DE102015220537A1 - Projektionsbelichtungsanlage mit mindestens einem Manipulator - Google Patents

Abstract

Eine Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie umfasst ein Projektionsobjektiv (im Weiteren als PO bezeichnet) (22) zum Abbilden von Maskenstrukturen mittels einer Belichtungsstrahlung (14) mit mindestens einem optischen Element (im Weiteren als OE bezeichnet) (E1–E18) sowie mindestens einem Manipulator (im Weiteren als M bezeichnet) (M1–M6), eine Einlesevorrichtung (28) zum Einlesen einer anwendungsspezifischen Strukturinformation (32), welche mindestens eine Eigenschaft einer Winkelverteilung der Belichtungsstrahlung beim Eintritt in das PO definiert, sowie einen Stellwegsermittler (40) zur Ermittlung eines Stellwegbefehls (50), welcher eine vorzunehmende Veränderung einer optischen Wirkung des OE durch Manipulation einer Eigenschaft des OE mittels des M entlang eines Stellweges definiert, wobei der Stellwegsermittler dazu konfiguriert ist, den Stellwegbefehl in einer mindestens zweistufigen Optimierung zu ermitteln, wobei eine erste Stufe der Optimierung dazu konfiguriert ist, aus einer Zustandscharakterisierung (64, 64a) des PO mittels eines ersten Optimierungsalgorithmusses (70, 80), dem eine vorgegebene Standardwinkelverteilung der Belichtungsstrahlung beim Eintritt in das PO zugrunde liegt, eine Näherung (74, 84) des Stellwegbefehls zu ermitteln, und wobei eine zweite Stufe der Optimierung dazu konfiguriert ist, mittels eines zweiten Optimierungsalgorithmusses (76, 86) aus der Näherung des Stellwegbefehls unter Berücksichtigung der anwendungsspezifischen Strukturinformation (32) ein Optimierungsergebnis (50a, 50b) des Stellwegbefehls zu ermitteln.

Description

• Hintergrund der Erfindung
• Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithograhie sowie ein Verfahren zum Steuern einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage. Eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie dient bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen der Erzeugung von Strukturen auf einem Substrat in Gestalt eines Halbleiterwafers. Dazu umfasst die Projektionsbelichtungsanlage ein mindestens ein optisches Element, insbesondere mehrere optische Elemente, aufweisendes Projektionsobjektiv zum Abbilden von Maskenstrukturen auf den Wafer während eines Belichtungsvorganges.
• Zur Gewährleistung einer möglichst präzisen Abbildung der Maskenstrukturen auf den Wafer wird ein Projektionsobjektiv mit einer möglichst geringen Wellenfrontaberrationen benötigt. Projektionsobjektive werden daher mit Manipulatoren ausgestattet, die es ermöglichen Wellenfrontfehler durch Zustandsveränderung einzelner optischer Elemente des Projektionsobjektivs zu korrigieren. Beispiele für eine derartige Zustandsveränderung umfassen: eine Lageänderung in einem oder mehreren der sechs Starrkörperfreiheitsgrade des betreffenden optischen Elements, eine Beaufschlagung des optischen Elements mit Wärme und/oder Kälte, und eine Deformation des optischen Elements.
• Um im zeitlichen Verlauf auftretende Aberrationen des Projektionsobjektivs zu korrigieren, werden die Stellwege der Manipulatoren regelmäßig nachjustiert. Dazu ermittelt ein Stellwegsermittler einen Stellwegbefehl, welcher Stellwegseinstellungen für die einzelnen Manipulatoren des Projektionsobjektivs enthält. In der Regel erfolgt die Nachjustage der Manipulatorstellwege in unterschiedlichen Justagestufen. Eine erste dieser Justagestufen umfasst eine in längeren Abständen, wie von etwa einigen Wochen bzw. etwa einem Monat, ausgeführte Wartungsjustage. Eine weitere der Justagestufen umfasst eine während eines Belichtungsbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage mit einer hohen Taktrate von mindestens einer Wiederholung pro Sekunde, insbesondere von mindestens 1000 Wiederholungen pro Sekunde, ausgeführte Betriebsjustage.
• Bei der Betriebsjustage wird üblicherweise die Aberrationscharakteristik des Projektionsobjektivs regelmäßig vermessen und gegebenenfalls werden Änderungen in der Aberrationscharakteristik zwischen den einzelnen Messungen durch Simulation bestimmt. So können beispielsweise Linsenaufheizungseffekte rechnerisch berücksichtigt werden. Unter einer „Linsenaufheizung” wird in diesem Zusammenhang neben der Erwärmung einer Transmissionlinse auch die Erwärmung eines Spiegels verstanden. Die Berechnung der zur Korrektur der Aberrationscharakteristik auszuführenden Manipulatorveränderungen erfolgt mittels eines stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmus, welcher auch „Manipulatorveränderungsmodell” oder „Linsenmodell” bezeichnet wird. Derartige Optimierungsalgorithmen sind beispielsweise in WO 2010/034674 A1 beschrieben.
• Die beim Eintritt in das Projektionsobjektiv vorliegende Winkelverteilung der Belichtungsstrahlung wird durch den beim Belichtungsvorgang verwendeten sogenannten Beleuchtungsmodus sowie den Strukturtyp der dabei abgebildeten Maskenstrukturen beeinflusst. Beleuchtungsmodus und Strukturtyp der abgebildeten Maskenstrukturen sind anwendungsspezifisch und werden oft als Benutzungsfall bzw. „UseCase” bezeichnet. Nachstehend wird eine Information bezüglich Beleuchtungsmodus und/oder Strukturtyp als anwendungsspezifische Strukturinformation bezeichnet.
• Die Berücksichtigung der anwendungsspezifischen Strukturinformation zur Berechnung des Stellwegbefehls im Rahmen der Betriebsjustage erfordert herkömmlicherweise die Verwendung von zeitaufwändigen „Grundlagen”-Optimierungsalgorithmen zur Ermittlung des Stellwegbefehls, was dazu führt, dass die dabei erzielbare Taktrate für die Anforderungen der Betriebsjustage als nicht ausreichend angesehen wird. Daher werden oft „schnelle” Optimierungsalgorithmen, wie etwa Optimierungsalgorithmen, die auf Tikhonov-Regularisierung basieren, verwendet. Derartige „schnelle” Optimierungsalgorithmen sind gegenüber den „Grundlagen”-Algorithmen oft auf Kosten der Genauigkeit vereinfacht oder gehen von vereinfachten Annahmen aus, sodass diese in kürzerer Zeit ablaufen können. Bei den hier verwendeten „schnellen” Optimierungsalgorithmen wird herkömmlicherweise auf eine Berücksichtigung der anwendungsspezifischen Strukturinformation aufgrund der damit verbundenen Zeitverluste verzichtet. So erfordert etwa im Fall eines Tikhonov-regularisierten Opimierungsalgorithmusses die Berücksichtigung des Beleuchtungsmodusses ein Nachoptimieren von nachstehend näher erläuterten Gewichtungsparametern, was im Lichte des Standes der Technik nicht automatisierbar ist, sondern eines befähigten Ingenieurs bedarf. Im Stand der Technik wird daher gewöhnlich auf eine Anpassung des Optimierungsergebnisses an den Beleuchtungsmodus verzichtet.
• Bei der in längeren Abständen ausgeführten Wartungsjustage wird ein sogenanntes Standard-Setup durchgeführt, welches sehr aufwändig ist und in der Regel mehrere Stunden in Anspruch nimmt. Hierbei werden vorzugsweise alle Manipulatoren des Projektionsobjektivs verwendet. Diese umfassen neben herkömmlichen Manipulatoren, deren Ansteuerbarkeit keinen Beschränkungen unterliegt, in der Regel sogenannte semiaktive Manipulatoren. Semiaktive Manipulatoren können über ihre Lebensdauer hinweg nur eine sehr begrenzte Anzahl von Ansteuerungen umsetzen. Zu den semiaktiven Manipulatoren zählen z. B. Manipulatoren zur Dezentrierung von Linsen und/oder Spiegeln orthogonal zur optischen Achse des Projektionsobjektivs. Die den semiaktiven Manipuatoren zugeordneten Feiheitsgrade werden im Rahmen dieser Anmeldung auch als teilaktive Manipulator-Freiheitsgrade bezeichnet. Die semiaktiven Manipulatoren haben nur einen beschränkten Einfluss auf die mögliche Objektivperformance und dienen in erster Line zur Reichweitenerweiterung des Manipulatorsystems des Projektionsobjektivs über die Lebensdauer des Objektivs hinweg.
• Aufgrund des hohen Zeitaufwands zur Durchführung eines Standard-Setups erfolgt hierbei herkömmlicherweise die Optimierung des Projektionsobjektivs ohne Berücksichtigung der durch den „UseCase” definierten anwendungsspezifischen Strukturinformation. Vielmehr zielt die Optimierung darauf ab, die Wellenfrontabweichungen gleichmäßig zu minimieren. Der Verzicht auf die Berücksichtigung der anwendungsspezifischen Strukturinformation beim herkömmlichen Standard-Setup ist der Praxis in der Halbleiterproduktion geschuldet, wonach im Belichtungsbetrieb der an der Projektionsbelichtungsanlage eingestellte „UseCase” häufig, z. B. innerhalb eines Tages und/oder innerhalb einer Woche, gewechselt wird. Würde die anwendungsspezifische Strukturinformation beim Standard-Setup berücksichtigt, müsste der Standard-Setup bei jedem Wechsel des „UseCase” wiederholt werden, was jeweils einen Produktionsausfall von mindestens mehreren Stunden zur Folge hätte.
• Zugrunde liegende Aufgabe
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere eine schnelle Ermittlung eines an die anwendungsspezifische Strukturinformation angepassten Stellwegbefehls ermöglicht wird. Dies gilt einerseits für die Ermittlung eines Stellwegbefehls im Rahmen einer Betriebsjustage, also während des Belichtungsbetriebs, und andererseits für die Ermittlung eines Stellwegbefehls im Rahmen einer Wartungsjustage.
• Erfindungsgemäße Lösung
• Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, welche ein Projektionsobjektiv zum Abbilden von Maskenstrukturen mittels einer Belichtungsstrahlung umfasst. Das Projektionsobjektiv weist mindestens ein optisches Element sowie mindestens einen Manipulator auf. Weiterhin umfasst die Projektionsbelichtungsanlage eine Einlesevorrichtung zum Einlesen einer anwendungsspezifischen Strukturinformation, welche mindestens eine Eigenschaft einer Winkelverteilung der Belichtungsstrahlung beim Eintritt in das Projektionsobjektiv definiert, sowie einen Stellwegsermittler zur Ermittlung eines Stellwegbefehls, welcher eine vorzunehmende Veränderung einer optischen Wirkung des mindestens einen optischen Elements durch Manipulation einer Eigenschaft des optischen Elements mittels des mindestens einen Manipulators entlang eines Stellweges definiert. Der Stellwegsermittler ist dazu konfiguriert, den Stellwegbefehl in einer mindestens zweistufigen Optimierung zu ermitteln. Dabei ist eine erste Stufe der Optimierung dazu konfiguriert, aus einer Zustandscharakterisierung des Projektionsobjektivs mittels eines ersten Optimierungsalgorithmusses, dem eine vorgegebene Standardwinkelverteilung der Belichtungsstrahlung beim Eintritt in das Projektionsobjektiv zugrunde liegt, eine Näherung des Stellwegbefehls zu ermitteln. Eine zweite Stufe der Optimierung ist dazu konfiguriert, mittels eines zweiten Optimierungsalgorithmusses aus der Näherung des Stellwegbefehls unter Berücksichtigung der anwendungsspezifischen Strukturinformation ein Optimierungsergebnis des Stellwegbefehls zu ermitteln.
• Unter der Winkelverteilung der Belichtungsstrahlung ist eine winkelaufgelöste Intensitätsverteilung der Belichtungsstrahlung zu verstehen. Die Einlesevorrichtung kann als Eingabevorrichtung zur manuellen Eingabe der anwendungsspezifischen Strukturinformation oder als Datenübertragungsschnittstelle zum automatischen Einlesen der anwendungsspezifischen Strukturinformation ausgebildet sein.
• Die Verwendung der Bezeichung „erste Stufe der Optimierung” und „zweite Stufe der Optimierung” bedeutet, dass die zweite Stufe der Optimierung zeitlich der ersten Stufe der Optimierung nachgelagert ist, jedoch muss dies nicht unbedingt unmittelbar geschehen, d. h. es ist hiermit nicht ausgeschlossen, dass zwischen der ersten Stufe und der zweiten Stufe der Optimierung ggf. eine weitere (Zwischen-)Stufe der Optimierung erfolgt.
• Der erfindungsgemäße Stellwegsermittler kann gemäß einer Ausführungsform zur Ermittlung des Stellwegbefehls im Rahmen einer Betriebsjustage und gemäß einer weiteren Ausführungsform zur Ermittlung des Stellwegbefehls im Rahmen einer Wartungsjustage konfiguriert sein.
• In der zur Betriebsjustage konfigurierten Ausführungsform des Stellwegsermittlers ermöglicht es die erfindungsgemäße zweistufe Optimierung, einen an die anwendungsspezifische Strukturinformation angepassten Stellwegbefehl mit einer für die Zwecke der Betriebsjustage ausreichend hohen Taktrate zu ermitteln. Aufgrund der erfindungsgemäß in der ersten Stufe der Optimierung erfolgenden Verwendung einer vorgegebenen Standardwinkelverteilung der Belichtungsstrahlung kann für den hierbei verwendeten ersten Optimierungsalgorithmus ein „schneller” Optimierungsalgorithmus, z. B. basierend auf Tikhonov-Regularisierung, verwendet werden. Da damit die angenommene Winkelverteilung der Belichtungsstrahlung in der ersten Optimierungsstufe nicht variiert, ist etwa ein Nachoptimieren von Gewichtungsparametern der Tikhonov-Regularisierung nicht notwendig, weshalb die erste Optimierungsstufe vollautomatisch in hoher Geschwindigkeit ablaufen kann.
• Da die erfindungsgemäße zweite Stufe der Optimierung von der in der ersten Stufe erzeugten Näherung ausgehen kann, ist der Optimierungsaufwand zur Ermittlung des die anwendungsspezifische Strukturinformation berücksichtigenden Optimierungsergebnisses vergleichsweise gering. Damit kann die zweite Optimierungsstufe, z. B. mittels eines „Grundlagen”-Optimierungsalgorithmusses, welcher bei einer herkömmlichen einstufigen Optimierung zu zeitaufwendig wäre, in verhältnismäßig kurzer Zeit das Optimierungsergebnis ermitteln.
• Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße zweistufige Optimierung die Anzahl der der zweiten Optimierungsstufe zugrundeliegenden Manipulatorfreiheitsgrade kleiner zu halten als dies bei einer einstufigen Optimierung möglich wäre. Insbesondere kann die Anzahl der der zweiten Optimierungsstufe zugrundeliegenden Manipulatorfreiheitsgrade kleiner gehalten werden als die der ersten Optimierungsstufe zugrundeliegenden Manipulatorfreiheitsgrade. So kann beispielsweise die zweite Optimierungsstufe lediglich auf sogenannten, nachstehend näher erläuterten, Overlay-Freiheitsgraden beruhen.
• Eine verringerte Anzahl an der zweiten Optimierungsstufe zugrunde liegenden Manipulatorfreiheitsgraden ermöglicht auch die Verwendung eines „schnellen” Optimierungsalgorithmusses für die zweite Optimierungsstufe, wie etwa eines Optimierungsalgorithmusses in Tikhonov-Regularisierung, bei dem die Gewichtungsparameter dann verhältnismäßig robust gewählt werden, d. h. mit vergleichsweise hohen Werten, welche lediglich geringe Auslenkungen der zugeordneten Manipulatorfreiheitsgrade zulassen.
• Eine verringerte Anzahl an der zweiten Optimierungsstufe zugrunde liegenden Manipulatorfreiheitsgraden ermöglicht weiterhin den Verzicht auf den bei vielen großen Optimierungsproblemen, wie beispielsweise bei der Optimierung einer Gütefunktion in Tikhonov-Regularisierung unter Verwendung von Sekundärwertzerlegung (SVD), zwingend notwendigen Schritt einer Vorabberechnung einer Pseudo-Inversen der sogenannten Normalengleichung. Der Verzicht auf diesen Schritt ermöglicht weiterhin die Ausführung der zweiten Optimierungsstufe in hoher Geschwindigkeit.
• In der zur Wartungsjustage konfigurierten Ausführungsform des Stellwegsermittlers ermöglicht die erfindungsgemäße zweistufige Optimierung eine Berücksichtigung der, beispielsweise durch den „UseCase” definierten, anwendungsspezifischen Strukturinformation. So erlaubt die Aufspaltung in eine auf einer Standardwinkelverteilung beruhende erste Optimierungsstufe und eine das Ergebnis der ersten Optimierungsstufe unter Berücksichtigung der anwendungsspezifischen Strukturinformation weiterverarbeitende zweite Optimierungsstufe eine separate Ausführung der zweiten Optimierungsstufe für den Fall, dass sich die anwendungsspezifische Strukturinformation, insbesondere der „UseCase”, verändert hat.
• Die separate Ausführung der zweiten Optimierungsstufe kann auch als „anwendungsspezifisches Schnell-Setup” bezeichnet werden. Dieses „anwendungsspezifische Schnell-Setup” kann in einem kurzen Zeitraum durchgeführt werden und bietet damit die Möglichkeit einer schnellen Ermittlung eines an die anwendungsspezifische Strukturinformation angepassten Stellwegbefehls. Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Optimierungsalgorithmus derart konfiguriert, dass in der zur Wartungsjustage konfigurierten Ausführungsform die zweite Optimierungsstufe in einem Zeitraum durchgeführt werden kann, welcher weniger als 20%, insbesondere weniger als 10%, des zur Durchführung der ersten Optimierungsstufe benötigten Zeitraums beträgt. Der Zeitraum zur Durchführung der zweiten Optimierungsstufe kann beispielsweise weniger als 1 Stunde, weniger als 10 Minuten, weniger als 1 Minute oder weniger als 1 Sekunde betragen.
• Wie bereits vorstehend erwähnt, beruht gemäß einer Ausführungsform der erste Optimierungsalgorithmus auf einer Gütefunktion in Tikhonov-Regularisierung, welche mithilfe von Gewichtungsparametern beschriebene implizite Nebenbedingungen enthält. Eine derartige Gütefunktion in Tikhonov-Regularisierung wird beispielsweise auf Seite 42 von WO 2010/034674A1 unter (a) beschrieben. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der erste Optimierungsalgorithmus dazu konfiguriert, die Lösung der Optimierung der Gütefunktion, welche in Tikhonov-Regularisierung oder auch in anderer Form konfiguriert sein kann, auf Grundlage einer Singulärwertzerlegung zu ermitteln.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform beruht der erste Optimierungsalgorithmus und/oder der zweite Optimierungsalgorithmus auf einer Gütefunktion in Tikhonov-Regularisierung, welche mithilfe von Gewichtungsparametern beschriebene implizite Nebenbedingungen enthält, wobei die Werte der Gewichtungsparameter bei Ausführung des ersten bzw. des zweiten Optimierungsalgorithmus jeweils unverändert belassen werden. Eine Feineinstellung der Tikhonov-Gewichtungsparamter erfolgt also während der jeweiligen Optimierungsstufe nicht. Wie bereits vorstehend erwähnt, wird eine derartige Gütefunktion in Tikhonov-Regularisierung beispielsweise auf Seite 42 von WO 2010/034674 A1 unter (a) beschrieben. Die darin enthaltene Gewichtsmatrix G enthält die vorstehend genannten Gewichtungsparameter. Die Gewichtungsparameter dienen dazu, während der Ausführung des Optimierungsalgorithmusses einer Abweichung einer Stellwegseinstellung eines betreffenden Stellwegs von einer Grundeinstellung entgegenzuwirken. Diese Entgegenwirkung erfolgt dadurch, dass bei einer zunehmenden Abweichung der Stellwegseinstellung eines Stellwegs von dessen Grundeinstellung der Wert eines Bestrafungsterms sukzessive anwächst.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die anwendungsspezifische Strukturinformation eine Angabe bezüglich des bei der Abbildung der Maskenstrukturen verwendeten Beleuchtungsmodus und/oder eine Angabe bezüglich eines Strukturtyps der Maskenstrukturen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Stellwegbefehl Stellwegseinstellungen, die einer Vielzahl von Manipulator-Freiheitsgraden des mindestens einen Manipulators zugeordnet sind. In der ersten Stufe der Optimierung dienen diejenigen Stellwegseinstellungen als Optimierungsvariablen, welche einer ersten Menge der Manipulator-Freiheitsgrade zugeordnet sind, und in der zweiten Stufe der Optimierung dienen diejenigen Stellwegseinstellungen als Optimierungsvariablen, welche einer, mit der ersten Menge der Manipulator-Freiheitsgrade nicht identischen, zweiten Menge der Manipulator-Freiheitsgrade zugeordnet sind.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Menge der Manipulator-Freiheitsgrade und die zweite Menge der Manipulator-Freiheitsgrade disjunkt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die zweite Menge weniger Manipulator-Freiheitsgrade als die erste Menge.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die zweite Menge der Manipulator-Freiheitsgrade Overlay-Freiheitsgrade des Projektionsobjektivs, welche derart ausgewählt sind, dass eine Manipulation mittels des mindestens einen Manipulators entlang eines der Overlay-Freiheitsgrade oder entlang einer Kombination mehrerer der Overlay-Freiheitsgrade eine Veränderung eines Overlay-Fehlers des Projektionsobjektivs bewirkt. Overlay-Fehler geben lokale Bildlageverschiebungen abgebildeter Maskenstrukturen gegenüber deren Solllagen auf dem Substrat an. Der genannte Overlay-Fehler kann eine Bildlagenverschiebung einer abgebildeten Maskenstruktur an einem oder mehreren Feldpunkten umfassen. Overlay-Fehler, welche durch Manipulation entlang eines oder mehrerer der Overlay-Freiheitsgrade veränderbar sind, können mit Abweichungen in den Zernike-Koeffizienten Z2, Z3, Z7 und Z8 korrelieren. Eine Kombination mehrerer Overlay-Freiheitsgrade wird auch als virtueller Manipulator bezeichnet, wie beispielsweise in WO 2015/036002 A1 beschrieben.
• Ein Manipulator mit mindestens einem Overlay-Freiheitsgrad kann beispielsweise durch eine in einer feldnahen Position angeordnete deformierbare Platte verwirklicht werden. In dem Fall, in dem Spiegel als optische Elemente des Projektionsobjektivs verwendet werden, können derartige Manipulatoren auch durch aktive Spiegeloberflächen realisiert werden. Bei diesen können lokale Formfehler in der Spiegeloberfläche aktiv korrigiert werden. In einer Ausführungsform eines optischen Elements mit einer aktiven Spiegeloberfläche weist dieses eine Tragstruktur sowie eine in Bezug auf die Tragstruktur verformbare optische Oberflächenstruktur auf. Die Oberseite der optischen Oberflächenstruktur dient als Spiegeloberfläche und damit zur Reflexion der Belichtungsstrahlung. Die Oberflächenstruktur wird an einer Vielzahl von Punkten von Stützelementen gestützt. Zwischen den Stützelementen ist jeweils ein Aktuationsort mit einem Aktuator zur Anhebung oder Absenkung eines entsprechenden Abschnittes der Oberflächenstruktur angeordnet. Die Aktuatoren können pneumatische, elektrostatische, magnetische oder auf Piezotechnik beruhende Aktuatoren sein.
• Weiterhin kann ein Manipulator mit Overlay-Freiheitsgraden durch einen in einer Pupillenebene des Projektionsobjektivs angeordneten thermischen Manipulator verwirklicht werden. Ein derartiger thermischer Manipulator wird beispielsweise in WO 2008/034636 A2 beschriebenen. Hier handelt es sich um einen strombetriebenen thermischen Manipuator mit einer planparallelen Quarzplatte. Die Platte enthält eine zweidimensionale Matrix aus Heizzonen, welche sich über Leiterbahnen und ohmsche Strukturen individuell beheizen lassen. Durch Einstellen der eingebrachten elektrischen Leistung lässt sich für jede Zone eine individuelle Temperatur und somit ein bestimmter Brechungsindex einstellen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Zustandscharakterisierung des Projektionsobjektivs feldaufgelöste Overlay-Aberrationsparameter, welche die Abbildungsqualität des Projektionsobjektivs in Bezug auf Overlay-Fehler charakterisieren, und die Overlay-Freiheitsgrade sind derart ausgewählt, dass einer der Overlay-Freiheitsgrade oder eine Kombination der Overlay-Freiheitsgrade zur Korrektur eines Feldverlaufs mindestens eines der Overlay-Aberrationsparameter geeignet ist. Unter dem Feldverlauf des mindestens einen der Aberrationsparameter ist der Verlauf des Aberrationsparameters bei Vermessung des Aberrationsparameters an unterschiedlichen Orten im Bildfeld des Projektionsobjektivs zu verstehen. Unter der Kombination mehrerer Overlay-Freiheitsgrade zur Korrektur des Feldverlaufs mindestens eines der Aberrationsparameter ist eine derartige Aktuierung des mindestens einen Manipulators entlang einer Kombination der als Overlay-Freiheitsgrade identifizierten Manipulator-Freiheitsgrade zu verstehen, dass der Feldverlauf des mindestens einen Overlay-Aberrationsparameters korrigiert wird.
• Gemäß einer Ausführungsvariante ist der Feldverlauf des mindestens einen Overlay-Aberrationsparameters, der zur Korrektur mittels der Overlay-Freiheitsgrade vorgesehen ist, einer der folgenden Feldverläufe: der Feldverlauf dritter Ordnung des Zernikekoeffizienten Z2 (Z2_3) oder einer höheren Ordnung des Zernikekoeffizienten Z2, der Feldverlauf vierter Ordnung des Zernikekoeffizienten Z3 (Z3_4) oder einer höheren Ordnung des Zernikekoffizienten Z3. Unter der Ordnung des Feldverlaufs wird in diesem Zusammenhang die radiale Ordnung des Feldverlaufs verstanden.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Zustandscharakterisierung des Projektionsobjektivs die Abbildungsqualität des Projektionsobjektivs charakterisierende Aberrationsparameter und die zweite Stufe der Optimierung erfolgt auf Grundlage einer Teilmenge der Aberrationsparameter, deren Elemente jeweils einen Overlay-Fehler des Projektionsobjektivs betreffen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Stellwegsermittler dazu konfiguriert, den Stellwegbefehl in weniger als einer Sekunde zu ermitteln. In diesem Fall ist der Stellwegsermittler für die Betriebsjustage konfiguriert. Insbesondere ist der Stellwegsermittler dazu konfiguriert, den Stellwegbefehl in einem Zeitraum von weniger als 100 Millisekunden, insbesondere von weniger als 50 Millisekunden bzw. weniger als 20 Millisekunden zu ermitteln. Eine derart schnelle Ermittlung des Stellwegbefehls kann auch als Echtzeitermittlung bezeichnet werden. Eine Aktualisierungsrate der Zustandscharakterisierung ist entsprechend an die Taktrate des Stellwegsermittlers angepasst.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Stellwegsermittler dazu konfiguriert, die zweistufige Optimierung im Rahmen einer Wartungsjustage durchzuführen sowie die zweite Stufe der Optimierung, jeweils ausgehend von der Näherung des Stellwegbefehls, für unterschiedliche anwendungsspezifische Strukturinformationen auszuführen. Mit anderen Worten ist der Stellwegsermittler dazu konfiguriert, aus der von der ersten Optimierungsstufe ermittelten Näherung des Stellwegbefehls durch mehrfaches Ausführen der zweiten Optimierungsstufe unterschiedliche, jeweils an eine andere anwendungsspezifische Strukturinformation, angepasste Optimierungsergebnisse zu ermitteln. Die erste Ausführung der zweiten Optimierungsstufe kann im Rahmen eines sogenannten „Standard-Setups” unter Zugrundelegung eines anstehenden „UseCase” erfolgen. Die zweite Ausführung der zweiten Optimierungsstufe kann dann im Rahmen eines sogenannten „Schnell-Setups” erfolgen, bei dem dann das Ergebnis der im Rahmen des „Standard-Setups” ausgeführten ersten Optimierungsstufe an einen neuen „UseCase” angepasst wird.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist jedem der Manipulator-Freiheitsgrade eine voraussichtliche Lebensleistung zugewiesen, welche eine voraussichtliche Maximalanzahl von über die Lebensdauer des Projektionsobjektivs vornehmbaren Stellwegsverstellungen entlang des betreffenden Manipulator-Freiheitsgrades angibt. Die Manipulator-Freiheitsgrade umfassen mindestens einen teilaktiven Manipulator-Freiheitsgrad und mindestens einen vollaktiven Manipulator-Freiheitsgrad, wobei die Lebensleistung des vollaktiven Manipulator-Freiheitsgrades gegenüber der Lebensleistung der teilaktiven Manipulator-Freiheitsgrads um mindestens einen Faktor 100 größer ist und wobei der mindestens eine teilaktive Manipulator-Freiheitsgrad von der ersten Menge der Manipulator-Freiheitsgrade umfasst und von der zweiten Menge der Manipulator-Freiheitsgrade nicht umfasst ist. Insbesondere ist die jeweilige Lebensleistung der vollaktiven Manipulator-Freiheitsgrade gegenüber der jeweiligen Lebensleistung der teilaktiven Manipulator-Freiheitsgrade um mindestens einen Faktor 100, insbesondere um mindestens einen Faktor 1000 größer. Unter den teilaktiven Manipulator-Freiheitsgraden sind insbesondere die mittels der vorstehend erwähnten semiaktiven Manipulatoren ausführbaren Bewegungsfreiheitsgrade zu verstehen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist weiterhin ein Algorithmusgenerator vorgesehen, welcher dazu konfiguriert ist, den zweiten Optimierungsalgorithmus auf Grundlage der anwendungsspezifischen Strukturinformation zu erzeugen. Gemäß einer Ausführungsvariante umfasst der vom Algorithmusgenerator erzeugte zweite Optimierungsalgorithmus eine Gütefunktion und insbesondere mindestens eine außerhalb der Gütefunktion beschriebene Nebenbedingung, auch externe Nebenbedingung bezeichnet. Dabei kann die Anzahl der externen Nebenbedingungen größer als 100, größer als 1000, größer als 10000 oder größer als 100000 sein.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform basiert der zweite Optimierungsalgorithmus auf einer Gütefunktion, welche mindestens eine implizite Nebenbedingung enthält. Die implizite Nebenbedingung kann eine Grenze für einen aus einer Gruppe von Bildfehlern ausgewählten Bildfehler, wie etwa ungerade Zernike-Koeffizienten, oder eine Kombination von bestimmten Bildfehlern, wie z. B. einen quadratischen Mittelwert (RMS) von Zernike-Koeffizienten, welcher insbesondere einer vorbestimmten Gruppe von Zernike-Koeffizienten angehören, sein.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die mindestens eine implizite Nebenbedingung eine Grenze für einen lithographischen Bildfehler oder eine Kombination mehrerer lithographischer Bildfehler, wobei ein lithographischer Bildfehler anhand mindestens eines lithographisch mittels des Projektionsobjektivs erzeugten Bildes der Maskenstrukturen bestimmbar ist. Unter „lithographischen Fehlern” werden Fehler des Projektionsobjektivs verstanden, die im lithographischen Bild, d. h. im in der Substratebene vorliegenden Luftbild oder in der durch die lithographische Abbildung im Fotolack auf dem Substrat erzeugten Struktur, direkt messbar sind. Derartige lithografische Fehler werden auch als Abbildungsgrößenfehler bezeichnet und stehen im Gegensatz zu Wellenfrontfehlern, die nicht direkt im lithographischen Bild gemessen werden können. Ein Beispiel eines derartigen lithographischen Fehlers ist ein sogenannter „Overlay-Fehler”. Wie bereits vorstehend erwähnt, geben Overlay-Fehler lokale Bildlageverschiebungen abgebildeter Maskenstrukturen gegenüber deren Solllage auf dem Substrat an.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der lithographische Bildfehler einen Overlay-Fehler, einen Fokuslagenfehler und/oder eine Fading-Aberration. Die Fading-Aberration bezieht sich auf eine als Step-und-Scan Belichtungsanlage ausgeführte Projektionsbelichtungsanlage. Hierbei bewegen sich während der Abbildung einer Maske auf einen Wafer die Maske und der Wafer relativ zueinander. Unter einer Fading-Aberration ist eine Angabe zu verstehen, wie sich ein Bildfehler in Scanrichtung, d. h. in Richtung der Relativbewegung zwischen Maske und Wafer bei der Belichtung, verändert. Ein Fokuslagenfehler ist eine Abweichung des Fokus der abzubildenden Maskenstrukturen von deren Sollfokusposition. Der hier maßgebliche Fokus wird oft auch als „bester Fokus” bezeichnet.
• Die vorgenannte Aufgabe kann weiterhin beispielsweise mit einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie gelöst werden, welche ein Projektionsobjektiv zum Abbilden von Maskenstrukturen aufweist. Das Projektionsobjektiv umfasst wiederum mindestens ein optisches Element sowie mindestens einen Manipulator. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Einlesen einer anwendungsspezifischen Strukturinformation, welche mindestens eine Eigenschaft einer Winkelverteilung der Belichtungsstrahlung beim Eintritt in das Projektionsobjektiv definiert, sowie Ermitteln eines Stellwegbefehls, welcher eine vorzunehmende Veränderung einer optischen Wirkung des mindestens einen optischen Elements durch Manipulation einer Eigenschaft des optischen Elements mittels des mindestens einen Manipulators entlang eines Stellweges definiert, in einer mindestens zweistufigen Optimierung. In einer ersten Stufe der Optimierung wird aus einer Zustandscharakterisierung des Projektionsobjektivs mittels eines ersten Optimierungsalgorithmusses, dem eine vorgegebene Standardwinkelverteilung der Belichtungsstrahlung beim Eintritt in das Projektionsobjektiv zugrunde liegt, eine Näherung des Stellwegbefehls ermittelt. In einer zweiten Stufe der Optimierung wird mittels eines zweiten Optimierungsalgorithmusses aus der Näherung des Stellwegbefehls unter Berücksichtigung der anwendungsspezifischen Strukturinformation ein Optimierungsergebnis des Stellwegbefehls ermittelt.
• Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die zweistufige Optimierung im Rahmen eines Standard-Setups in zeitlichen Abständen von mindestens einer Woche, insbesondere in zeitlichen Abständen von mindestens einem Monat, wiederholt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vor einer Wiederholung der zweistufigen Optimierung die zweite Stufe der Optimierung mindestens einmal separat durchgeführt.
• Unter einer separaten Durchführung der zweiten Optimierungsstufe ist eine Durchführung der zweiten Stufe ohne neuerliche Durchführung der ersten Optimierungsstufe zu verstehen. Die separate Durchführung der zweiten Optimierungsstufe kann beispielsweise im Rahmen des vorstehend erwähnten „Schnell-Setups” erfolgen.
• Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten, etc. der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage angegebenen Merkmale können entsprechend auf das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren übertragen werden, und umgekehrt. Diese und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der Figurenbeschreibung und den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungsformen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind und deren Schutz ggf. erst während oder nach Anhängigkeit der Anmeldung beansprucht wird.
• Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:
• 1 eine Veranschaulichung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Stellwegsermittler zum Erzeugen eines Stellwegbefehls,
• 2 eine Veranschaulichung der Funktionsweise des Stellwegsermittlers gemäß 1 im Rahmen einer Betriebsjustage, sowie
• 3 eine Veranschaulichung der Funktionsweise des Stellwegsermittlers gemäß 1 im Rahmen einer Wartungsjustage.
• Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
• In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bzw. Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.
• Zur Erleichterung der Beschreibung ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In 1 verläuft die x-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein, die z-Richtung nach rechts und die y-Richtung nach oben.
• 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 10 für die Mikrolithographie. Die vorliegende Ausführungsform ist zum Betrieb im UV-Wellenlängenbereich, d. h. mit elektromagnetischer Strahlung von beispielsweise 365 nm, 248 nm oder 193 nm, ausgelegt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Projektionsbelichtungsanlagen im UV-Wellenlängenbereich begrenzt. Weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen sind beispielsweise auf Betreibswellenlängen im EUV-Wellenlängenbereich, d. h. mit elektromagnetischer Strahlung einer Wellenlänge kleiner als 100 nm, insbesondere einer Wellenlänge von etwa 13,5 nm oder etwa 6,7 nm ausgelegt. Bei Betriebswellenlänge im EUV-Bereich sind alle optischen Elemente als Spiegel ausgeführt.
• Die Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß 1 umfasst eine Belichtungsstrahlungsquelle 12 zur Erzeugung von Belichtungsstrahlung 14. Die Belichtungsstrahlung 14 durchläuft zunächst ein Beleuchtungssystem 16 und wird von diesem auf eine Maske 18 gelenkt. Das Beleuchtungssystem 16 ist dazu konfiguriert, unterschiedliche Winkelverteilungen der auf die Maske 18 auftreffenden Belichtungsstrahlung 14 zu erzeugen. Abhängig von einem vom Benutzer gewünschten Beleuchtungsmodus, auch „Beleuchtungssetting” genannt, konfiguriert das Beleuchtungssystem 16 die Winkelverteilung der auf die Maske 18 auftreffenden Belichtungsstrahlung 14. Beispiele für wählbare Beleuchtungsmoduseinstellungen umfassen eine sogenannte Dipol-Beleuchtung, annulare Beleuchtung und Quadrupolbeleuchtung.
• Die Maske 18 weist Maskenstrukturen zur Abbildung auf ein Substrat 24 in Gestalt eines Wafers auf und ist auf einer Maskenverschiebebühne verschiebbar gelagert. Die Maske 18 ist im vorliegenden Fall als Transmissionsmaske konfiguriert. Insbesondere im Fall von EUV-Lithographie kann die Maske auch als Reflexionsmaske ausgeführt sein. Die Belichtungsstrahlung 14 tritt in der Ausführungsform gemäß 1 durch die Maske 18 und durchläuft daraufhin ein Projektionsobjektiv 22, welches dazu konfiguriert ist, die Maskenstrukturen auf das Substrat 24 abzubilden. Die Belichtungsstrahlung 14 wird innerhalb des Projektionsobjektivs 22 mittels einer Vielzahl von optischen Elementen E1 bis E18 geführt. Das Substrat 24 ist auf einer Substratverschiebebühne 26 verschiebbar gelagert. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 kann als sogenannter Scanner oder als sogenannter Stepper ausgeführt sein.
• Das Projektionsobjektiv 22 weist in der Ausführungsform gemäß 1 achtzehn optische Elemente E1 bis E18 auf. Die optischen Elemente E1 bis E7 sowie E10 bis E18 sind als Transmissionslinsen und die optischen Elemente E8 sowie E9 als Spiegel konfiguriert. Den optischen Elementen E2, E3, E6, E8, E11 und E16 ist jeweils ein Manipulator M1 bis M6 zugeordnet. Während es sich bei den Manipulatoren M1 bis M4 um sogenannte vollaktive Manipulatoren (VA) handelt, deren Ansteuerbarkeit keinen Beschränkungen unterliegt, sind die Manipulatoren M5 und M6 sogenannte semiaktive bzw. teilaktive Manipulatoren (SA). Wie bereits vorstehend erwähnt, können semiaktive Manipulatoren über ihre Lebensdauer hinweg nur eine sehr begrenzte Anzahl von Ansteuerungen umsetzen. Diese Manipulatoren haben nur einen beschränkten Einfluss auf die mögliche Objektivperformance und dienen in erster Line zur Reichweitenerweiterung des Manipulatorsystems des Projektionsobjektivs 22 über die Lebensdauer des Objektivs hinweg.
• Der dem optischen Element E6 zugeordnete Manipulator M1, der dem optischen Element E16 zugeordnete Manipulator M2 sowie der dem optischen Element E11 zugewiesene Manipulator M6 ermöglichen jeweils eine Verschiebung der zugeordneten optischen Elemente E6, E16 bzw. E11 in z-Richtung und damit im Wesentlichen senkrecht zur Ebene, in der die jeweiligen optischen Oberfläche der optischen Elemente liegen. Den Manipulatoren M1, M2 und M6 ist damit jeweils ein Manipulator-Freiheitsgrad zugewiesen, dessen Stellwegseinstellung mit x₁, x₂ bzw. x₆ bezeichnet wird.
• Der Manipulator M3 ist dazu konfiguriert, den Rand des zugeordneten optischen Elements an mindestens zwei gegenüberliegenden Punkten mit nach innen gerichtetem Druck zu beaufschlagen, sodass die Krümmung des optischen Elements E2 verstärkt wird. Mit anderen Worten ermöglicht der Manipulator M3 ein Verbiegen des optischen Elements E2 durch randseitiges Zusammendrücken. Während die Richtung des Zusammendrückens grundsätzlich unterschiedlich orientiert sein kann, wird dem Manipulator M3 im Folgenden der Einfachheit halber lediglich ein Manipulator-Freiheitsgrad zugewiesen (Kompression in y-Richtung gemäß 1), dessen Stellwegseinstellung mit x₃ bezeichnet wird. Der Manipulator M3 dient der Korrektur von sogenannten „Overlay-Fehlern” des Projektionsobjektivs 22. Der mit der Stellwegseinstellung x₃ definierte Manipulator-Freiheitsgrad wird daher als Overlay-Freiheitsgrad bezeichnet. Wie bereits vorstehend erwähnt, geben Overlay-Fehler lokale Bildlagenverschiebungen von auf das Substrat 24 abgebildeten Maskenstrukturen gegenüber deren Solllage auf dem Substrat 24 an.
• Der dem als Spiegel ausgeführten optischen Element E8 zugeordnete Manipulator M4 dient der aktiven Verformung der Spiegeloberfläche von E8 durch gezielte Aktuierung einer oder mehrere Punkte der Spiegeloberfläche in einer quer zur Spiegeloberfläche angeordneten Richtung. Ein mit einem derartigen Manipulator versehender Spiegel ist auch als deformierbarer Spiegel bekannt. Während die Bewegungsfreiheitsgrade der unterschiedlichen Aktuierungspunkte der Spiegeloberfläche als separate Freiheitsgrade des Manipulators M4 angesehen werden können, wird dem Manipulator M4 der Einfachheit halber lediglich ein Manipulator-Freiheitsgrad zugewiesen, dessen Stellwegseinstellung mit x₄ bezeichnet wird. Auch der Manipulator M4 dient der Korrektur von Overlay-Fehlern des Projektionsobjektivs 22. Damit wird auch der mit der Stellwegseinstellung x₄ definierte Manipulator-Freiheitsgrad als Overlay-Freiheitsgrad bezeichnet.
• Der Manipulator M5 ermöglicht eine Verschiebung des ihm zugeordneten optischen Elements E3 in x- und y-Richtung und damit im Wesentlichen parallel zur Ebene, in der die optischen Oberfläche des optischen Element E3 liegen. Das heißt, der Manipulator M5 weist zwei Freiheitsgrade, nämlich eine Verschiebung in x-Richtung und eine Verschiebung in y-Richtung, auf. Der Einfachheit halber wird dem Manipulator M5 im Folgenden lediglich ein mit der Stellwegseinstellung x₅ bezeichneter Manipulator-Freiheitsgrad zugewiesen.
• Alternativ oder zusätzlich können auch Manipulatoren vorgesehen werden, welche dazu konfiguriert sind, eine anders geartete Veränderung einer Zustandsgröße des zugeordneten optischen Elements durch entsprechende Aktuierung des Manipulators vorzunehmen. Diesbezüglich kann eine Aktuierung beispielsweise auch durch eine Beaufschlagung des optischen Elements mit einer bestimmten Temperaturverteilung erfolgen. In diesem Fall kann der Stellweg durch eine Veränderung der Temperaturverteilung manipuliert werden.
• Die Projektionsbelichtungsanlage 10 umfasst weiterhin eine zentrale Steuerungseinrichtung 30 zur Steuerung des Belichtungsvorganges, einschließlich der Maskenverschiebebühne sowie der Substratverschiebebühne 26. Über eine Einlesevorrrichtung 28, entweder in Gestalt einer manuellen Eingabevorrichtung oder einer Datenübertragungsschnittstelle, wird eine Maskenauswahlangabe 20 sowie eine anwendungsspezifische Strukturinformation 32 eingelesen, welche eine Beleuchtungsmodusangabe 36 sowie eine der Maskenauswahlangabe 20 zugeordnete Maskenstrukturangabe 38 umfasst.
• Die Beleuchtungsmodusangabe 36 definiert den in der als Nächstes anstehenden Belichtung zu verwendenen Beleuchtungsmodus. Wie vorstehend erwähnt, definiert der Beleuchtungsmodus, häufig auch „Beleuchtungssetting” genannt, die Winkelverteilung der im Abbildungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage auf die Maskenstrukturen eingestrahlten Belichtungsstrahlung 14. Die zentrale Steuerungseinrichtung 30 übermittelt die Beleuchtungsmodusangabe 36 an das Beleuchtungssystem 16 zur Einstellung des entsprechenden Beleuchtungsmodusses.
• Die Maskenauswahlangabe 20 bezeichnet die in der als Nächstes anstehenden Belichtung zu verwendende Maske 18. Die zentrale Steuerungseinrichtung 30 übermittelt die Maskenauswahlangabe 20 an eine Maskenladeeinrichtung zur Veranlassung der Anordnung der entsprechenden Maske 18 in der Maskenebene. Wie bereits vorstehend erwähnt bezeichnet die Maskenstrukturangabe 38 einen Strukturtyp der Maskenstrukturen auf der mittels der Maskenauswahlangabe 20 ausgewählten Maske 18. Anhand des Strukturtyps erfolgt eine Klassifizierung der abzubildenden Maskenstrukturen im Hinblick auf deren Wirkung auf die Winkelverteilung der Belichtungsstrahlung 14 nach Wechselwirkung mit den Maskenstrukturen, d. h. der Winkelverteilung der Belichtungsstrahlung beim Eintritt in das Projektionsobjektiv 22. Diese Klassifizierung kann z. B. zwischen dichten Strukturen, wie z. B. Gitterstrukturen, und spärlich angeordneten Strukturen, wie z. B. isolierten Linien, oder zwischen Linienstrukturen und Lochstrukturen unterscheiden.
• Sowohl die Beleuchtungsmodusangabe 36 als auch die Maskenstrukturangabe 38 beeinflussen damit die Winkelverteilung der Belichtungsstrahlung 14 beim Eintritt in das Projektionsobjektiv 22 und definieren daher jeweils mindestens eine Eigenschaft dieser Winkelverteilung. Aus der Kenntnis beider Angaben 36 und 38 lässt sich die Winkelverteilung beim Eintritt in das Projektionsobjektiv 22 zumindest näherungsweise berechnen. Die die beiden Angaben 36 und 38 enthaltende anwendungsspezifische Strukturinformation 32, mit der in dieser Anmeldung auch ein sogenannter „UseCase” bezeichnet wird, werden von der zentralen Steuerungseinrichtung 30 an den Stellwegsermittler 40 übermittelt
• Die Projektionsbelichtungsanlage 10 umfasst weiterhin eine Manipulatorsteuerung 34 zur Steuerung der Manipulatoren M1 bis M6. Die Manipulatorsteuerung 34 wiederum umfasst einen Zustandsgeber 54 sowie den Stellwegsermittler 40. Der Zustandsgeber 54 übergibt aktuelle Zustandscharakterisierungen 64 bzw. 64a des Projektionsobjektivs 22 an den Stellwegsermittler 40, welcher daraus einen Stellwegbefehl 50 erzeugt. Der Stellwegbefehl 50 umfasst Stellwege x_i, im gezeigten Fall die Stellwege x₁ bis x₆. Die Stellwege x₁ bis x₆ dienen der Steuerung der Manipulatoren M1 bis M6 entlang der diesen zugeordneten Manipulator-Freiheitsgraden, wie nachstehend näher beschrieben.
• Wie bereits erwähnt, umfasst der vom Stellwegsermittler 40 erzeugte Stellwegbefehl 50 von den Manipulatoren M1 bis M6 auszuführende Veränderungen in Form von Stellwegen x_i entsprechender Zustandsgrößen der zugehörigen optischen Elemente. Dabei wird zwischen einer Betriebsjustage und einer Wartungsjustage unterschieden. Bei der Betriebsjustage werden lediglich die Einstellungen der vollaktiven Manipulatoren M1 bis M4 optimiert, während bei der Wartungsjustage die Einstellungen aller Manipulatoren, d. h. sowohl der vollaktiven Manipulatoren M1 bis M4 als auch der semiaktiven Manipulatoren M5 und M6 optimiert. Die ermittelten Stellwege x_i werden den einzelnen Manipulatoren M1 bis M6 über Stellwegsignale übermittelt und geben diesen jeweilige auszuführende Korrekturstellwege vor. Bei der Betriebsjustage sind die Stellwege x₅ und x₆ nicht vom Stellwegbefehl 50 umfasst bzw. weisen den Wert Null auf. Die Korrekturstellwege definieren entsprechende Verlagerungen der zugeordneten optischen Elemente zur Korrektur aufgetretener bzw. erwarteter Wellenfrontfehler des Projektionsobjektivs 22.
• Zur Ermittlung der Stellwege x_i erhält der Stellwegsermittler 40 vom Zustandsgeber 54 jeweils aktualisierte Zustandscharakterisierungen in Gestalt von Aberrationsparametern des Projektionsobjektivs 22. Die jeweils aktualisierten Zustandscharakterisierungen sind im Fall der Betriebsjustage in der Regel extrapolierte Zustandscharakterisierungen 64a und im Fall der Wartungsjustage gemessene Zustandscharakterisierungen 64.
• Bei der Betriebsjustage erzeugt der Stellwegsermittler 40 gemäß einer Ausführungsform in Zeiträumen von weniger als einer Sekunde aktualisierte Stellwege x_i. Beispielsweise können die Stellwege x_i in Zeiträumen von weniger als 200 Millisekunden und damit in Echtzeit aktualisiert werden. Eine in weniger als einer Sekunde erfolgende Aktualisierung der Stellwege ermöglicht es beispielsweise, die Manipulatoren nach jeder Feldbelichtung nachzujustieren.
• Die von der Zustandscharakterisierung 64 bzw. 64a umfassten Aberrationsparameter können beispielsweise die Wellenfront charakterisierende Zernike-Koeffizienten beinhalten. In der vorliegenden Anmeldung werden, wie beispielsweise in den Abschnitten [0125] bis [0129] von US 2013/0188246 A1 beschrieben, die aus z. B. Kapitel 13.2.3 des Lehrbuchs „Optical Shop Testing", 2nd Edition (1992) von Daniel Malacara, Hrsg. John Wiley & Sons, Inc. bekannten Zernikefunktionen Z n / m gemäß der sogenannten Fringe-Sortierung mit Z_j bezeichnet werden, wobei dann c_j die den jeweiligen Zernike-Polynomen (auch „Zernike-Funktionen” bezeichnet) zugeordnete Zernike-Koeffizienten sind. Die Fringe-Sortierung ist beispielsweise in Tabelle 20-2 auf Seite 215 des „Handbook of Optical Systems", Vol. 2 von H. Gross, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim veranschaulicht. Eine Wellenfrontabweichung W(ρ, ϕ) an einem Punkt in der Bildebene des Projektionsobjektivs wird in Abhängigkeit von den Polarkoordinaten (ρ, ϕ) in der Pupillenebene wie folgt entwickelt:

  
• Während die Zernike-Polynome mit Z_j, d. h. mit tiefergestelltem Index j, bezeichnet werden, werden im Rahmen dieser Anmeldung die Zernike-Koeffizienten c_j, wie in der Fachwelt üblich, mit Zj, d. h. mit normal gestelltem Index, wie beispielsweise Z5 und Z6 für Astigmatismus, bezeichnet.
• Gemäß einer Ausführungsform weist der Zustandsgeber 54 einen Speicher 56 sowie eine Simulationseinrichtung 58 auf. Im Speicher 56 werden Zustandscharakterisierungen 64 in Gestalt von Aberrationsparametern abgespeichert, die mittels einer Wellenfrontmessung an dem Projektionsobjektiv 22 ermittelt worden sind. Diese Messergebnisse können mittels einer externen Wellenfrontmessvorrichtung erhoben werden. Alternativ können die Zustandscharakterisierungen 64 aber auch von einer in der Substratverschiebebühne 26 integrierten Wellenfrontmesseinrichtung 52 gemessen werden. Eine derartige Messung kann etwa regelmäßig nach jeder Belichtung eines Wafers oder jeweils nach Belichtung eines kompletten Wafersatzes erfolgen. Alternativ kann anstatt einer Messung auch eine Simulation oder eine Kombination aus Simulation und reduzierter Messung vorgenommen werden.
• Zum Zweck der Wartungsjustage wird die Zustandscharakterisierung direkt an den Stellwegsermittler 40 weitergegeben. Im Rahmen der Betriebsjustage hingegen werden die im Speicher 56 abgelegten Messwerte der Zustandscharakterisierung 64 in Gestalt von Aberrationsparametern von der Simulationseinrichtung 58 an jeweilige aktualisierte Verhältnisse während des Belichtungsvorganges angepasst. Gemäß einer Ausführungsvariante wird der Simulationseinrichtung 58 dazu regelmäßig von der zentralen Steuerungseinrichtung 30 die aktuelle Bestrahlungsintensität 62 übermittelt.
• Die Simulationseinrichtung 58 berechnet daraus unter Zugrundelegung der jeweiligen Beleuchtungsmodusangabe 36 und/oder der jeweiligen Maskenstrukturangabe 38 aufgrund von Linsenaufheizung bewirkte Änderungen in den Aberrationsparametern. Weiterhin erhält die Simulationseinrichtung laufend Messwerte eines den Umgebungsdruck der Projektionsbelichtungsanlage 10 überwachenden Drucksensors 60. Auswirkungen von Veränderungen im Umgebungsdruck auf die Aberrationsparameter werden von der Simulationseinrichtung 58 berücksichtigt.
• Die Funktionsweise des Stellwegsermittlers 40 ist in 2 für den Fall der Betriebsjustage und in 3 für den Fall der Wartungsjustage veranschaulicht. Bezugnehmend auf 2 wird nachstehend zunächst die Funktionsweise der im Rahmen der Betriebsjustage in kurzen Zeitabständen ausgeführten Optimierung erläutert. Die Optimierung erfolgt jeweils zweistufig. In der in 2 mit „I” gekennzeichneten ersten Optimierungsstufe wird mittels eines ersten Optimierungsalgorithmusses 70 aus der vom Zustandsgeber 54 bereitgestellten Zustandscharakterisierung, und zwar unmittelbar nach einer Wellenfrontmessung zunächst aus der gemessenen Zustandscharakterisierung 64 und daraufhin jeweils aus der extrapolierten Zustandscharakterisierung 64a, ein genäherter Stellwegbefehl 74 ermittelt.
• Der erste Optimierungsalgorithmus 70 dient der Optimierung einer Gütefunktion 72, auch Meritfunktion oder Zielfunktion genannt. Gemäß einer Ausführungsform lautet das hierbei gelöste Optimierungsproblem wie folgt: min(∥Mx – b∥ 2 / 2 + ∥Gx∥ 2 / 2) (2)
• Die dabei minimierte Gütefunktion ∥Mx – b∥ 2 / 2 + ∥GX∥ 2 / 2 ist eine Tikhonov-regularisierte Gütefunktion und enthält ∥Mx – b∥ 2 / 2 als Hauptterm und ∥GX∥ 2 / 2 als sogenannten Bestrafungsterm. Hierbei bezeichnet ∥ ∥₂ die Euklidische Norm. Wie bereits vorstehend erwähnt, sind Optimierungsalgorithmen, die auf Tikhonov-Regularisierung beruhen, zeitoptimiert, d. h. sie liefern im Vergleich zu herkömmlichen Optimierungsalgorithmen schnelle Optimierergebnisse. Die Stellwege des vom Optimierungsalgorithmus 70 zu generierenden genäherten Stellwegbefehls 74 sind mit einem Stellwegvektor x beschrieben, dessen Vektorkomponenten in der vorliegenden Ausführungsform die den vollaktiven Manipulatoren M1 bis M4 gemäß 1 zugeordneten Stellwegseinstellungen x₁ bis x₄ sind. Die aktuelle Zustandscharakterisierung 64 bzw. 64a wird mit einem Zustandsvektor b beschrieben. Die Sensitivitäten der Manipulatoren M_i, vorliegend der Manipulatoren M1 bis M4, in Bezug auf deren Freiheitsgrade bei einer Zustandsveränderung werden gemäß einer Ausführungsvariante mittels einer Sensitivitätsmatrix M beschrieben. Dabei beschreibt die Sensitivitätsmatrix M den Zusammenhang zwischen einer Verstellung des Manipulators M_i um einen Standard-Stellweg x_i ⁰ und einer daraus resultierenden Veränderung des Zustandsvektors b des Projektionsobjektivs 22.
• Die im Bestrafungsterm enthaltene Gewichtsmatrix G enthält für jede der Stellwegseinstellungen x_i Gewichtungsparameter, welche dazu dienen, während der Ausführung des Optimierungsalgorithmusses 70 einer Abweichung der Stellwegseinstellung x_i des betreffenden Stellwegs von einer Grundeinstellung entgegenzuwirken. Allgemein ausgedrückt, wird diese Entgegenwirkung durch die Gewichtsmatrix G bewirkt, indem bei einer zunehmenden Abweichung der Stellwegseinstellung x_i eines Stellwegs von dessen Grundeinstellung der Wert des Bestrafungsterm sukzessive anwächst. Die Verwendung einer derartigen Gewichtsmatrix G führt ohne weitere Maßnahmen zu „weichen Grenzwerten” für die betreffenden Stellwegseinstellungen x_i. Die Gewichtsmatrix G wirkt nämlich wie Gummibänder auf die von den Manipulatoren M_i einzunehmenden Stellwegseinstellungen, welche eine übermäßige Abweichung von deren Ausgangs- oder Grundeinstellungen verhindern, jedoch keine starren Grenzen für die Abweichung vorgeben. Bezüglich der grundsätzlichen Konfiguration einer derartigen Gewichtsmatrix G wird auf die in der Druckschrift WO 2010/034674 A1 , insbesondere den Seiten 42 und 43 der Druckschrift, im Zusammenhang mit der Beschreibung einer Tikhonov-Regularisierung gemachten Angaben verwiesen.
• Die Gewichtsmatrix G ist auf eine vorgegebene Standardwinkelverteilung der Belichtungsstrahlung 14 beim Eintritt in das Projektionsobjektiv 22 eingestellt, d. h. die der Gewichtsmatrix G zugrundeliegende Winkelverteilung erfolgt unabhängig von der aktuellen anwendungsspezifischen Strukturinformation 32 und bleibt vorzugsweise von Optimierung zu Optimierung unverändert. Ein Nachoptimieren der in der Gewichtsmatrix G enthaltenen Gewichtungsparameter, im Rahmen dieser Anmeldung auch Gewichtungsparameter der Tikhonov-Regularisierung bezeichnet, auf Grundlage der aktuellen anwendungsspezifischen Strukturinformation 32 ist daher nicht notwendig. Damit kann die erste Optimierungsstufe vollautomatisch in hoher Geschwindigkeit ablaufen. Als Ergebnis liefert die erste Optimierungsstufe den genäherten Stellwegbefehl 74, welcher Näherungen der Stellwegseinstellungen x₁ bis x₄ umfasst.
• In der in 2 mit „II” bezeichneten zweiten Optimierungsstufe wird mittels eines zweiten Optimierungsalgorithmusses 76, ausgehend vom genäherten Stellwegbefehl 74, der finale Stellwegbefehl 50a ermittelt, welcher dann als Stellwegbefehl 50 zur Ansteuerung der Manipulatoren M1 bis M4 gemäß 1 im Rahmen der Betriebsjustage verwendet wird. Der zweite Optimierungsalgorithmus 76 dient der Minimierung einer Gütefunktion 78, welche sich in der vorliegenden Ausführungsform im grundlegenden Aufbau nicht von der Gütefunktion 72 unterscheidet, d. h. sie ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls eine Tikhonov-regularisierte Gütefunktion. Die Gütefunktion 78 unterscheidet sich jedoch in der Wahl der in der Gewichtsmatrix G enthaltenen Gewichtungsparameter insofern als die Gewichtungsparameter in der Gütefunktion 78 gegenüber der Gütefunktion 72 robuster gewählt sind, d. h. sie weisen vergleichsweise hohe Werte auf, welche lediglich geringere Auslenkungen der zugeordneten Manipulatorfreiheitsgrade zulassen.
• Der zweite Optimierungsalgorithmus 76 ist gezielt darauf ausgelegt, den in der ersten Optimierungsstufe ermittelten genäherten Stellwegbefehl 74 an die durch die anwendungsspezifische Strukturinformation 32 definierte, aktuell vorliegende Winkelverteilung der Belichtungsstrahlung 14 beim Eintritt in das Projektionsobjektiv 22 anzupassen. Mit anderen Worten ist die zweite Optimierungsstufe gezielt zur Berücksichtigung der anwendungsspezifischen Stukturinformation 32 konfiguriert. Dies erfolgt in der vorliegenden Ausführungsform der Gütefunktion 78 durch gezielte Wahl der Gewichtungsparameter in der Gewichtungsmatrix G, des Stellwegvektors x sowie des Zustandsvektors b.
• So wird eine Erkenntnis, dass eine veränderte Winkelverteilung in der Belichtungsstrahlung 14 hauptsächlich Overlayfehler beeinflusst, dahingehend genutzt, dass dem in der zweiten Optimierungsstufe verwendeten Stellwegvektor x lediglich die den Manipulatoren M3 und M4 zugeordneten Stellwegseinstellungen x₃ und x₄ zugewiesen werden. Damit werden in der zweiten Optimierungsstufe lediglich die Overlay-Freiheitsgrade des Manipulatorsystems optimiert. Daran angepasst umfasst der in der zweiten Optimierungsstufe verwendete Zustandsvektor b gezielt Overlay-Fehler des Projektionsobjektivs 22 charakterisierende Zernike-Koeffizienten, wie etwa die Zernike-Koeffizienten Z2, Z3, Z7 und Z8. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Zustandsvektor b den feldaufgelösten Overlay-Aberrationsparameter Z2_3 (Feldverlauf dritter Ordnung des Zernikekoeffizienten Z2) sowie Feldverläufe höherer Ordnungen des Zernikekoeffizienten Z2 und weiterhin den feldaufgelösten Overlay-Aberrationsparameter Z3_4 (Feldverlauf vierter Ordnung des Zernikekoeffizienten Z3) sowie Feldverläufe höherer Ordnungen des Zernikekoeffizienten Z3. Unter der Ordnung des Feldverlaufs wird in diesem Zusammenhang die radiale Ordnung des Feldverlaufs verstanden.
• Aufgrund der robust gewählten Gewichtungsparameter der Gewichtungsmatrix G ist ein Nachoptimieren der Gewichtungsparameter nicht notwendig und die zweite Optimierungsstufe kann ebenfalls vollautomatisch in hoher Geschwindigkeit ablaufen. Als Optierungsalgorithmus 76 der zweiten Optimierungsstufe kann anstatt des vorstehend beschriebenen Optimierungsalgorithmusses in Tikhonov-Regularisierung auch ein anderer Optimierungsalgorithmus, etwa ein sogenannter „Grundlagen”-Optimierungsalgorithmus” mit externen Nebenbedingungen, Verwendung finden.
• Bezugnehmend auf 3 wird im Folgenden die Funktionsweise der im Rahmen der Wartungsjustage ausgeführten Optimierung erläutert. Die vollständige Wartungsjustage, auch Standard-Setup bezeichnet, wird üblicherweise in Abständen von mehr als einer Woche, z. B. einmal im Monat, ausgeführt. Bei der Wartungsjustage werden sämtliche Manipulatoren des Projektionsobjektivs 22, also neben den vollaktiven Manipulatoren M1 bis M4 auch die der Reichweitenerweiterung des Manipulatorsystems dienenden semiaktiven Manipulatoren M5 und M6 einbezogen. Die in 3 veranschaulichte erfindungsgemäße Optimierung im Rahmen der Wartungsjustage erfolgt ebenfalls zweistufig.
• In der mit „I” gekennzeichneten ersten Optimierungsstufe wird mittels eines ersten Optimierungsalgorithmusses 80 aus der vom Zustandsgeber 54 bereitgestellten gemessenen Zustandscharakterisierung 64 ein genäherter Stellwegbefehl 84 ermittelt. Dies erfolgt beispielsweise durch Optimierung einer Gütefunktion 82 unter Berücksichtigung von externen Nebenbedingungen 90. Gemäß einer Ausführungsform lautet das hierbei gelöste Optimierungsproblem wie folgt: min∥Mx – b∥ 2 / 2 mit x_i ≤ spec_i (3)
• Hierbei bezeichnet spec_i die den jeweiligen Stellwegseinstellungen x_i zugewiesenen Nebenbedingungen. Der hierbei verwendete Stellwegvektor x umfasst als Vektorkomponenten die Stellwegseinstellungen sämtlicher Manipulator-Freiheitsgrade des Projektionsobjektivs 22, im vorliegenden Fall also die Stellwegseinstellungen x₁ bis x₆. Der ersten Optimierungsalgorithmus 80 der Wartungsjustage ist wie auch der erste Optimierungsalgorithmus 70 der Betriebsjustage auf eine vorgegebene Standardwinkelverteilung der Belichtungsstrahlung 14 beim Eintritt in das Projektionsobjektive 22 ausgelegt, d. h. die aktuelle anwendungsspezifische Strukturinformation 32 bleibt in der ersten Optimierungsstufe unberücksichtigt.
• Der erste Optimierungsalgorithmus 80 ist auf optimale Genauigkeit ausgelegt und daher in der Ausführung sehr zeitaufwendig. So kann die Ausführung der ersten Optimierungsstufe mehrere Stunden dauern. Als Ergebnis liefert die erste Optimierungsstufe im vorliegenden Fall den genäherten Stellwegbefehl 84, welcher Näherungen der Stellwegseinstellungen x₁ bis x₆ umfasst.
• Der Stellwegsermittler 40 umfasst einen Algorithmusgenerator 94, welcher dazu konfiguriert ist, auf Grundlage der die aktuell vorliegende Winkelverteilung der Belichtungsstrahlung 14 beim Eintritt in das Projektionsobjektiv 22 definierenden anwendungsspezifischen Strukturinformation 32 einen zweiten Optimierungsalgorithmus 86 zu generieren, welcher dazu dient aus dem genäherten Stellwegbefehl 84 den finalen Stellwegbefehls zu erzeugen.
• In der in 3 mit „II” bezeichneten zweiten Optimierungsstufe wird mittels des zweiten Optimierungsalgorithmusses 86, ausgehend vom genäherten Stellwegbefehl 84, der finale Stellwegbefehl 50b ermittelt, welcher dann als Stellwegbefehl 50 zur Ansteuerung der Manipulatoren M1 bis M4 gemäß 1 im Rahmen der Wartungsjustage verwendet wird. Der zweite Optimierungsalgorithmus 86 dient der Minimierung einer Gütefunktion 88, insbesondere unter Berücksichtigung von externen Nebenbedingungen 92. Die Anzahl der externen Nebenbedingungen 92 kann größer als 100, insbesondere größer als 1000 oder größer als 10000 sein. Weiterhin beinhaltet die Gütefunktion 88 gemäß einer Ausführungsform auch implizite Nebenbedingungen. Die Gütefunktion 88 lautet gemäß einer Ausführungsvariante wie folgt: ∥Mx – b∥ 2 / 2 + H_f + H_ovl + H_rms + H_bf (4)
• Hierbei bezeichnet H_f einen Term der Gütefunktion 88, welcher eine Nebenbedingung bzgl. sogenannter Fading-Aberrationen enthält. Unter einer Fading-Aberration ist eine Angabe zu verstehen, wie sich ein Bildfehler in Scanrichtung einer Projektionsbelichtungsanlage, d. h. in Richtung der Relativbewegung zwischen Maske und Wafer, bei der Belichtung ändert. H_ovl beschreibt eine Nebenbedingung bzgl. Overlay-Fehler bzw. von Summenwerten von Overlay-Fehlern des Projektionsobjektivs 22. H_rms enthält gruppierte RMS-Werte der Zernike-Koeffizienten b_i als Nebenbedingung. Wie dem Fachmann bekannt ist, ist unter einem RMS-Wert von Koeffizienten die Wurzel aus der Summe der Quadrate der Koeffizienten zu verstehen. Weiterhin können in die Gütefunktion 88 gruppierte RMS-Werte sowie gewichtete Summen ausgewählter Zernike-Koeffizienten eingehen. H_bf beschreibt eine Nebenbedingung, welche Spezifikationen bzgl. Summenwerte sogenannter Fokuslagenfehler, auch BestFocus”-Summen bezeichnet, vorgibt. Wie bereits vorstehend erwähnt, ist ein Fokuslagenfehler eine Abweichung des Fokus der abzubildenden Maskenstrukturen von deren Sollfokusposition. Der hier maßgebliche Fokus wird oft auch als „bester Fokus” bezeichnet.
• Analog zum zweiten Optimieurungsalgorithmus 76 der Betriebsjustage ist der zweite Optimierungsalgorithmus 86 der Wartungsjustage gezielt darauf ausgelegt, den in der ersten Optimierungsstufe ermittelten genäherten Stellwegbefehl 74 an die durch die anwendungsspezifische Strukturinformation 32 definierte, aktuell vorliegende Winkelverteilung der Belichtungsstrahlung 14 beim Eintritt in das Projektionsobjektiv 22 anzupassen. Mit anderen Worten ist die zweite Optimierungsstufe gezielt zur Berücksichtigung der anwendungsspezifischen Strukturinformation 32 konfiguriert. Weiterhin soll im Rahmen der Wartungsjustage die zweite Optimierungsstufe im Vergleich zur ersten Optimierungsstufe erheblich schneller, insbesondere um mindestens den Faktor 5 bzw. 10 schneller ablaufen. So kann der Zeitraum zur Durchführung der zweiten Optimierungsstufe beispielsweise weniger als 1 Stunde, weniger als 10 Minuten, weniger als 1 Minute oder weniger als 1 Sekunde betragen.
• Um diese Vorgaben zu erreichen wird der in der zweiten Optimierungsstufe verwendete Stellwegvektor x auf die Freiheitsgrade der vollaktiven Manipulatoren beschränkt, im vorliegenden Fall also auf die den Stellwegseinstellungen x₁ bis x₄ zugeordneten Freiheitsgrade.
• Aufgrund des geringen Zeitbedarfs der zweiten Optimierungsstufe, kann für den Fall, in dem sich der „UseCase” im Produktionsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage 10 ändert, die zweite Optimierungsstufe auf Grundlage der geänderten anwendungsspezifischen Strukturinformation 32, jedoch weiterhin ausgehend von dem zuvor ermittelten genäherten Stellwegbefehl 84, wiederholt werden und der dabei ermittelte neue finale Stellwegvektor 50b dem weiteren Produktionsbetrieb zugrunde gelegt werden. Die abermalige Ausführung der zweiten Optimierungsstufe kann als „Schnell-Setup” bezeichnet werden, bei dem dann das Ergebnis des „Standard-Setups” an einen neuen „UseCase” angepasst wird.
• Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen, insoweit sie in den Rahmen der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen fallen, sowie Äquivalente vom Schutz der Ansprüche abgedeckt sein.
• Bezugszeichenliste

10

Projektionsbelichtungsanlage

12

Belichtungsstrahlungsquelle

14

Belichtungsstrahlung

16

Beleuchtungssystem

18

Maske

20

Maskenauswahlangabe

22

Projektionsobjektiv

24

Substrat

26

Substratverschiebebühne

28

Einlesevorrichtung

30

zentrale Steuerungseinrichtung

32

anwendungsspezifische Strukturinformation

34

Manipulatorsteuerung

36

Beleuchtungsmodusangabe

38

Maskenstrukturangabe

40

Stellwegsermittler

50

Stellwegbefehl

50a

finaler Stellwegbefehl

50b

finaler Stellwegbefehl

52

Wellenfrontmesseinrichtung

54

Zustandsgeber

56

Speicher

58

Simulationseinrichtung

60

Drucksensor

62

aktuelle Bestrahlungsintensität

64

gemessene Zustandscharakterisierung

64a

extrapolierte Zustandscharakterisierung

70

erster Optimierungsalgorithmus

72

Gütefuntion

74

genäherter Stellwegbefehl

76

zweiter Optierungsalgorithmus

78

Gütefunktion

80

erster Optimierungsalgorithmus

82

Gütefunktion

84

genäherter Stellwegbefehl

86

zweiter Optimierungsalgorithmus

88

Gütefunktion

90

Nebenbedingungen

92

Nebenbedingungen

94

Algorithmusgenerator

E1–E18

optische Elemente

M1–M6

Manipulatoren

b

Zustandsvektor

x

Stellwegvektor

G

Gewichtsmatrix

x₁–x₆

Stellwegseinstellungen

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• WO 2010/034674 A1 [0004, 0021, 0022, 0075]
• WO 2015/036002 A1 [0026]
• WO 2008/034636 A2 [0028]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• Kapitel 13.2.3 des Lehrbuchs „Optical Shop Testing”, 2nd Edition (1992) von Daniel Malacara, Hrsg. John Wiley & Sons, Inc. [0067]
• Tabelle 20-2 auf Seite 215 des „Handbook of Optical Systems”, Vol. 2 von H. Gross, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim [0067]

Claims (17)

1. Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie mit: einem Projektionsobjektiv (22) zum Abbilden von Maskenstrukturen mittels einer Belichtungsstrahlung (14) mit mindestens einem optischen Element (E1–E18) sowie mindestens einem Manipulator (M1–M6), einer Einlesevorrichtung (28) zum Einlesen einer anwendungsspezifischen Strukturinformation (32), welche mindestens eine Eigenschaft einer Winkelverteilung der Belichtungsstrahlung beim Eintritt in das Projektionsobjektiv definiert, sowie einem Stellwegsermittler (40) zur Ermittlung eines Stellwegbefehls (50), welcher eine vorzunehmende Veränderung einer optischen Wirkung des mindestens einen optischen Elements durch Manipulation einer Eigenschaft des optischen Elements mittels des mindestens einen Manipulators entlang eines Stellweges definiert, wobei der Stellwegsermittler dazu konfiguriert ist, den Stellwegbefehl in einer mindestens zweistufigen Optimierung zu ermitteln, wobei eine erste Stufe der Optimierung dazu konfiguriert ist, aus einer Zustandscharakterisierung (64, 64a) des Projektionsobjektivs mittels eines ersten Optimierungsalgorithmusses (70, 80), dem eine vorgegebene Standardwinkelverteilung der Belichtungsstrahlung beim Eintritt in das Projektionsobjektiv zugrunde liegt, eine Näherung (74, 84) des Stellwegbefehls zu ermitteln, und wobei eine zweite Stufe der Optimierung dazu konfiguriert ist, mittels eines zweiten Optimierungsalgorithmusses (76, 86) aus der Näherung (74, 84) des Stellwegbefehls unter Berücksichtigung der anwendungsspezifischen Strukturinformation (32) ein Optimierungsergebnis (50a, 50b) des Stellwegbefehls zu ermitteln.
2. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, bei der die anwendungsspezifische Strukturinformation (32) eine Angabe (36) bezüglich des bei der Abbildung der Maskenstrukturen verwendeten Beleuchtungsmodus und/oder eine Angabe (38) bezüglich eines Strukturtyps der Maskenstrukturen umfasst.
3. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der Stellwegbefehl (50) Stellwegseinstellungen (x₁–x₆) umfasst, die einer Vielzahl von Manipulator-Freiheitsgraden des mindestens einen Manipulators (M1–M6) zugeordnet sind, in der ersten Stufe der Optimierung diejenigen Stellwegseinstellungen als Optimierungsvariablen dienen, welche einer ersten Menge (x₁–x₄; x₁–x₆) der Manipulator-Freiheitsgrade zugeordnet sind, und in der zweiten Stufe der Optimierung diejenigen Stellwegseinstellungen als Optimierungsvariablen dienen, welche einer zweiten Menge (x₃–x₄; x₁–x₄) der Manipulator-Freiheitsgrade zugeordnet sind.
4. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 3, bei der die erste Menge (x₁–x₄; x₁–x₆) der Manipulator-Freiheitsgrade und die zweite Menge (x₃–x₄; x₁–x₄) der Manipulator-Freiheitsgrade disjunkt sind.
5. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 3 oder 4, bei der die zweite Menge (x₃–x₄) weniger Manipulator-Freiheitsgrade als die erste Menge (x₁–x₄) enthält.
6. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der die zweite Menge der Manipulator-Freiheitsgrade Overlay-Freiheitsgrade (x₃, x₄) des Projektionsobjektivs umfasst, welche derart ausgewählt sind, dass eine Manipulation mittels des mindestens einen Manipulators entlang eines der Overlay-Freiheitsgrade oder entlang einer Kombination mehrerer der Overlay-Freiheitsgrade eine Veränderung eines Overlay-Fehlers des Projektionsobjektivs (22) bewirkt.
7. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei welcher die Zustandscharakterisierung (64, 64a) des Projektionsobjektivs (22) die Abbildungsqualität des Projektionsobjektivs charakterisierende Aberrationsparameter umfasst und die zweite Stufe der Optimierung auf Grundlage einer Teilmenge der Aberrationsparameter erfolgt, deren Elemente jeweils einen Overlay-Fehler des Projektionsobjektivs betreffen.
8. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei welcher der erste Optimierungsalgorithmus (70) auf einer Gütefunktion in Tikhonov-Regularisierung beruht, welche mithilfe von Gewichtungsparametern beschriebene implizite Nebenbedingungen enthält, wobei die Werte der Gewichtungsparameter bei Ausführung des ersten Optimierungsalgorithmus unverändert belassen werden.
9. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei welcher der Stellwegsermittler (40) dazu konfiguriert ist, den Stellwegbefehl (50a) in weniger als einer Sekunde zu ermitteln.
10. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei welcher der Stellwegsermittler (40) dazu konfiguriert ist, die zweistufige Optimierung im Rahmen einer Wartungsjustage durchzuführen sowie die zweite Stufe der Optimierung, jeweils ausgehend von der Näherung (84) des Stellwegbefehls, für unterschiedliche anwendungsspezifische Strukturinformationen (32) auszuführen.
11. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 3, bei der jedem der Manipulator-Freiheitsgrade (x₁–x₆) eine voraussichtliche Lebensleistung zugewiesen ist, welche eine voraussichtliche Maximalanzahl von über die Lebensdauer des Projektionsobjektivs (22) vornehmbaren Stellwegsverstellungen entlang des betreffenden Manipulator-Freiheitsgrades (x₁–x₆) angibt, und die Manipulator-Freiheitsgrade mindestens einen teilaktiven Manipulator-Freiheitsgrad (x₅, x₆) und mindestens einen vollaktiven Manipulator-Freiheitsgrad (x₁–x₄) umfassen, wobei die Lebensleistung des vollaktiven Manipulator-Freiheitsgrades gegenüber des Lebensleistung der teilaktiven Manipulator-Freiheitsgrads (x₅, x₆) um mindestens einen Faktor 100 größer ist, und wobei der mindestens eine teilaktive Manipulator-Freiheitsgrad von der ersten Menge (x₁–x₆) der Manipulator-Freiheitsgrade umfasst und von der zweiten Menge (x₁–x₄) der Manipulator-Freiheitsgrade nicht umfasst ist.
12. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welche weiterhin einen Algorithmusgenerator (94) umfasst, welcher dazu konfiguriert ist, den zweiten Optimierungsalgorithmus (86) auf Grundlage der anwendungsspezifischen Strukturinformation (32) zu erzeugen.
13. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei der zweite Optimierungsalgorithmus (86) auf einer Gütefunktion (88) basiert, welche mindestens eine implizite Nebenbedingung (H_f, H_ovl, H_rms, H_bf) enthält.
14. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, bei welcher die mindestens eine implizite Nebenbedingung eine Grenze für einen lithographischen Bildfehler oder eine Kombination mehrerer lithographischer Bildfehler enthält, wobei ein lithographischer Bildfehler anhand mindestens eines lithographisch mittels des Projektionsobjektivs erzeugten Bildes der Maskenstrukturen bestimmbar ist.
15. Verfahren zum Steuern einer Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie mit einem Projektionsobjektiv (22) zum Abbilden von Maskenstrukturen, welches mindestens ein optisches Element (E1–E8) sowie mindestens einen Manipulator (M1–M6) umfasst, mit den Schritten: – Einlesen einer anwendungsspezifischen Strukturinformation (32), welche mindestens eine Eigenschaft einer Winkelverteilung der Belichtungsstrahlung beim Eintritt in das Projektionsobjektiv definiert, sowie – Ermitteln eines Stellwegbefehls (50), welcher eine vorzunehmende Veränderung einer optischen Wirkung des mindestens einen optischen Elements durch Manipulation einer Eigenschaft des optischen Elements mittels des mindestens einen Manipulators entlang eines Stellweges definiert, in einer mindestens zweistufigen Optimierung, wobei in einer ersten Stufe der Optimierung aus einer Zustandscharakterisierung (64, 64a) des Projektionsobjektivs mittels eines ersten Optimierungsalgorithmusses (70, 80), dem eine vorgegebene Standardwinkelverteilung der Belichtungsstrahlung beim Eintritt in das Projektionsobjektiv zugrunde liegt, eine Näherung (74, 84) des Stellwegbefehls ermittelt wird, sowie in einer zweiten Stufe der Optimierung mittels eines zweiten Optimierungsalgorithmusses (76, 86) aus der Näherung (74, 84) des Stellwegbefehls unter Berücksichtigung der anwendungsspezifischen Strukturinformation (32) ein Optimierungsergebnis (50a, 50b) des Stellwegbefehls ermittelt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die zweistufige Optimierung im Rahmen eines Standard-Setups in zeitlichen Abständen von mindestens einer Woche wiederholt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem vor einer Wiederholung der zweistufigen Optimierung die zweite Stufe der Optimierung mindestens einmal separat durchgeführt wird.

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