-
Die Erfindung betrifft ein optisches System für die Mikrolithografie, mit einem Projektionsobjektiv, das eine Mehrzahl an optischen Elementen aufweist, die entlang eines optischen Pfades zwischen einer Objektebene und einer Bildebene angeordnet sind, um ein in der Objektebene angeordnetes Muster eines Retikels mittels Projektionslicht auf einen in der Bildebene angeordneten Wafer in Abtastung des Wafers entlang seiner Oberfläche abzubilden, wobei das Projektionsobjektiv zumindest einen Manipulator aufweist, der dazu ausgelegt ist, bei Aktuierung des Manipulators eine optische Wellenfront des Projektionslichts in der Bildebene zu verändern, und mit einer Steuereinheit, die den zumindest einen Manipulator während der Abtastung steuert, und mit einer Recheneinheit.
-
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems für die Mikrolithografie, wobei das optische System ein Projektionsobjektiv aufweist, das eine Mehrzahl an optischen Elementen aufweist, die entlang eines optischen Pfades zwischen einer Objektebene und einer Bildebene angeordnet sind, mit den Schritten:
abtastendes Belichten des Wafers entlang seiner Oberfläche mit durch das Projektionsobjektiv hindurchgehendem Projektionslicht, um ein in der Objektebene angeordnetes Muster eines Retikels auf einen in der Bildebene angeordneten Wafer abzubilden,
Aktuieren zumindest eines Manipulators des Projektionsobjektivs während des Abtastens des Wafers mit dem Projektionslicht, um eine optische Wellenfront des Projektionslichts in der Bildebene zu verändern.
-
Ein optisches System sowie ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems sind aus
DE 10 2012 205 096 B3 bekannt.
-
Ein optisches System für die Mikrolithografie wird zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen verwendet. Dabei werden sogenannte Retikel verwendet, die ein Muster einer abzubildenden Struktur tragen. Das in der Objektebene angeordnete Muster wird mittels Projektionslicht beleuchtet und mittels des Projektionsobjektives in die Bildebene abgebildet, in der ein Substrat (Wafer) angeordnet ist, das mit einer strahlungsempfindlichen Schicht (beispielsweise Fotolack) beschichtet ist. Die Beleuchtung und Abbildung des Musters erfolgt üblicherweise in einem Scan-Verfahren (Abtastverfahren). Dazu erzeugt ein Beleuchtungssystem des optischen Systems ein reduziertes Beleuchtungsfeld in der Objektebene, wobei dies beispielsweise dadurch realisiert ist, dass das Retikel durch einen Beleuchtungsschlitz (Scanner-Schlitz) mit Projektionslicht beleuchtet wird.
-
Im Wege der Miniaturisierung der Strukturgrößen der herzustellenden Halbleiterbauelemente bzw. im Wege der Steigerung der Anzahl der auf einer Flächeneinheit integrierbaren Schaltungen werden an die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs immer höhere Anforderungen gestellt. Zur Gewährleistung einer möglichst präzisen Abbildung der immer kleiner werdenden Strukturen des Retikels auf den Wafer wird daher ein Projektionsobjektiv mit möglichst geringen Wellenfrontaberrationen benötigt. Bei den Abbildungsfehlern kann es sich sowohl um produktionsbedinge immanente Abbildungsfehler des Projektionsobjektivs handeln, als auch um erst während des Betriebs des Projektionsobjektivs auftretende Abbildungsfehler. Beispielsweise können sich die optischen Eigenschaften der optischen Elemente des Projektionsobjektivs aufgrund der Beaufschlagung mit sehr kurzwelligem Projektionslicht, insbesondere im ultravioletten (UV), vakuumultravioletten (VUV) oder extremultravioletten (EUV) Spektralbereich, und der damit einhergehenden Aufheizung ändern, wodurch Abbildungsfehler hervorgerufen werden. Abbildungsfehler, die im Betrieb des optischen Systems auf Erwärmung optischer Elemente beruhen, haben einen variierenden zeitlichen Verlauf.
-
Weitere Abbildungsfehler beruhen beispielsweise auf fehlerhaften Oberflächen, insbesondere Oberflächenrauigkeiten des Retikels und/oder des Wafers. Durch ungleichmäßige Verläufe der Oberflächenprofile von Retikel und/oder Wafer kommt es zu bereichsweisen Ablagen des Retikels von der „idealen“ Objektebene bzw. zu bereichsweisen Ablagen des Wafers von der „idealen“ Bildebene und damit zu Fokusfehlern. Die „ideale“ Objektebene bzw. die „ideale“ Bildebene sind die Objektebene bzw. die Bildebene, auf die das Projektionsobjektiv idealerweise abgestimmt ist. Durch das Retikel und/oder den Wafer verursachte Abbildungsfehler treten von Retikel zu Retikel bzw. Wafer zu Wafer in unterschiedlicher Form und Stärke auf, können jedoch auch während des Abtastens desselben Retikels und/oder Wafers von Abschnitt zu Abschnitt (ein solcher Abschnitt wird auch als Die bezeichnet) des Retikels und/oder des Wafers variieren.
-
Um Wellenfrontaberrationen während des Betriebs des optischen Systems zu begegnen, werden Projektionsobjektive mit Manipulatoren ausgestattet, die es ermöglichen, Wellenfrontaberrationen durch Zustandsveränderung einzelner optischer Elemente des Projektionsobjektivs zu korrigieren. Beispiele für eine derartige Zustandsveränderung sind eine Lageänderung in einem oder mehreren der sechs Starrkörperfreiheitsgrade des dem Manipulator zugeordneten optischen Elements, eine Beaufschlagung eines optischen Elements mit Wärme oder Kälte und/oder eine Deformation einzelner optischer Element. Je nach Ausgestaltung des Manipulators wird durch dessen Aktuierung die optische Wellenfront des Projektionslichts in der Bildebene verändert, um einer Wellenfrontaberration zu begegnen, um eine bestmögliche Abbildung des Musters des Retikels auf den Wafer zu erreichen.
-
In dem oben genannten Dokument
DE 10 2012 205 096 B3 wird vorgeschlagen, die zur Korrektur der Aberrationscharakteristik auszuführenden Manipulatorveränderungen mittels eines stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmusses zu berechnen. Unter „Stellweg“ wird in jenem Dokument eine mittels Manipulator-Aktuierung erfolgende Veränderung einer Zustandsgröße eines optischen Elements entlang des Stellwegs zum Zweck der Veränderung seiner optischen Wirkung verstanden. Die Veränderung der Zustandsgröße kann dabei beispielsweise in einer Verlagerung des optischen Elements in eine spezielle Richtung, aber auch beispielsweise in einer, insbesondere lokalen oder flächigen, Beaufschlagung des optischen Elements mit Wärme, Kälte, Kräften, Licht einer bestimmten Wellenlänge oder Strömen bestehen. Im Fall einer Lageänderung durch Translation im Raum ist der Stellweg ein Pfad im dreidimensionalen Raum. Im Falle einer Beaufschlagung des optischen Elements mit Wärme und/oder Kälte kann ein Stellweg etwa durch eine Zeitfolge von nacheinander eingenommenen Temperaturzuständen definiert sein.
-
Der in dem genannten Dokument angegebene Stellweg ist jedoch nur durch den Unterschied der Zustandsgröße des manipulierten optischen Elements zwischen dem Endpunkt des Stellwegs und dem Anfangspunkt des Stellwegs gegeben. Damit wird jedoch keine Korrektur von Einflüssen, die auf der Zeitskala innerhalb des Abtastens eines Wafers oder gar innerhalb eines Dies eines Wafers ermöglicht. Ebenso wenig ermöglicht das im Stand der Technik offenbarte optische System eine waferspezifische oder gar waferpositionsspezifische Korrektur von Abbildungsfehlern, die sich auf sehr kurzer Zeitskala beim Abtasten eines Wafers einstellen.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein optisches System und ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems der eingangs genannten Arten dahingehend weiterzubilden, dass Abbildungsfehlerkorrekturen mit noch höherer Präzision durchgeführt werden können.
-
Hinsichtlich des eingangs genannten optischen Systems wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Recheneinheit eine Stellwegkurve des Manipulators in Abhängigkeit eines zeitlichen Verlaufs eines auftretenden Abbildungsfehlers und/oder eines Verlaufs eines Oberflächenprofils des Wafers und/oder Retikels berechnet, und die Steuereinheit den Manipulator während des Abtastens des Wafers gemäß der Stellwegkurve aktuiert.
-
Hinsichtlich des eingangs genannten Verfahrens zum Betreiben eines optischen Systems wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch Berechnen einer Stellwegkurve für den zumindest einen Manipulator in Abhängigkeit eines zeitlichen Verlaufs eines Abbildungsfehlers und/oder eines Verlaufs eines Oberflächenprofils des Wafers und/oder Retikels, und Aktuieren des zumindest eines Manipulators gemäß der Stellwegkurve während des Abtastens des Wafers gelöst.
-
Im Unterschied zum Stand der Technik wird gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur ein Stellweg des Manipulators berechnet, der durch Anfang und Ende der Zustandsänderung des Manipulators gegeben ist, sondern eine Stellwegkurve des Manipulators, die auch alle zwischen Anfang und Ende liegenden Zustandsänderungen des Manipulators zeitaufgelöst beinhaltet. Für den Beispielfall, dass der Manipulator ein lageverstellbares optisches Element aufweist, bedeutet dies, dass nicht nur der Pfad der Verlagerung des optischen Elements im Raum berechnet wird, sondern zusätzlich der zeitliche Verlauf des Pfades, mit anderen Worten die Bahnkurve des optischen Elements während des Abtastens des Wafers und/oder Retikels. Die zeitliche Komponente, die der Stellwegkurve immanent ist, führt nun vorteilhafterweise dazu, dass Abbildungsfehler bzw. Störungen, die auf der Zeitskala innerhalb des Abtastens eines Wafers oder gar innerhalb eines Dies des Wafers auftreten, durch Aktuieren des Manipulators gemäß der berechneten Stellwegkurve wesentlich genauer korrigiert werden können. Insbesondere ist es möglich, die durch den Manipulator bewirkten Manipulationen der Wellenfront individuell an den Verlauf des Oberflächenprofils des jeweiligen Wafers und/oder Retikels anzupassen. Mit anderen Worten wird die Stellwegkurve bevorzugt waferspezifisch oder sogar waferpositionsspezifisch bzw. retikelspezifisch/retikelpositionsspezifisch berechnet. Das erfindungsgemäße optische System ist somit hinsichtlich seiner Korrekturmöglichkeiten und damit hinsichtlich seiner Abbildungspräzision verbessert.
-
Unter einer „Stellwegkurve“ ist der zeitliche (zeitaufgelöste) Verlauf der Zustandsänderung des Manipulators zu verstehen. Je nach Art des Manipulators kann die Stellwegkurve verschiedene Bedeutungen haben. Im Fall, dass der Manipulator ein bewegliches optisches Element aufweist, handelt es sich bei der Stellwegkurve um den zeitlichen Verlauf der Lageänderung des optischen Elements. Eine Lageänderung kann dabei auch in einem Verkippen und/oder Drehen des optischen Elements bestehen. Im Fall, dass der Manipulator ein optisches Element aufweist, das mit Verformungskräften beaufschlagbar ist, bedeutet die Stellwegkurve den zeitlichen Verlauf der Beaufschlagung des optischen Elements mit Verformungskräften. Im Fall, dass der Manipulator ein optisches Element aufweist, das mit Wärme oder Kälte beaufschlagbar ist, bedeutet die Stellwegkurve den zeitlichen Verlauf der Temperaturänderung des optischen Elements.
-
Störungen der Wellenfront können auf einer kurzen Zeitskala während des Abtastvorgangs auftreten, wie beispielsweise die beim Abtasten des Retikels mit Projektionslicht auftretenden bereichsweisen Temperaturänderungen des Retikels. Störungen der Wellenfront auf vergleichsweise längerer Zeitskala treten beispielsweise im Betrieb des optischen Systems durch Erwärmung einzelner optischer Elemente des Projektionsobjektivs oder anderer optischer Elemente des optischen Systems auf. Auftretende Störungen können auch in Druckschwankungen während des Betriebs des optischen Systems bestehen. Der Verlauf des Oberflächenprofils des jeweiligen Wafers, auch als Wafertopologie bezeichnet, lässt sich in Bezug auf das Abtasten des Wafers als zeitlicher, meist sehr unregelmäßiger Verlauf einer Störung auffassen, wenn das Projektionslicht während des Belichtungsvorganges die Oberfläche des Wafers abfährt.
-
Durch die Berechnung von individuellen, insbesondere waferspezifischen oder gar waferpositionsspezifischen Stellwegkurven, darf andererseits der Durchsatz des optischen Systems, das heißt die Belichtungsrate nicht beeinträchtigt werden. Die Berechnung der individuellen Stellwegkurven sollte daher so schnell wie möglich erfolgen.
-
Daher ist in einer bevorzugten Ausgestaltung des optischen Systems vorgesehen, dass in der Recheneinheit aus Elementarfunktionen Elementarstellwegkurven und deren optische Wirkungen auf die Wellenfront berechnet werden oder abgespeichert sind, und dass die Recheneinheit durch Überlagerung der Elementarstellwegkurven die Stellwegkurve berechnet.
-
Eine entsprechende Ausgestaltung des Verfahrens sieht entsprechend ein Berechnen von Elementarstellwegen aus Elementarfunktionen und deren optische Wirkungen auf die Wellenfront und Berechnen der Stellwegkurve durch Überlagern der Elementarstellwege vor.
-
In dieser Ausgestaltung werden somit Elementarfunktionen bereitgestellt, die in der Recheneinheit abgespeichert sein können, wobei für diese Elementarfunktionen jeweils ein Elementarstellweg erzeugt wird. Diese Elementarstellwege sowie deren optische Wirkungen auf die Wellenfront werden für verschiedene Basislastfälle, das heißt typischerweise im Betrieb des optischen Systems auftretende Abbildungsfehler, berechnet. Aus den Elementarstellwegen werden dann durch Überlagern der Elementarstellwege die jeweiligen Stellwegkurven des oder der Manipulatoren für den spezifischen Lastfall berechnet. Bei der Überlagerung der Elementarstellwege wird dann insbesondere der zeitliche Verlauf eines Abbildungsfehlers und/oder die Oberflächentopologie des Wafers und/oder des Retikels berücksichtigt, um eine wafer- oder sogar waferpositionspezifische bzw. retikel- oder retikelpositionsspezifische Stellwegkurve zu ermitteln. Durch Berechnen der Stellwegkurven durch Überlagern von Elementarstellwegen wird der Rechenaufwand gering gehalten, so dass der Belichtungsdurchsatz des optischen Systems gegenüber dem Stand der Technik nicht beeinträchtigt wird.
-
Die vorstehend genannten Elementarfunktionen sind vorzugsweise Legendrepolynome, trigonometrische Polynome und/oder B-Splines sein. Solche Elementarfunktionen sind bereits gut an die typischen Basislastfälle angepasst.
-
Weiterhin bevorzugt werden die Elementarstellwegkurven und deren optische Wirkungen auf die Wellenfront so berechnet, dass jede optische Wirkung aus einer Mehrzahl von einzelnen optischen Wirkungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten besteht, wobei weiter vorzugsweise jede einzelne optische Wirkung aus Wellenfrontentwicklungen, insbesondere nach Zernike-Polynomen, an einer Mehrzahl von Feldpunkten besteht.
-
In dieser Ausgestaltung kann somit bereits bei der Berechnung der Elementarstellwege und deren optischen Wirkungen ein zeitlicher Verlauf eines Abbildungsfehlers sowie dessen Ortsabhängigkeit in der Bildebene berücksichtigt werden.
-
Die Entwicklung nach Zernike-Polynomen hat den Vorteil, dass hier auf die typischen Charakterisierungen von Abbildungsfehlern zugegriffen werden kann, was den Aufwand bei der Stellwegkurvenberechnung weiter verringert.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Systems weist dieses eine Vermessungseinrichtung zum Vermessen des Oberflächenprofils des Wafers auf.
-
In einer entsprechenden Ausgestaltung des Verfahrens wird der Verlauf des Oberflächenprofils des Wafers vermessen und die Stellwegkurve anhand des gemessenen Verlaufs des Oberflächenprofils berechnet. Dabei werden weiter vorzugsweise aus dem gemessenen Verlauf des Oberflächenprofils des Wafers Fokusablagen berechnet, die dann in die Stellwegkurve eingehen. Mittels des gemäß der so berechneten Stellwegkurve aktuierten Manipulators wird dann beim Abtasten des Wafers dessen Oberfläche „optisch geglättet“.
-
Weiter vorzugsweise erfolgt das Vermessen des Wafers und Berechnen der Stellwegkurve während des Belichtens eines vorhergehenden Wafers.
-
Letztere Maßnahme hat den Vorteil der Vermeidung einer Unterbrechung des Betriebs des optischen Systems durch die Vermessung der Wafertopologie und das Berechnen der Stellwegkurve.
-
Wie bereits oben erwähnt, kann der zu korrigierende Abbildungsfehler durch Erwärmung von optischen Elementen des optischen Systems und/oder des Retikels verursacht sein, aber auch durch Druckschwankungen.
-
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des Systems weist der zumindest eine Manipulator zumindest ein bewegliches optisches Element auf, das gemäß der Stellwegkurve bewegt wird.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der zumindest eine Manipulator zumindest ein verformbares optisches Element auf, das gemäß der Stellwegkurve geformt wird.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der zumindest eine Manipulator zumindest ein optisches Element auf, dessen optische Eigenschaften durch Beaufschlagen mit Wärme, Kälte und/oder Licht veränderbar sind, wobei das optische Element gemäß der Stellwegkurve mit Wärme, Kälte und/oder Licht beaufschlagt wird.
-
Es versteht sich, dass das optische System eine Mehrzahl von Manipulatoren aufweisen kann, wobei für die einzelnen Manipulatoren jeweils Stellwegkurven berechnet und die einzelnen Manipulatoren gemäß den berechneten Stellwegkurven aktuiert werden.
-
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein optisches System für die Mikrolithografie;
-
2 ein Ausführungsbeispiel einer Stellwegkurve eines Manipulators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
-
3 eine Stellwegkurve eines Manipulators gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
-
4 eine Stellwegkurve eine Manipulators gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel;
-
5 eine Überlagerung der Stellwegkurven in 2 bis 4; und
-
6 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines Verfahrens zur Erzeugung von Stellwegkurven.
-
1 zeigt beispielhaft ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehenes optisches System für die Mikrolithografie. Das optische System 10 ist eine Projektionsbelichtungsanlage. Das optische System 10 wird zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen verwendet.
-
Das optische System 10 weist eine Lichtquelle 12 auf, die insbesondere ein Laser ist, und die elektromagnetische Strahlung mit einer Arbeitswellenlänge λ < 260 nm erzeugt. Die Arbeitswellenlänge λ beträgt beispielsweise 248 nm, 193 nm oder 157 nm. Arbeitswellenlängen λ von weniger als 100 nm sind ebenso möglich.
-
Die von der Lichtquelle 12 erzeugte elektromagnetische Strahlung wird nachfolgend auch als Projektionslicht bezeichnet.
-
Das optische System 10 weist weiterhin ein Beleuchtungssystem 14 auf, das das von der Lichtquelle 12 erzeugte Projektionslicht empfängt und austrittsseitig in einer Ebene 16, die nachfolgend auch als Objektebene bezeichnet wird, ein scharf begrenztes und homogen ausgeleuchtetes Beleuchtungsfeld erzeugt.
-
Weiter in Richtung des optischen Pfades des Projektionslichtes weist das optische System 10 ein Projektionsobjektiv 18 auf. Das Projektionsobjektiv 18 weist eine optische Anordnung 20 auf, die eine Mehrzahl an optischen Elementen 22, 24 aufweist. In der schematischen Darstellung in 1 sind nur zwei solcher optischer Elemente symbolisch gezeigt, wobei es sich versteht, dass in der Praxis die Anzahl an optischen Elementen deutlich höher ist. Des Weiteren sind die optischen Elemente 22, 24 in der Darstellung in 1 als Linsen gezeigt, jedoch versteht es sich ebenso, dass zumindest manche der optischen Elemente des Projektionsobjektivs 18 als Spiegel ausgebildet sein können.
-
Die Ebene 16, in der das Beleuchtungssystem 14 das oben genannte Beleuchtungsfeld erzeugt, ist gleichzeitig die Objektebene des Projektionsobjektivs 18. In der Objektebene 16 ist ein Retikel 26 angeordnet, das ein Muster aufweist, das von dem Beleuchtungssystem 14 beleuchtet wird. Das Retikel 26 ist mittels einer Halte- und Verfahreinrichtung 28 in einer ersten Richtung (y-Achse, siehe Koordinatensystem in 1) gemäß einem Doppelpfeil 30 senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung 32 des Projektionslichtes, die parallel zur z-Achse verläuft, verfahrbar. Beim Verfahren des Retikels 26 tastet das von dem Beleuchtungssystem 14 erzeugte Beleuchtungsfeld das Muster des Retikels 26 ab.
-
Mittels des Projektionsobjektivs 18 wird das Muster des Retikels 26, beispielsweise im Maßstab 1:4 verkleinert, auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht versehenes Substrat 34 abgebildet, das in einer Bildebene 36 angeordnet ist. Das Substrat 34 wird nachfolgend auch als Wafer bezeichnet. Der Wafer 34 ist auf einem Wafertisch 38 angeordnet, der mittels einer Halte- und Verfahreinrichtung 40 in Richtung der y-Achse, das heißt senkrecht zur Ausbreitungsrichtung 32 des Projektionslichts gemäß einem Doppelpfeil 42 verfahrbar ist.
-
Im sogenannten Abtast- bzw. Scanbetrieb des optischen Systems 10 werden das Retikel 26 und der Wafertisch 38 in Richtung der y-Achse gegenläufig verfahren.
-
Während der Abbildung des Musters des Retikels 26 können Abbildungsfehler auftreten, die einen zeitlichen Verlauf auf der Zeitskala des Abtastens des Wafers 34 als Ganzes oder auf der Zeitskala des Abtastens von Unterbereichen des Wafers 34, das heißt innerhalb des Abtastens sogenannter Dies, in die der Wafer 34 unterteilt ist, aufweisen können. Solche Abbildungsfehler können von Wafer zu Wafer bzw. von Retikel zu Retikel unterschiedliche zeitliche Verläufe aufweisen.
-
Um solchen Abbildungsfehlern zu begegnen, weist das Projektionsobjektiv 18 zumindest einen, im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Manipulatoren 44 und 46 auf. Die Manipulatoren 44 und 46 können je nach zu erzielender optischer Wirkung auf die Wellenfront des Projektionslichts in der Bildebene 36 in unterschiedlichen Ausführungsvarianten ausgestaltet sein.
-
Beispielsweise kann der Manipulator 44 ein optisches Element 48 aufweisen, das beweglich ist. Beispielhaft ist das optische Element 48 in Richtung eines Doppelpfeils 50 senkrecht zur Ausbreitungsrichtung 32 des Projektionslichts beweglich. Ebenso beispielhaft weist der Manipulator 46 ein optisches Element 52 auf, das ebenfalls beweglich ist, und zwar gemäß einem Doppelpfeil 49 in Richtung der Ausbreitungsrichtung 32 des Projektionslichtes.
-
Eine Oberfläche 54 des optischen Elementes 48 und eine Oberfläche 56 des optischen Elements 52 können dabei mit einer Asphärisierung versehen sein.
-
Andere Beispiele für Manipulatoren, die in dem Projektionsobjektiv 18 verwendet werden können, sind Manipulatoren, die bewegliche optische Elemente aufweisen, die gegenüber der Ausbreitungsrichtung 32 des Projektionslichts verkippbar sind, oder die drehbar sind. Weitere Beispiele für Manipulatoren sind solche, die eine Mehrzahl von optischen Elementen aufweisen, die relativ zueinander verfahrbar sind, wie beispielsweise sogenannte Alvarez-Manipulatoren. Weitere Beispiele für Manipulatoren sind solche, die zumindest ein verformbares optisches Element aufweisen, oder auch solche, die zumindest ein optisches Element aufweisen, dessen optische Eigenschaften durch Beaufschlagen mit Wärme, Kälte und/oder Licht veränderbar sind.
-
Die Position der Manipulatoren 44, 46 kann pupillen- und/oder feldnah sein, je nach zu erzielender optischer Wirkung der Manipulatoren 44, 46.
-
Zur Aktuierung des Manipulators 44, das heißt zum Bewegen des optischen Elements 48 gemäß dem Doppelpfeil 50, ist eine Steuereinheit 58 vorhanden, und zur Aktuierung des Manipulators 46, das heißt zum Verfahren des optischen Elements 52 gemäß dem Doppelpfeil 24, ist eine Steuereinheit 60 vorhanden.
-
Die Manipulatoren 44 und 46 werden im Betrieb des optischen Systems 10 gemäß Stellwegkurven aktuiert, die in Abhängigkeit des zeitlichen Verlaufs eines zu erwartenden Abbildungsfehlers (vorhersehbarer Abbildungsfehler) oder eines instantan auftretenden Abbildungsfehlers berechnet werden. Zu erwartende Abbildungsfehler können auch auf Fertigungsungenauigkeiten des Wafers und/oder Retikels, insbesondere Oberflächenrauigkeiten des Retikels und/oder Wafers beruhen, sofern die Topologie dieser Elemente bekannt ist, beispielsweise durch Vermessung.
-
Für die Berechnung der jeweiligen Stellwegkurven weist das optische System 10 eine Recheneinheit 62 auf, die die berechneten Stellwegkurven nach Berechnung an die Steuereinheiten 58 bzw. 60 gibt, die dann die Manipulatoren 44 bzw. 46 gemäß den berechneten Stellwegkurven aktuieren. Diese Aktuierung kann kontinuierlich oder in diskreten Zeitabständen erfolgen.
-
Im Fall, dass die Manipulatoren 44 bzw. 46 bewegliche optische Elemente 48, 52 aufweisen, ist die jeweilige berechnete Stellwegkurve eine Orts-Zeit-Kurve, wobei die Zeitskala durch den Abtastvorgang des Wafers 34 bzw. des Retikels 26 gegeben ist. In anderen Fällen, in denen ein Manipulator ein verformbares optisches Element aufweist, ist die Stellwegkurve beispielsweise eine Verformungskraft-Zeit-Kurve, im Fall eines thermischen Manipulators beispielsweise eine Temperatur-Zeit-Kurve.
-
2 bis 4 zeigen Beispiele für Stellwegkurven, beispielsweise des Manipulators 46. In den Diagrammen gemäß 2 bis 4 ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Bewegung des optischen Elementes 52 in beliebigen Einheiten aufgetragen.
-
2 zeigt eine exemplarische Stellwegkurve 51 des Manipulators 46, mit der ein zeitabhängiger Abbildungsfehler korrigiert wird, der durch das Aufwärmen bzw. Aufheizen des Retikels 26 während des Belichtungsvorganges korrigiert wird. Ein Abbildungsfehler, der durch das Aufheizen des Retikels 26 verursacht wird, kann ein vorausberechenbaren bzw. vorhersehbarer Abbildungsfehler sein. Die Stellwegkurve des Manipulators 46 gemäß 2 berücksichtigt nicht nur das Temperaturschwingungsverhalten des Retikels 26 im Dauerbetriebszustand, sondern auch das allmähliche Aufheizen des Retikels 26 zu Beginn der Inbetriebnahme des optischen Systems 10.
-
3 zeigt exemplarisch eine Stellwegkurve 53 für den Manipulator 46, mit der Abbildungsfehler korrigiert werden, die durch Erwärmung der optischen Elemente des Projektionsobjektivs 18 oder auch anderer optischer Elemente des optischen Systems 10, beispielsweise des Beleuchtungssystems 14, hervorgerufen werden.
-
4 zeigt exemplarisch eine Stellwegkurve 55 für den Manipulator 46, mit der Abbildungsfehler korrigiert werden, die während des Abtastens des Wafers durch Unebenheiten in der Oberfläche des Wafers hervorgerufen werden, das heißt die durch den Verlauf des Oberflächenprofils des gerade zu belichtenden Wafers hervorgerufen werden. Solche Oberflächenprofilverläufe bzw. Topologien der einzelnen Wafer können wie gezeigt einen sehr unregelmäßigen, auf der Zeitskala des Abtastens des Wafers mit Projektionslicht einen in kurzer Zeit stark veränderlichen Verlauf aufweisen.
-
Abbildungsfehler, die durch die Wafertopologie hervorgerufen werden, sind vorhersehbar bzw. vorausberechenbar, wenn die Wafertopologie bekannt ist. Daher weist das optische System 10 gemäß 1 weiterhin eine Vermessungseinrichtung 64 auf, mit der das Oberflächenprofil der zu belichtenden Wafer vorab vermessen wird, wie hier für einen Wafer 34a veranschaulicht ist. Die Ergebnisse der Vermessung der Wafertopologie werden dann an die Recheneinheit 32 weitergegeben, die anhand der vermessenen Wafertopologie waferspezifisch und sogar waferpositionsspezifisch die für die Korrektur des durch die Wafertopologie verursachten Abbildungsfehler erforderliche Stellwegkurve 55 des Manipulators 46 berechnet, wie sie in 4 beispielhaft gezeigt ist.
-
Die Vermessung des Wafers 34a erfolgt während der Belichtung des Wafers 34, und nach der Belichtung des Wafers 34 wird dann der Wafer 34a auf den Wafertisch 38 verbracht, um dann anschließend belichtet zu werden. Aus den vermessenen Wafertopologien werden Fokusablagen berechnet, die dann Grundlage der Berechnung der entsprechenden Stellwegkurven sind, um beim Belichten des entsprechenden Wafers 34 bzw. 34a das Abbildungsverhalten des Projektionsobjektivs 18 an die Wafertopologie durch entsprechendes Aktuieren des Manipulators 46 oder 44 anzupassen, um waferspezifisch eine optimale Abbildung zu erhalten.
-
5 zeigt eine Stellwegkurve 57, die eine Überlagerung der Stellwegkurven in 2 bis 4 ist. Bei Aktuierung des Manipulators 46 gemäß der Stellwegkurve 57 können die zuvor beschriebenen Abbildungsfehler gemeinsam korrigiert werden können, die durch die Aufheizung des Retikels, durch Erwärmung optischer Elemente im optischen System 10 und durch die Wafertopologie des aktuell belichteten Wafers hervorgerufen werden.
-
Es versteht sich, dass die einzelnen Stellwegkurven 51, 53, 55 gemäß 2 bis 4 auch einzeln ohne Überlagerung miteinander verschiedenen Manipulatoren einzeln zugewiesen werden können, um den gleichen Effekt der Korrektur dieser Abbildungsfehler zu erzielen.
-
Damit die jeweiligen individuellen Stellwegkurven möglichst in kürzester Zeit berechnet werden können, werden die Stellwegkurven in der Recheneinheit 62 aus Elementarstellwegkurven berechnet, die wiederum aus Elementarfunktionen berechnet werden. Aus den Elementarfunktionen werden die Elementarstellwegkurven und deren optische Wirkungen auf die Wellenfront berechnet. Die Elementarstellwegkurven können jedoch auch bereits in der Recheneinheit 62 abgespeichert sein, insbesondere wenn es sich um Elementarstellwegkurven zu vorhersehbaren Abbildungsfehlern handelt, die beispielsweise auf vorhersehbaren Erwärmungseffekten oder auf bestimmten Settings (Winkelverteilung des Projektionslichts in der Objektene, Größe und Form des Beleuchtungsfeldes in der Objektebene) des Beleuchtungssystems 14 beruhen.
-
Die vorstehend genannten Elementarfunktionen sind vorzugsweise Legendrepolynome, trigonometrische Polynome und/oder B-Splines.
-
Die optische Wirkung jeder Elementarstellwegkurve besteht dabei vorzugsweise aus einer Mehrzahl von einzelnen optischen Wirkungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten sowie aus Wellenfrontentwicklungen, insbesondere nach Zernike-Polynomen, an einer Mehrzahl von Feldpunkten in der Bildebene 36.
-
Bei einem Verfahren zum Betreiben des optischen Systems 10 wird das in der Objektebene 16 angeordnete Muster des Retikels 26 mit dem durch das Projektionsobjektiv 18 hindurchgehenden Projektionslicht in Abtastung des Wafers 34 auf diesen abgebildet. Während des abtastenden Belichtens des Wafers 34 wird der Manipulator 46 und/oder der Manipulator 44 aktuiert, um die optische Wellenfront des Projektionslichts in der Bildebene 36 zu verändern, um eine optimale Abbildungsqualität bei der Abbildung des Musters des Retikels 26 auf den Wafer 34 zu erhalten. Die Aktuierung des Manipulators 46 und/oder des Manipulators 44 erfolgt dabei auf der Grundlage einer jeweiligen berechneten Stellwegkurve in Abhängigkeit des zeitlichen Verlaufs eines Abbildungsfehlers und/oder des Verlaufs des Oberflächenprofils des aktuell zu belichtenden Wafers 34.
-
6 zeigt weitere Einzelheiten der Steuerung des optischen Systems 10 in Bezug auf die Korrektur von Abbildungsfehlern und der Berechnung von Stellwegkurven mittels der Recheneinheit 62.
-
Die Recheneinheit 62 weist einen Speicher 70 mit Randbedingungen auf. Die Randbedingungen sind durch den jeweiligen Belichtungsfall gegeben. Die Randbedingungen werden an eine Vorhersage- und Optimiereinheit 72 für vorhersehbare Effekte und an eine Vorhersage- und Optimiereinheit 74 für instantan auftretende Effekte während eines bestimmten Belichtungsvorgangs weitergegeben. Ebenso werden Daten aus einem Trigger 76 für den Beleuchtungssettingwechsel und aus einem Trigger 78 für Messdaten, insbesondere der Wafertopologiemessdaten, in die Vorhersage- und Optimiereinheit für vorhersehbare Effekte gegeben. Die Ergebnisse der Vorhersage- und Optimiereinheit für vorhersehbare Effekte sowie die Ergebnisse der Vorhersage- und Optimiereinheit für instantan auftretende Effekte 74 werden in einen Speicher 80 für Elementarstellwegkurven gegeben. Aus den Elementarstellwegkurven werden Stellwegkurven 80a zu vorhersehbaren Effekten und Stellwegkurven 80b zu instanten Effekten berechnet.
-
Die Stellwegkurven 80a zu vorhersehbaren Effekten und die Stellwegkurven 80b zu instantanen Effekten werden einer Addiereinheit 82 zugeführt, die die Stellwegkurven addiert und an die Steuereinheiten, beispielsweise der Steuereinheiten 58 bzw. 60 zur Aktuierung des Manipulators 44 bzw. 46, weitergibt.
-
Der Addiereinheit 82 werden des Weiteren Signale aus einem Trigger 84 für instantane Effekte sowie Signale aus einem Zeitgeber 86 zugeführt, letzteres um die Stellwegkurve, die in der Addiereinheit 82 erzeugt wird, auf die Zeitskala der Abtastung des Wafers 34 anzupassen.
-
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
-
- DE 102012205096 B3 [0003, 0008]
