettings. In den 3A bis 3G ist exemplarisch der Effekt der Berücksichtigung der oben beschriebenen Korrekturterme auf die Vorhersage der Intensitäten einzelner Beleuchtungskanäle dargestellt. Es ist jeweils der Vorhersagewert (y-Achse) gegen den tatsächlichen Messwert (x-Achse) aufgetragen. Die Vorhersagewerte ohne Berücksichtigung der Korrekturterme sind mit kreisförmigen Symbolen gekennzeichnet. Die Vorhersagewerte unter Berücksichtigung der oben genannten Korrekturterme sind durch +-Symbole gekennzeichnet.
  • Exemplarisch dargestellt sind sieben unterschiedliche Beleuchtungssettings, wobei die in den 3A und 3B dargestellten Beleuchtungssettings zur Ermittlung der Korrekturterme verwendet wurden. Die Vorhersage der Intensitäten der in den 3C bis 3G dargestellten Beleuchtungssettings erfolgte unter Heranziehen der auf Grundlage der den 3A und 3B zugrundeliegenden Beleuchtungssettings ermittelten Korrekturwerten. Wie man qualitativ deutlich erkennen kann, führt erst die Berücksichtigung der Korrekturterme zu einer deutlichen Korrelation der Vorhersagewerte mit den Messwerten.
  • Weiter hat sich ergeben, dass die Berücksichtigung der Korrekturterme auch auf die Vorhersage der klassischen Pupillenparameter wie beispielsweise Telezentrie und Elliptizität, einen erheblichen Einfluss hat.
  • Beispielsweise konnte der Vorhersagefehler für die Telezentrie um einen Faktor von mehr als 2 verbessert werden. Bei einigen Beleuchtungssettings konnte der Vorhersagefehler für die Telezentrie auch um einen Faktor von mehr als 3, insbesondere mehr als 5, insbesondere bis zu 10 verbessert werden.
  • Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass bei der Bestimmung der Korrekturterme erhebliche Messzeit eingespart werden kann. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass eine Teilmenge der Korrekturterme, welche im Weiteren mit si bezeichnet werden, im Wesentlichen zeitlich konstant sind. Hierunter fallen beispielsweise die Korrekturterme Δrhxijk und Δrhyijk. Diese resultieren primär aus geometrischen Abweichungen der Beleuchtungsoptik. Es genügt, diese Korrekturterme nur einmalig, insbesondere bei der Inbetriebnahme der Beleuchtungsoptik 23, zu bestimmen. Sie können sodann in einem Speicher des Beleuchtungssystems abgelegt werden. Sie können bei Bedarf aktualisiert werden.
  • Die Korrekturterme si können insbesondere auf Grundlage von Systemdaten der Beleuchtungsoptik 23 ermittelt werden. Sie können insbesondere auf Grundlage einer Auswahl aus den in der DE 10 2012 220 596 A1 beschriebenen Einzelteilabnahmedaten, Gesamtsystemabnahmedaten und Kalibrierdaten ermittelt werden.
  • Eine andere Teilmenge der Korrekturterme, welche im Folgenden mit fi bezeichnet wird, ist auf dynamische Schwankungen zurückzuführen. Hierunter fallen beispielsweise die Korrekturen vijk.
  • Die Intensitätsabweichungen vijk werden von Schwankungen der Strahlungsquelle dominiert. Es wurde erkannt, dass es daher ausreichend ist, die entsprechenden Korrekturterme für eine geringe Anzahl von Beleuchtungssettings, insbesondere höchstens 10, insbesondere höchstens 5, insbesondere höchstens 3, insbesondere höchstens 2, insbesondere genau 1 Beleuchtungssetting zu ermitteln. Die entsprechenden Korrekturterme vijk können dann für die übrigen Beleuchtungssettings übernommen werden. Hierdurch kann signifikant Messzeit gespart werden.
  • Die Korrekturterme fi können insbesondere auf Grundlage einer Auswahl der in der DE 10 2012 220 596 A1 beschriebenen Online-Messdaten ermittelt werden.
  • Das erfindungsgemäße Konzept ist insbesondere für Beleuchtungsoptiken 23 mit einer großen Anzahl an unterschiedlichen Schaltstellungen vorteilhaft.
  • Im Folgenden wird das Verfahren zur Vorhersage mindestens eines Beleuchtungsparameters p* zur Bewertung eines Beleuchtungssettings noch einmal mit anderen Worten unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben.
  • Zunächst werden in einem ersten Messschritt 31 m vom Beleuchtungssystem 24 erzeugte Kalibrationssettings jKal vermessen.
  • In einem ersten Bestimmungsschritt 32 werden die Korrekturterme si für die Vorhersagewerte einer ersten Teilmenge p1 der Beleuchtungsparameter p bestimmt. Die Korrekturterme si werden insbesondere auf Grundlage der Messwerte aus dem ersten Messschritt 31 bestimmt.
  • Sodann wird in einer ersten Abfrage 33 überprüft, ob die Korrekturterme fi bereits bestimmt sind.
  • Sofern dies nicht der Fall ist, werden in einem zweiten Messschritt 34 n ≤ m vom Beleuchtungssystem erzeugte Kalibrationssettings jKal vermessen.
  • Auf Grundlage der Messwerte aus diesem zweiten Messschritt 34 werden die Korrekturterme fi in einem zweiten Bestimmungsschritt 35 bestimmt.
  • Sind sowohl die Korrekturterme si als auch die Korrekturterme fi bestimmt, kann abgewartet werden, bis eine Vorhersage eines Beleuchtungsparameters benötigt wird. Dies ist in der 2 als kalibrierter Grundzustand 36 dargestellt. Sofern sich bei der ersten Abfrage 33 ergibt, dass die Korrekturterme fi bereits bestimmt sind, kann sofort zum Grundzustand 36 übergegangen werden. Eine erneute Durchführung des zweiten Messschritts 34 und des zweiten Bestimmungsschritts 35 sind zunächst nicht notwendig.
  • Die Schritte 31 bis 35 bilden zusammen einen Kalibrationsteil 37 zur Kalibration des Modells zur Vorhersage der Beleuchtungsparameter. Vorteilhafterweise werden im Kalibrationsteil 37 möglichst wenige Kalibrationssettings jKal vermessen. Die Anzahl der Kalibrationssettings liegt bei weniger als 50, insbesondere weniger als 10, insbesondere weniger als 5, insbesondere weniger als 3, insbesondere weniger als 2. Sie beträgt insbesondere lediglich 1.
  • Nach Kalibrierung des Modells im Kalibrationsteil 37 kann ein Beleuchtungsparameter eines Beleuchtungssettings j* in einem Vorhersageteil 38 vorhergesagt werden. Hierzu wird zunächst in einer zweiten Abfrage 39 überprüft, ob die Korrekturterme si noch aktuell sind. Sofern dies nicht der Fall ist, wird zum ersten Messschritt 31 zurückgegangen. Sofern die Korrekturterme si noch aktuell sind, wird in einer dritten Abfrage 40 überprüft, ob die Korrekturterme fi noch aktuell sind. Sofern dies nicht der Fall ist, wird zum zweiten Messschritt 34 zurückgegangen.
  • Die Aktualisierung der Korrekturterme kann beispielsweise durch eine Vermessung der Strahlungsquelle getriggert werden, sofern diese eine starke Änderung derselben anzeigt. Ferner muss eine Aktualisierung erfolgen, wenn eine Komponente des Beleuchtungssystems getauscht wird. Dann müssen insbesondere die geometrischen Korrekturterme aktualisiert werden.
  • Ob die zweite Abfrage 39 durchgeführt wird, kann insbesondere individuell vom Benutzer des Systems entschieden und getriggert werden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, die zweite Abfrage 39 ausschließlich Nutzer-getriggert zu starten.
  • Sofern sämtliche Korrekturterme si und fi aktuell sind, kann ein Beleuchtungsparameter eines Beleuchtungssettings j* in einem Vorhersageschritt 41 vorhergesagt werden. Hierbei werden insbesondere die aktuellen Korrekturterme si und fi berücksichtigt.
  • Bei dem Beleuchtungssetting j* kann es sich insbesondere um ein Beleuchtungssetting handeln, welches nicht in der Menge der Kalibrationssettings jkal enthalten ist.
  • Mit dem Verfahren gemäß 2 können prinzipiell sämtliche Beleuchtungssettings j, welche von dem Beleuchtungssystem 24 erzeugt werden können, bewertet werden. Andererseits ist zur Kalibrierung des Modells im Kalibrationsteil 37 lediglich eine Vermessung einer relativ geringen Anzahl von Kalibrationssettings jKal notwendig. Dies führt zu einer erheblichen Zeitersparnis. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es insbesondere, die Messung von wenigen Beleuchtungssettings zu nutzen, um damit die Vorhersagegenauigkeit für alle Beleuchtungssettings zu verbessern.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 4 ein Verfahren zur Optimierung eines Beleuchtungssettings stichwortartig beschrieben. Zunächst wird eine Kalibrierung des Modells zur Vorhersage der Parameter zur Bewertung der Beleuchtungssettings durchgeführt. Hierfür ist ein Verfahren gemäß dem Kalibrationsteil 37, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird, vorgesehen.
  • Sodann wird in einer ersten Definition 41 eine Bewertungsfunktion zur Bewertung eines Beleuchtungssettings definiert. Die Bewertungsfunktion ist insbesondere eine Funktion vorgegebener Beleuchtungsparameter, insbesondere Beleuchtungsparameter, welche sich mit Hilfe des vorhergehend beschriebenen Verfahrens vorhersagen lassen.
  • Außerdem wird in einer zweiten Definition 42 ein Abbruchkriterium definiert. Weiter wird in einer dritten Definition 43 ein Beleuchtungssetting jstart als Start-Beleuchtungssetting definiert. Das Start-Beleuchtungssetting dient als Ausgangspunkt für eine iterative Optimierung des Beleuchtungssettings.
  • Sodann werden die vorgegebenen Beleuchtungsparameter, welche die Argumente für die Bewertungsfunktion bilden, im Vorhersageteil 38 gemäß der vorhergehenden Beschreibung, auf die hiermit verwiesen wird, vorhergesagt.
  • Auf Grundlage der vorhergesagten Beleuchtungsparameter wird mit Hilfe der in der ersten Definition 41 definierten Bewertungsfunktion das Beleuchtungssetting in einem Bewertungsschritt 44 bewertet.
  • In einer darauffolgenden Abfrage 45 wird überprüft, ob das in der zweiten Definition 42 definierte Abbruchkriterium erreicht ist. Sofern dies der Fall ist, wurde ein annehmbares Beleuchtungssetting gefunden. Dieses kann insbesondere dazu genutzt werden, ein im Objektfeld 18 angeordnetes Retikel 17 zu beleuchten, insbesondere das Retikel 17 auf den im Bildfeld 20 angeordneten Wafer 22 abzubilden. Dies ist in der 4 zusammenfassend als Projektionsbelichtung 46 dargestellt.
  • Sofern das Abbruchkriterium nicht erreicht ist, wird in einem Variationsschritt 47 die Schaltstellung mindestens einer der Feldfacetten 7 variiert. Es ist auch möglich, die Schaltstellung mehrerer, insbesondere mindestens zweier, insbesondere mindestens dreier, insbesondere von mindestens vier, fünf, sechs, acht, zehn der Feldfacetten 7 zu variieren. Prinzipiell ist es sogar möglich, die Schaltstellungen sämtlicher Feldfacetten 7 zu variieren.
  • Durch die Variierung mindestens einer der Schaltstellungen der Feldfacetten 7 ergibt sich ein neues Beleuchtungssetting, welches wiederum im Vorhersageteil 38 analysiert und im Bewertungsschritt 44 bewertet wird. Dies wird solange wiederholt, bis das vorgegebene Abbruchkriterium erreicht ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (10)

  1. Verfahren zur Vorhersage mindestens eines Beleuchtungsparameters (p*) zur Bewertung eines Beleuchtungssettings (j*) zur Beleuchtung eines Objektfeldes (18) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) umfassend die folgenden Schritte: 1.1. Bereitstellen einer Beleuchtungsoptik (23) mit 1.1.1. mindestens einem Facetten-Element (6, 10) zur Erzeugung einer Mehrzahl von j Beleuchtungssettings mit einer Mehrzahl von i Beleuchtungskanälen, 1.2. Bereitstellen eines Modells zur Vorhersage einer Mehrzahl von Beleuchtungsparametern p in Abhängigkeit des Beleuchtungssettings j, 1.3. Kalibrierung des Modells durch 1.3.1. Bereitstellen von Korrekturtermen (si) für Vorhersagewerte einer ersten Teilmenge (p1) der Beleuchtungsparameter, 1.3.2. Messen von tatsächlichen Werten der Beleuchtungsparameter (p) bei einer Anzahl n von Kalibrationssettings (jKal), 1.3.3. Bestimmen von Korrekturtermen (fi) für Vorhersagewerte einer zweiten Teilmenge (p2) der Beleuchtungsparameter unter Berücksichtigung der gemessenen Werte, 1.3.4. Aktualisieren des Modells unter Berücksichtigung der Korrekturterme (si, fi) und 1.4. Vorhersage mindestens eines Beleuchtungsparameters (p*) mindestens eines Beleuchtungssettings (j*), welches nicht in der Menge der n Kalibrationssettings (jKal) enthalten ist, mittels des aktualisierten Modells.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturterme (si) auf Grundlage von Systemdaten der Beleuchtungsoptik (23) ermittelt werden.
  3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturterme (fi) auf Grundlage von Messungen ermittelt werden.
  4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Modell vorhersagbaren Beleuchtungsparameter Intensitätsschwerpunk te (rhxPP; rhyPP) und/oder integrale Intensitäten (IPP) eines Beleuchtungssettings umfassen.
  5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung der Korrekturterme (si) eine Anzahl m von Kalibrationssettings (jKal) vermessen werden.
  6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Korrekturterme (si) Korrekturterme für die Vorhersage von Intensitätsschwerpunkten (rhxPP; rhyPP) von Beleuchtungssettings umfasst.
  7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Korrekturterme (fi) Korrekturterme für die Vorhersage von Intensitäten (IPP) umfasst.
  8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl n der Kalibrationssettings (jKal) zur Bestimmung der Korrekturterme (fi) höchstens so groß ist wie eine Anzahl m von Kalibrationssettings (jKal), welche zur Bereitstellung der Korrekturterme (si) durchgeführt werden, n ≤ m.
  9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturterme (si) bei Bedarf neu bestimmt werden.
  10. Verfahren zur Optimierung eines Beleuchtungssettings zur Beleuchtung eines Objektfeldes (18) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) umfassend die folgenden Schritte: 10.1. Bereitstellen eines Beleuchtungssystems (24) zur Erzeugung einer Mehrzahl von j Beleuchtungssettings mit einer Mehrzahl von i Beleuchtungskanälen, 10.2. Definieren einer Bewertungsfunktion zur Bewertung eines Beleuchtungssettings, 10.2.1. wobei die Bewertungsfunktion eine Funktion vorgegebener Beleuchtungsparameter (p) ist, 10.3. Vorgeben eines Abbruchkriteriums für die Bewertungsfunktion, 10.4. Definieren eines Beleuchtungssettings (pStart) als Start-Beleuchtungssetting für eine iterative Optimierung, 10.5. Bereitstellen eines Modells zur Vorhersage der Beleuchtungsparameter (p) in Abhängigkeit des Beleuchtungssettings, 10.6. Kalibrierung des Modells durch 10.6.1. Bereitstellen von Korrekturtermen (si) für Vorhersagewerte einer Teilmenge der Beleuchtungsparameter, 10.6.2. Messen von tatsächlichen Werten der Beleuchtungsparameter bei einer Anzahl n von Kalibrationssettings (jKal), 10.6.3. Bestimmen von Korrekturtermen (fi) für Vorhersagewerte einer Teilmenge der Beleuchtungsparameter unter Berücksichtigung der gemessenen Werte, 10.6.4. Aktualisieren des Modells unter Berücksichtigung der Korrekturterme (si, fi), 10.6.5. Vorhersagen der Beleuchtungsparameter (p) zur Ermittlung eines Funktionswertes der Bewertungsfunktion in Abhängigkeit des Beleuchtungssettings, 10.6.6. Bewerten des Beleuchtungssettings mittels der Bewertungsfunktion auf Grundlage der vorhergesagten Beleuchtungsparameter (p), 10.6.7. iteratives Variieren des Beleuchtungssettings solange, bis das vorgegebene Abbruchkriterium erreicht ist.
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