DE102016205987A1

DE102016205987A1 - Projektionsbelichtungsanlage mit mindestens einem Manipulator

Info

Publication number: DE102016205987A1
Application number: DE102016205987.4A
Authority: DE
Inventors: Boris Bittner; Stefan Rist
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2016-04-11
Filing date: 2016-04-11
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2036-04-12
Also published as: DE102016205987B4

Abstract

Eine Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie umfasst ein Projektionsobjektiv (22) zum Abbilden von Maskenstrukturen, mindestens einen Manipulator (M1 bis M4), welcher dazu konfiguriert ist, eine optische Wirkung mindestens eines optischen Elements (E1 bis E4) des Projektionsobjektivs durch Manipulation einer Eigenschaft des optischen Elements entlang eines Stellweges zu verändern, sowie einen Stellwegsermittler (40), welcher dazu konfiguriert ist: sowohl durch Ausführen eines ersten Optimierungsalgorithmus (Alg1(H)) als auch durch Ausführen eines zweiten Optimierungsalgorithmus (Alg2(L)) aus einer Zustandscharakterisierung (66) des Projektionsobjektivs eine Stellwegseinstellung für den mindestens einen Manipulator zu generieren, wobei der erste Optimierungsalgorithmus auf eine Laufzeit ausgelegt ist, die höchstens die Hälfte der Laufzeit des zweiten Optimierungsalgorithmus beträgt, während einer Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus den ersten Optimierungsalgorithmus mehrfach, und zwar jeweils auf Grundlage einer aktualisierten Version der Zustandscharakterisierung, auszuführen, zu mindestens einem Zeitpunkt während der Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus ein erstes Stellwegsergebnis (xH2) in Gestalt eines aktuellen Stellwegsergebnisses des ersten Optimierungsalgorithmus sowie ein auf Grundlage eines Zwischenergebnisses (xL1) des zweiten Optimierungsalgorithmus ermitteltes zweites Stellwegsergebnis (xLK2) im Hinblick auf deren jeweiligen Korrektureinfluss auf die Zustandscharakterisierung des Projektionsobjektivs zu bewerten, sowie abhängig von der Bewertung entweder das erste Stellwegsergebnis oder das zweite Stellwegsergebnis zur Steuerung des mindestens einen Manipulators auszuwählen.

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 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. Üblicherweise wird dazu 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. Synonym für „Linsenaufheizung“ werden auch die Begriffe „Linsenerwärmung“, „Spiegelaufheizung“ und „Spiegelerwärmung“ verwendet. Die Berechnung der zur Korrektur der Aberrationscharakteristik auszuführenden Manipulatorveränderungen erfolgt mittels eines stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmus, welcher auch „Manipulatorveränderungsmodell“ bezeichnet wird. Derartige Optimierungsalgorithmen sind beispielsweise in WO 2010/034674 A1 beschrieben.
Unter einem „Stellweg“ wird eine mittels Manipulator-Aktuierung erfolgende Veränderung einer Zustandsgröße eines optischen Elements entlang des Stellwegs zum Zweck der Veränderung seiner optischen Wirkung verstanden. Ein derartiger, durch Veränderung einer Zustandsgröße des optischen Elements definierter Stellweg wird über eine Stellwegseinstellung spezifiziert. Eine derartige Stellwegseinstellung umfasst eine oder mehrere Stellwegseinstellungswerte für einen bzw. mehrere Manipulatoren und wird von einem stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmus generiert. Die Manipulator-Aktuierung kann 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. Die Solländerungsgröße kann beispielsweise im Falle einer Verlagerung eine zurückzulegende Weglänge oder einen zurückzulegenden Winkelbereich definieren.
Aus dem Stand der Technik bekannte Tikhonov-regularisierte stellwegsgenerierende Optimierungsalgorithmen ermöglichen eine zeiteffiziente Bestimmung von Stellwegseinstellungen. Jedoch sind diese oft nicht ausreichend genau. Optimierungsalgorithmen, die zur Genauigkeitsverbesserung auf Tikhonov-Regularisierung verzichten, weisen jedoch derart lange Rechenzeiten auf, dass diese Optimierungsalgorithmen zur aktiven Manipulatorsteuerung während der Belichtung eines Wafers ungeeignet sind.
Zugrunde liegende Aufgabe
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Verfahren zum Steuern einer derartigen Projektionsblichtungsanlage bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere Stellwegseinstellungen mit einer erhöhten Taktrate und gleichzeitig einer hohen Genauigkeit erzeugt werden können.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorgenannte Aufgabe kann weiterhin beispielsweise gelöst werden mit einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, welche ein Projektionsobjektiv zum Abbilden von Maskenstrukturen, mindestens einen Manipulator, welcher dazu konfiguriert ist, eine optische Wirkung mindestens eines optischen Elements des Projektionsobjektivs durch Manipulation einer Eigenschaft des optischen Elements entlang eines Stellweges zu verändern, sowie einen Stellwegsermittler umfasst, der wie nachfolgend beschrieben konfiguriert ist. Der Stellwegsermittler ist dazu konfiguriert, sowohl durch Ausführen eines ersten Optimierungsalgorithmus als auch durch Ausführen eines zweiten Optimierungsalgorithmus aus einer Zustandscharakterisierung des Projektionsobjektivs eine Stellwegseinstellung für den mindestens einen Manipulator zu generieren, wobei der erste Optimierungsalgorithmus auf eine Laufzeit ausgelegt ist, die höchstens die Hälfte der Laufzeit des zweiten Optimierungsalgorithmus, insbesondere höchstens ein Drittel, höchstens ein Viertel, höchstens ein Fünftel oder höchstens ein Zehntel der Laufzeit des zweiten Optimierungsalgorithmus beträgt. Weiterhin ist der Stellwegsermittler dazu konfiguriert, während einer Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus den ersten Optimierungsalgorithmus mehrfach, und zwar jeweils auf Grundlage einer aktualisierten Version der Zustandscharakterisierung, auszuführen, zu mindestens einem Zeitpunkt während der Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus ein erstes Stellwegsergebnis in Gestalt eines aktuellen Stellwegsergebnisses des ersten Optimierungsalgorithmus sowie ein auf Grundlage eines Zwischenergebnisses des zweiten Optimierungsalgorithmus ermitteltes zweites Stellwegsergebnis im Hinblick auf deren jeweiligen Korrektureinfluss auf die Zustandscharakterisierung des Projektionsobjektivs zu bewerten, sowie abhängig von der Bewertung entweder das erste Stellwegsergebnis oder das zweite Stellwegsergebnis zur Steuerung des mindestens einen Manipulators auszuwählen.
Der vergleichsweise „schnelle“ erste Optimierungsalgorithmus kann beispielsweise auf Singulärwertzerlegung oder Tikhonov-Regularisierung beruhen. Singulärwertzerlegung sowie Tikhonov-Regularisierung sind dem Fachmann beispielsweise aus WO 2010/034674A1 , insbesondere Seiten 42 und 43 bekannt. Der vergleichsweise „langsame“ zweite Optimierungsalgorithmus kann einen, dem Fachmann bekannten, auf quadratischer Programmierung beruhenden Algorithmus, beispielsweise zur Lösung des auf Seite 39 unter (a) von WO 2010/034674A1 dargestellten Minimierungsproblems unter Verwendung expliziter Nebenbedingungen, umfassen (siehe hier z.B. auch Stephen Boyd, Lieven Vandenbergh, „Convex Optimization", Cambridge University Press (2004), Kapitel 4.4, Seiten 152–153). Weiterhin kann der „langsame“ zweite Optimierungsalgorithmus auf einem oder mehreren, dem Fachmann ebenfalls bekannten, Algorithmen beruhen: sequentielle quadratische Programmierung, simulierte Abkühlung (Engl.: simulated annealing), genetische Algorithmen, Trust-Region-Verfahren und Innere-Punkte-Methoden (siehe hier z.B. auch Stephen Boyd, Lieven Vandenbergh, „Convex Optimization", Cambridge University Press (2004), Kapitel 11, Seiten 562–620). Weiterhin kann der „langsame“ zweite Optimierungsalgorithmus beispielsweise auf einer Gütefunktion beruhen, welche mindestens einen Potenzterm mit einem geradzahligen Exponenten aufweist.
Durch das Auswählen entweder des ersten, auf Grundlage eines vergleichsweise „schnellen“ aber ggf. ungenaueren Optimierungsalgorithmus ermittelten, Stellwegsergebnisses oder des zweiten, auf Grundlage eines Zwischenergebnisses des verleichsweise „langsamen“ aber ggf. genaueren Optimierungsalgolgorithmus ermittelten, Stellwegsergebnisses wird es möglich, derart zwischen den beiden Optimierungsalgorithmen umschalten, dass der mindestens eine Manipulator mit einer hohen Taktrate mit aktualisierten Stellwegseinstellungen versorgt werden kann, die gleichzeitig eine hohe Genauigkeit bzw. eine hohe Qualität aufweisen. Durch die Ermittlung des zweiten Optimierungsergebnisses auf Grundlage eines Zwischenergebnisses des „langsameren“ Optimierungalgorithmus kann die höhere Qualität dieses Optimierungsalgorithmus in Bezug auf die zu erzielende Genauigkeit ohne entsprechende Einbußen bei der Taktrate genutzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung ist der Stellwegsermittler dazu konfiguriert, das zweite Stellwegsergebnis durch Korrektur des Zwischenergebnisses des zweiten Optimierungsalgorithmus mittels einer Stellwegskorrektur zu ermitteln, welche mittels eines Korrekturalgorithmus, dessen Laufzeit höchstens das 1,5-fache der Laufzeit des ersten Optimierungsalgorithmus beträgt, bestimmt wird. Insbesondere beträgt die Länge der Laufzeit des Korrekturalgorithmus höchstens die Länge der Laufzeit des ersten Optimierungsalgorithmus. Gemäß einer Ausführungsvariante umfasst der Korrekturalgorithmus den ersten Optimierungsalgorithmus bzw. ist der Korrekturalgorithmus mit dem ersten Optimierungsalgorithmus identisch.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist der Stellwegsermittler dazu konfiguriert, die Stellwegskorrektur auf Grundlage der dem ersten Stellwegsergebnis zugrunde liegenden aktualisierten Version der Zustandscharakterisierung zu ermitteln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist der Stellwegsermittler dazu konfiguriert, das dem zweiten Stellwegsergebnis zugrunde liegende Zwischenergebnis des zweiten Optimierungsalgorithmus auf Grundlage einer zu Beginn der Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus vorliegenden Zustandscharakterisierung zu ermitteln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung liegt das dem zweiten Stellwegsergebnis zugrunde liegende Zwischenergebnis des zweiten Optimierungsalgorithmus bereits zu Beginn der Ermittlung des ersten Stellwegsergebnisses dienenden Ausführung des ersten Optimierungsalgorithmus vor.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist der Stellwegsermittler dazu konfiguriert, zu mehreren Zeitpunkten während der Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus das jeweilige erste Stellwegsergebnis sowie das jeweilige auf Grundlage eines jeweils anderen Zwischenergebnisses ermittelte zweite Stellwegsergebnis zu bewerten und abhängig von der Bewertung jeweils entweder das entsprechende erste Stellwegsergebnis oder das entsprechende zweite Stellwegsergebnis zur Steuerung des mindestens einen Manipulators auszuwählen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Projektionsbelichtungsanlage weiterhin eine Manipulatorsteuerung auf, welche dazu konfiguriert ist, das vom Stellwegsermittler ausgewählte Stellwegsergebnis noch während der Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus in eine entsprechende Aktuierung des mindestens einen Manipulators umzusetzen. Insbesondere erfolgt eine sofortige Umsetzung, weiterhin kann während der Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus eine mehrfache Aktuierung des mindestens einen Manipulators, jeweils auf Grundlage eines entsprechenden ausgewählten Stellwegsergebnisses, erfolgen. Der mindestens eine Manipulator kann eine Mehrzahl von Manipulatoren umfassen, diese Mehrzahl kann wiederum vergleichsweise langsam wirkende und vergleichsweise schnell wirkende Manipulatoren umfassen. Gemäß einer Ausführungsform werden die unterschiedlichen Reaktionsgeschwindigkeiten der Manipulatoren anhand entsprechender Nebenbedingungen durch die Optimierungsalgorithmen berücksichtigt, sodass das vom Stellwegsermittler ausgewählte Stellwegsergebnis von beiden Manipulatorarten unmittelbar umgesetzt werden kann.
Weiterhin wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithograpie bereitgestellt. Die Projektionsbelichtungsanlage umfasst ein Projektionsobjektiv zum Abbilden von Maskenstrukturen, mindestens einen Manipulator, welcher dazu konfiguriert ist, eine optische Wirkung mindestens eines optischen Elements des Projektionsobjektivs durch Manipulation einer Eigenschaft des optischen Elements entlang eines Stellwegs zu verändern, sowie einen Stellwegsermittler, welcher dazu konfiguriert ist, sowohl durch Ausführen eines ersten Optimierungsalgorithmus als auch durch Ausführen eines zweiten Optimierungsalgorithmus aus einer Zustandscharakterisierung des Projektionsobjektivs eine Stellwegseinstellung für den mindestens einen Manipulator zu generieren. Der erste Optimierungsalgorithmus ist auf eine Laufzeit ausgelegt, die höchstens die Hälfte der Laufzeit des zweiten Optimierungsalgorithmus beträgt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein mehrfaches Ausführen des ersten Optimierungsalgorithmus während einer Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus, und zwar jeweils auf Grundlage einer akualisierten Version der Zustandscharakterisierung. Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ein Bewerten eines ersten Stellwegsergebnisses in Gestalt eines aktuellen Stellwegsergebnisses des ersten Optimierungsalgorithmus sowie eines auf Grundlage eines Zwischenergebnisses des zweiten Optimierungsalgorithmus ermittelten zweiten Stellwegsergebnisses zu mindestens einem Zeitpunkt während der Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus im Hinblick auf deren jeweiligen Korrektureinfluss auf die Zustandscharakterisierung des Projektionsobjektivs. Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ein, abhängig von der Bewertung erfolgendes, Auswählen des ersten Stellwegsergebnisses oder des zweiten Stellwegsergebnisses zur Steuerung des mindestens einen Manipulators.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das zweite Stellwegsergebnis durch Korrektur des Zwischenergebnisses des zweiten Optimieurngsalgorithmus mittels einer Stellwegskorrektur ermittelt, welche mittels eines Korrekturalgorithmus, dessen Laufzeit höchstens das 1,5-fache der Laufzeit des ersten Optimierungsalgorithmus beträgt, bestimmt wird. Gemäß einer Ausführungsvariante wird die Stellwegskorrektur auf Grundlage der dem ersten Stellwegsergebnis zugrunde liegenden aktualisierten Version der Zustandscharakterisierung ermittelt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das ausgewählte Stellwegsergebnis noch während der Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus in eine entsprechende Aktuierung des mindestens einen Manipulators umgesetzt.
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten, etc. der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage angegebenen Merkmale können entsprechend auf das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren übertragen werden. 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, sowie
2 eine Veranschaulichung des Aufbaus bzw. der Funktionsweise des Stellwegsermittlers gemäß 1.
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 y-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein, die x-Richtung nach rechts und die z-Richtung nach oben.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 10 für die Mikrolithographie. Die vorliegende Ausführungsform ist zum Betrieb 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. Aufgrund dieser Betriebswellenlänge sind alle optischen Elemente als Spiegel ausgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Projektionsbelichtungsanlagen im EUV-Wellenlängenbereich begrenzt. Weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen sind beispielsweise auf Betriebswellenlängen im UV-Bereich, wie beispielsweise 365 nm, 248 nm oder 193 nm ausgelegt. In diesem Fall sind zumindest einige der optischen Elemente als herkömmliche Transmissionslinsen konfiguriert.
Die Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß 1 umfasst eine Belichtungsstrahlungsquelle 12 zur Erzeugung von Belichtungsstrahlung 14. Im vorliegenden Fall ist die Belichtungsstrahlungsquelle 12 als EUV-Quelle ausgeführt und kann beispielsweise eine Plasmastrahlungsquelle umfassen. 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 einer vom Benutzer gewünschten Beleuchtungseinstellung, auch „Beleuchtungssetting“ genannt, konfiguriert das Beleuchtungssystem 16 die Winkelverteilung der auf die Maske 18 auftreffenden Belichtungsstrahlung 14. Beispiele für wählbare Beleuchtungseinstellungen 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 20 verschiebbar gelagert. Die Maske 18 kann, wie in 1 dargestellt, als Reflexionsmaske ausgeführt sein oder alternativ, insbesondere für die UV-Lithographie, auch als Transmissionsmaske konfiguriert sein. Die Belichtungsstrahlung 14 wird in der Ausführungsform gemäß 1 an der Maske 18 reflektiert 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, vorliegend in Gestalt von Spiegeln, 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 lediglich vier optische Elemente E1 bis E4 auf. Alle optischen Elemente sind beweglich gelagert. Dazu ist jedem der optischen Elemente E1 bis E4 ein jeweiliger Manipulator M1 bis M4 zugeordnet. Die Manipulatoren M1, M2 und M3 ermöglichen jeweils eine Verschiebung der zugeordneten optischen Elemente E1, E2 und E3 in x- und in y-Richtung und damit im Wesentlichen parallel zur Ebene, in der die jeweilige reflektierende Oberfläche der optischen Elemente liegt.
Der Manipulator M4 ist dazu konfiguriert, das optische Element E4 durch Drehung um eine parallel zur y-Achse angeordnete Kippachse 28 zu verkippen. Damit wird der Winkel der reflektierenden Oberfläche von E4 gegenüber der einfallenden Strahlung verändert. Weitere Freiheitsgrade für die Manipulatoren sind denkbar. So kann beispielsweise eine Verschiebung eines betreffenden optischen Elements quer zu seiner optischen Oberfläche oder eine Rotation um eine senkrecht zur reflektierenden Oberfläche stehende Referenzachse vorgesehen sein.
Allgemein gesprochen, ist jeder der hier dargestellten Manipulatoren M1 bis M4 dazu vorgesehen, eine Verlagerung des zugeordneten optischen Elements E1 bis E4 unter Ausführung einer Starrkörperbewegung entlang eines vorgegebenen Stellwegs zu bewirkten. Ein derartiger Stellweg kann mehrere Freiheitsgrade des Manipulators, beispielsweise Translationen in unterschiedlichen Richtungen, Verkippungen und/oder Rotationen in beliebiger Weise kombinieren. 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 durch eine Beaufschlagung des optischen Elements mit einer bestimmten Temperaturverteilung oder einer bestimmten Kräfteverteilung erfolgen. In diesem Fall kann der Stellweg durch eine Veränderung der Temperaturverteilung am optischen Element bzw. das Anlegen einer lokalen Spannung an einem als deformierbare Linse bzw. als deformierbarer Spiegel ausgeführten optischen Element sein.
Die Projektionsbelichtungsanlage 10 umfasst weiterhin eine zentrale Belichtungssteuerung 30 zur Steuerung des Belichtungsvorganges, einschließlich der Maskenverschiebebühne 20 sowie der Substratverschiebebühne 26. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 umfasst weiterhin eine Manipulatorsteuerung 34 zur Steuerung des die Manipulatoren M1 bis M4 umfassenden Manipulatorsystems. Die Manipulatorsteuerung 34 wiederum umfasst einen Zustandsgeber 54 sowie einen Stellwegsermittler 40. Der Zustandsgeber 54 übergibt aktuelle Zustandscharakterisierungen 66 des Projektionsobjektivs 22 an den Stellwegsermittler 40, welcher daraus einen Stellwegsbefehl 50 erzeugt. Der Stellwegsbefehl 50 umfasst eine Stellwegseinstellung x für das Manipulatorsystem. Die Stellwegseinstellung x ist ein Vektor mit den Vektorelementen x^j als Stellwegseinstellungwerten, im gezeigten Fall die Stellwegseinstellungswerte x¹, x², x³ sowie x⁴. Diese Stellwegseinstellung x dient der Steuerung der Manipulatoren M1 bis M4, wie nachstehend näher beschrieben. Allgemein formuliert, betrifft jede der Stellwegseinstellungswerte x^j (j = 1, 2, ... n) einen von n Freiheitsgraden der Manipulatoren des Projektionsobjektivs 22, wobei die einzelnen Manipulatoren jeweils einen oder mehrere Freiheitsgrade aufweisen können, wie bereits vorstehend erwähnt. Nachfolgend wird unter einem Manipulator Mj ein Freiheitsgrad des Manipulatorsystems und damit unter eines Stellwegseinstellungwertes x^j die Einstellung des Stellwegs eines Freiheitsgrades des Manipulatorsystems verstanden.
Wie bereits erwähnt, umfasst der vom Stellwegsermittler 40 erzeugte Stellwegbefehl 50 jeweilige Stellwegseinstellungswerte x^j für die Manipulatoren Mj, im vorliegenden Fall für die Manipulatoren M1 bis M4. Ein jeweiliger Stellwegseinstellungswert x^j definiert gegenüber einer jeweiligen Grundeinstellung x^j,0 des entsprechenden Manipulators Mj eine von diesem Manipulator vorzunehmende Veränderung einer Eigenschaft des dem Manipulator Mj zugeordneten optischen Elements. Die vorzunehmende Veränderung der genannten Eigenschaft des optischen Elements entspricht einem Stellweg einer Zustandsgröße des dem Manipulator zugeordneten optischen Elements. Der Stellweg wiederum ergibt sich aus dem Unterschied zwischen dem vom Stellwegsermittler 40 erzeugten Stellwegseinstellungswert x^j und der entsprechenden Grundeinstellung x^j,0 des betreffenden Manipulators Mj.
Die ermittelten Stellwegseinstellungswerte x^j werden den einzelnen Manipulatoren Mj, im vorliegenden Fall den Manipulatoren M1 bis M4, über Stellwegsignale übermittelt und geben diesen jeweilige gegenüber den aktuellen Stellwegseinstellungswerten auszuführende Korrekturstellwege vor. Diese definieren entsprechende Verlagerungen der zugeordneten optischen Elemente E1 bis E4 zur Korrektur aufgetretener Wellenfrontfehler des Projektionsobjektivs 22. Zur Ermittlung der Stellwegseinstellung x erhält der Stellwegsermittler 40 vom Zustandsgeber 54, insbesondere während der Ausführung des Belichtungsvorganges, jeweils aktualisierte Zustandscharakterisierungen 66 in Gestalt von Aberrationsparametern des Projektionsobjektivs 22. Diese Aberrationsparameter können beispielsweise die Wellenfront charakterisierende Zernike-Koeffizienten umfassen.
Der Stellwegsermittler 40 erzeugt gemäß einer Ausführungsform in Zeiträumen von weniger als einer Sekunde einen aktualisierten Stellwegsbefehl 50. Beispielsweise kann der Stellwegsbefehl 50 in Zeiträumen von weniger als 200 Millisekunden und damit in Echtzeit aktualisiert werden. Eine in weniger als einer Sekunde erfolgende Aktualisierung der Stellwegseinstellung ermöglicht es beispielsweise, die Manipulatoren nach jeder Feldbelichtung nachzujustieren.
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 55 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 bzw. eine Kombination aus Simulation und reduzierter Messung vorgenommen werden.
Die im Speicher 56 abgelegten Messwerte der Zustandscharakterisierung 64 in Gestalt von Aberrationsparametern werden ggf. von der Simulationseinrichtung 58 an jeweilige aktualisierte Verhältnisse während des Belichtungsvorganges angepasst. Gemäß einer Ausführungsvariante wird der Simulationseinrichtung 58 dazu regelmäßig von der zentralen Belichtungssteuerung 30 die aktuelle Bestrahlungsintensität 62 übermittelt. Die Simulationseinrichtung 58 berechnet daraus unter Zugrundelegung der jeweiligen Beleuchtungseinstellung aufgrund von Linsen- bzw. Spiegelaufheizung 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.
Der Aufbau bzw. die Funktionsweise einer Ausführungsform des Stellwegsermittlers 40 ist in 2 veranschaulicht. Dieser ist zur Ausführung eines ersten Optimierungsalgorithms Alg1 sowie zur Ausführung eines zweiten Optimierungsalgorithmus Alg2 konfiguriert. Jeder der beiden Optimierungsalgorithmen Alg1 und Alg2 dient der Generierung einer Stellwegseinstellung x für das Manipulatorsystem. Der erste Optimierungsalgorithmus ist auf eine Laufzeit ausgelegt, die einen Bruchteil oder weniger als die Laufzeit des zweiten Optimierungsalgorithmus beträgt. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem ersten Optimierungsalgorithmus Alg1 um einen Optimierungsalgorithmus mit vergleichsweiser kurzer Rechenzeit und beim zweiten Optimierungsalgorithmus Alg2 um einen Optimierungsalgorithmus mit vergleichsweise langer Rechenzeit. Der erste Optimierungsalgorithmus Alg1 ist damit vergleichsweise schnell, d.h. er weist eine „hohe“ Rechengeschwindigkeit auf und wird daher nachstehend auch mit „H“ bezeichnet. Der zweite Optimierungsalgorithmus Alg2 ist vergleichsweise langsam, d.h. er weist eine „niedrige“ Rechengeschwindigkeit auf und wir nachstehend auch mit „L“ bezeichnet. Die Ergebnisqualität des „schnellen“ Optimierungsalgorithmus Alg1(H) ist typischerweise schlechter als die des „langsamen“ Optimierungsalgorithmus Alg2(L).
Der „schnelle“ Optimierungsalgorithmus Alg1(H) kann beispielsweise auf Singulärwertzerlegung oder Tikhonov-Regularisierung beruhen. Singulärwertzerlegung sowie Tikhonov-Regularisierung sind dem Fachmann beispielsweise aus WO 2010/034674A1 , insbesondere Seiten 42 und 43 bekannt. Gemäß einer Ausführungsform kann auch eine Mehrzahl an unterschiedlichen „schnellen“ Optimierungsalgorithmen verwendet werden. Der „langsame“ Optimierungsalgorithmus Alg2(L) kann einen, dem Fachmann bekannten, auf quadratischer Programmierung beruhenden Algorithmus, beispielsweise zur Lösung des auf Seite 39 unter (a) von WO 2010/034674A1 dargestellten Minimierungsproblems unter Verwendung expliziter Nebenbedingungen, umfassen (siehe hier z.B. auch Stephen Boyd, Lieven Vandenbergh, „Convex Optimization", Cambridge University Press (2004), Kapitel 4.4, Seiten 152–153). Weiterhin kann der „langsame“ Optimierungsalgorithmus Alg2(L) auf einem oder mehreren, dem Fachmann ebenfalls bekannten, Algorithmen beruhen: sequentielle quadratische Programmierung, simulierte Abkühlung (Englisch: simulated annealing), genetische Algorithmen, Trust-Region-Verfahren und Innere-Punkte-Methoden (siehe hier z.B. auch Stephen Boyd, Lieven Vandenbergh, „Convex Optimization", Cambridge University Press (2004), Kapitel 11, Seiten 562–620). Weiterhin kann der Optimierungsalgorithmus Alg2(L) beispielsweise auf einer Gütefunktion beruhen, welche mindestens einen Potenzterm mit einem geradzahligen Exponenten aufweist. Gemäß einer Ausführungsform können auch eine Mehrzahl der vorstehend genannten „langsamen“ Algorithmen Verwendung finden.
Bezugnehmend auf die in 2 enthaltene Veranschaulichung der Funktionsweise einer Ausführungsform des Stellwegsermittlers 40 wird die zu einem Startzeitpunkt vom Zustandsgeber 54 übermittelte Zustandscharakterisierung 66 ₀ des Projektionsobjektivs 22 als Zustandscharakterisierung Z_sync zum Synchronisationszeitpunkt bezeichnet. Zu dieser Zustandscharakterisierung Z_sync wird eine Stellwegseinstellung x_sync zum Synchronisationszeitpunkt bestimmt. Diese anfängliche Bestimmung von x_sync kann beispielsweise mittels eines der Optimierungsalgorithmen Alg1 bzw. Alg2 oder anhand einer Zuordnungstabelle erfolgen. Die Stellwegseinstellung x_sync wird im Rahmen eines nullten Iterationsschrittes (i = 0) als Stellwegsbefehl 50 ₀ zum anfänglichen Synchronisationszeitpunkt an das Manipulatorsystem zur entsprechenden Einstellung der Manipulatoren Mj übergeben.
Nach einem vorgegebenen Zeitintervall erfolgt eine erste Iteration (i = 1) des Stellwegsbefehls 50. Dazu wird eine aktualisierte Zustandscharakterisierung 66 ₁ des Projektionsobjektivs 22 vom Zustandsgeber 54 abgerufen. Die Zustandscharakterisierung 66 ₁ ist eine Summe aus der vorherigen Zustandscharakterisierung 66 ₀ (Z_sync) und einem Differenzwert Z₁. Nun wird Z₁ sowohl dem „schnellen“ Algorithmus Alg1(H) als auch dem „langsamen“ Algorithmus Alg2(L) übergeben und beide Algorithmen gestartet. Nach Ablauf der vom „schnellen“ Algorithmus Alg1(H) benötigten Zeit liegt der Differenzstellweg x_H(H, Z₁) als Endergebnis des Optimierungsalgorithmus Alg1(H) auf Grundlage von Z₁ vor. Der „langsame“ Algorithmus Alg2(L) ist noch lange nicht beendet, es wird jedoch ein zu diesem Zeitpunkt vorliegendes erstes Differenzstellwegs-Zwischenergebnis x_L(L, Z₁, 1) des Optimierungsalgorithmus Alg2(L) ausgelesen. Die Summe aus x_sync und x_L(L, Z₁, 1) wird als Stellwegs-Zwischenergebnis x_L1 des ersten Iterationsschrittes abgespeichert. Die Summe x_H1 aus x_sync und dem von Alg1(H) bestimmten Differenzstellweg x_H(x_H1 = x_sync + x_H(H, Z₁)) wird als aktualisierter Stellwegsbefehl 50 ₁ (x = x_H1) an das Manipulatorsystem zur entsprechenden Nachjustage der Manipulatoren Mj übergeben.
Nun erfolgt ein zweiter Iterationsschritt (i = 2) des Stellwegbefehls 50. Dazu wird eine neue aktualisierte Zustandscharakterisierung 66 ₂ des Projektionsobjektivs 22 vom Zustandsgeber 54 abgerufen. Die Zustandscharakterisierung 66 ₂ ist eine Summe aus der vorherigen Zustandscharakterisierung 66 ₁ (Z_sync + Z₁) und einem Differenzwert Z₂. Nun ermittelt der „schnelle“ Algorithmus Alg1(H) einen neuen Differenzstellweg x_H(H, Z₂) auf Grundlage von Z₂. Das von Alg1(H) im Rahmen des zweiten Iterationsschrittes ermittelte aktuelle Stellwegsergebnis lautet damit x_H2 = x_H1 + x_H(H, Z₂). Dieses Stellwegsergebnis wird auch als erstes Stellwegsergebnis des zweiten Iterationsschrittes bezeichnet.
Weiterhin erfolgt im Rahmen des zweiten Iterationsschrittes die Ermittlung eines zweiten Stellwegsergebnisses x_LK2, welches aus der Summe des im ersten Iterationsschritt des „langsamen“ Optimierungsalgorithmus Alg2(L) ermittelten Stellwegs-Zwischenergebnisses x_L1 und einer Stellwegskorrektur x_K(K, Z₂) besteht (x_LK2 = x_L1 + x_K(K, Z₂)). Die Stellwegskorrektur x_K(K, Z₂) wird mittels eines Korrekturalgorithmus AlgK(K) auf Grundlage des Differenzwertes Z₂ der Zustandscharakterisierung 66 ₂ bestimmt. Die Laufzeit des Korrekturalgorithmus AlgK(K) entspricht dabei in etwa der Laufzeit des „schnellen“ Optimierungsalgorithmus Alg1(H). Gemäß einer Ausführungsform kann auch der Optimierungsalgorithmus Alg1(H) als Korrekturalgorithmus AlgK(K) verwendet werden. Weiterhin wird zu dem Zeitpunkt, an dem der vom „schnellen“ Algorithmus Alg1(H) im Rahmen des zweiten Iterationsschrittes ermittelte Differenzstellweg x_H(H, Z₂) vorliegt, ein zweites Differenzstellwegs-Zwischenergebnis x_L(L, Z₁, 2) des weiterhin auf Grundlage von Z₁ laufenden Optimierungsalgorithmus Alg2(L) ausgelesen. Die Summe aus x_sync und x_L(L, Z₁, 2) wird als Stellwegs-Zwischenergebnis x_L2 des zweiten Iterationsschrittes abgespeichert.
Weiterhin im Rahmen des zweiten Iterationsschrittes werden nun das erste Stellwegsergebnis x_H2 des „schnellen“ Optimierungsalgorithmus Alg1(H) sowie das auf Grundlage des Zwischenergebnisses x_L1 des „langsamen“ Algorithmus Alg2(L) ermittelte zweite Stellwegsergebnis x_LK2, jeweils mit Hilfe einer Bewertungsfunktion B bewertet. Die Bewertungsfunktion B bewertet den jeweiligen Korrektureinfluss des betreffenden Stellwegsergebnisses auf die Zustandscharakterisieurung des Projektionsobjektivs 22. In die Bewertungsfunktion B können zahlreiche Bewertungsgrößen eingehen, wie beispielsweise der RMS-Wert aller Zernike-Koeffizienten, gruppierte RMS-Werte der Zernike-Koeffizienten, die Werte ausgewählter Zernike-Koeffizienten, wie beispielsweise ungerader oder gerader Zernike-Koeffizienten, Linearkombinationen der Werte bestimmter Zernike-Koeffizienten, sowie allgemeiner lithograpischer Größen, wie beispielsweise allgemeine Overlay-Fehler, allgemeine Fokuslagenfehler, auch Best-Fokus-Summen bezeichnet, und/oder Overlayfehler bzw. Fokuslagenfehler, welche gemäß der abzubildenden Strukturen spezifisch sind. Gemäß einer Ausführungsform kann auch die aktuelle Anzahl der Iterationen seit der letzten Synchronisation in der Bewertungsfunktion mit berücksichtigt werden.
Nun werden die beiden Bewertungsergebnisse B(x_LK2) sowie B(x_H2) miteinander verglichen. Bei einem positiven Vergleichsergebnis, d.h. für den Fall, dass der Wert von B(x_LK2) relativ und/oder absolut um einen Schwellwert besser ist als der Wert von B(x_H2), wird x_LK2 als neue Stellwegseinstellung x_sync zum Synchronisationszeitpunkt gesetzt und zum nullten Iterationsschritt (i = 0) gesprungen. Ein relativer Schwellwert beim Vergleich der beiden Bewertungsergebnisse kann beispielsweise kleiner oder gleich 0,1 oder kleiner oder gleich 0,02 oder kleiner oder gleich 0,01 sein. Im Beispielsfall, in dem ein relativer Schwellwert von 0,01 verwendet wird, lautet der Vergleichsoperation: B(x_LK2) ≥ 1,01 B(x_H2). Erfolgt der vorstehend genannte Sprung zum nullten Iterationsschritt, so wird im Rahmen dessen x_LK2 in Gestalt der neuen Stellwegseinstellung x_sync als Stellwegsbefehl 50 ₀ an das Manipulatorsystem zur entsprechenden Einstellung der Manipulatoren Mj übergeben und die zu diesem Zeitpunkt vom Zustandsgeber 54 übermittelte Zustandscharakterisierung 66 als neue Zustandscharakterisierung Z_sync gesetzt. Daraufhin erfolgt eine neuerliche Abarbeitung der nachfolgenden Iterationsschritte (i = 1, 2, ...) gemäß 2.
Ergibt der Vergleich der Bewertungsergebnisse B(x_LK2) und B(x_H2) ein negatives Vergleichsergebnis, d.h. der Wert von B(x_LK2) ist relativ und/oder absolut um den Schwellwert nicht besser der Wert von B(x_H2), so wird das erste Stellwegsergebnis x_H2 des „schnellen“ Optimierungsalgorithmus Alg1(H) als aktualisierter Stellwegsbefehl 50 ₂ (x = x_H2) an das Manipulatorsystem zur ensprechenden Nachjustage der Manipulatoren Mj übergeben. Weiterhin wird zu einem dritten Iterationsschritt (i = 3) übergegangen.
Der dritte Iterationsschritt entspricht dem zweiten Iterationsschritt mit der Maßgabe, dass diesem anstelle des Differenzwertes Z₂ der Zustandscharakterisierung 66 ₂ nun der Differenzwert Z₃ einer nun aktuellen Zustandscharakterisierung 66 ₃ zugrunde liegt. Ergibt der Vergleich der Bewertungsergebnisse B(x_LK3) und B(x_H3) des dritten Iterationsschrittes ein positives Vergleichsergebnis, so wird zum nullten Iterationsschritt gesprungen und x_LK3 als Stellwegseinstellung x_sync in Gestalt des Stellwegsbefehls 50 ₀ an das Manipulatorsystem übergeben, ansonsten wird x_H3 als Stellwegsbefehl 50 ₃ übergeben und zu einem weiteren Iterationsschritt übergegangen.
Dieser weitere Iterationsschritt verläuft analog zum zweiten bzw. dritten Iterationsschritt. Derartige weitere Iterationsschritte wiederholen sich solange bis entweder ein positives Vergleichsergebnis des entsprechenden Bewertungsergebnisses vorliegt oder ein endgültiger Iterationsschritt (i = e) erreicht wird, bei dem der „langsame“ Optimierungsalgorithmus Alg2(L) beendet ist, d.h. dieser das Endergebnis x_L(L, Z₁, e) für den Differenzstellweg ermittelt hat. Der „schnelle“ Optimierungsalgorithmus Alg1(H) ermittelt im endgültigen Iterationsschritt den Differenzstellweg x_H(H, Z_e). Ein Stellwegsendergebnis x_He des „schnellen“ Optimierungsalgorithmus Alg1(H) wird aus der Summe des im vorausgehenden Schrittes (i = e – 1) ermittelten ersten Stellwegsergebnisses x_He-1 und des Differenzstellwegs x_H(H, Z_e) ermittelt (x_He = x_He-1 + x_H(H, Z_e). Das Stellwegsendergebnis x_Le des „langsamen“ Optimierungsalgorithmus Alg2(L) wird aus der Summe von x_sync und x_L(L, Z₁, e) ermittelt (x_Le = x_sync + x_L(L, Z₁, e)).
Nun werden die beiden Stellwegsendergebnisse x_Le und x_He jeweils mit Hilfe der Bewertungsfunktion B bewertet und die beiden Bewertungsergebnisse B(x_Le) sowie B(x_He) miteinander verglichen. Bei einem positiven Vergleichsergebnis, d.h. für den Fall, dass der Wert von B(x_Le) relativ und/oder absolut um den Schwellwert besser ist als der Wert von B(x_He), wird x_Le als neue Stellwegseinstellung x_sync zum Synchronisationszeitpunkt gesetzt. Bei einem negativen Vergleichsergebnis wird x_He als x_sync zum Synchronisationszeitpunkt gesetzt. Danach wird zum nullten Iterationsschritt (i = 0) gesprungen. Im Rahmen des nullten Iterationsschritt wird x_Le bzw. x_He in Gestalt der neuen Stellwegseinstellung x_sync als Stellwegsbefehl 50 ₀ an das Manipulatorsystem zur entsprechenden Einstellung der Manipulatoren Mj übergeben und die zu diesem Zeitpunkt vom Zustandsgeber 54 übermittelte Zustandscharakterisierung 66 als Zustandscharakterisierung Z_sync gesetzt. Daraufhin erfolgt eine neuerliche Abarbeitung der nachfolgenden Iterationsschritte (i = 1, 2, ...) gemäß 2.
Gemäß einer zum vorstehend beschriebenen Stellwegsermittler 40 abweichenden Ausführungsform kann auf die Übergabe der auf Grundlage des „schnellen“ Algorithmus Alg1(H) ermittelten Stellwegsbefehle 50 ₁, 50 ₂, 50 ₃ etc. an das Manipulatorsystem zur Nachjustage verzichtet werden. Gemäß dieser Ausführungsform wird das Manipulatorsystem immer erst dann nachjustiert, wenn eine Rückkehr zum nullten Iterationsschritt (i = 0) erfolgt, d.h. wenn das auf Grundlage eines Zwischenergebnisses des „langsamen“ Optimierungsalgorithmus Alg2(L) ermittelte zweite Stellwegsergebnis x_LK2, x_LK3 etc. aufgrund der Bewertung gegenüber dem entsprechenden, vom „schnellen“ Algorithmus Alg1(H) ermittelten Stellwegsergebnis bevorzugt wird bzw. der „langsame“ Optimierungsalgorithmus Alg2(L) das End-Stellwegsergebnis ermittelt hat.
Die aktualisierte Zustandscharakterisierung 66 ₁, 66 ₂ etc. kann vom Stellwegsermittler 40 jeweils vollständig oder teilweise übernommen werden. Von Iterationsschritt zu Iterationsschritt können auch interne Algorithmenparameter des „langsamen“ Optimierungsalgorithmus Alg2 angepasst oder neu berechnet werden. Zusätzlich kann ein Funktionswächter die Steuerung überwachen und die Steuerung bei einem Fehlverhalten in einen definierten Zustand zurückführen. Zusätzlich kann ein Kontrolleur die Steuerung kontrollieren und bei erkennbarem Fehlverhalten den Funktionswächter aktivieren.
Zu gegebenen Zeitpunkten kann das Verfahren auch unterbrochen werden und neu gestartet werden. Solche Zeitpunkte können beispielsweise Betriebsunterbrechungen, Beleuchtungseinstellungswechsel, Waferwechsel oder Loswechsel umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der „schnelle“ Algorithmus Alg1(H) in einem Iterationsschritt für verschiedene Konfigurationen ausgeführt werden. Damit kann sichergestellt werden, dass beispielsweise Nebenbedingungen wie Verfahrwegsbeschränkungen eingehalten werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können besondere Einflüsse, wie beispielsweise Druckschwankungen zunächst aus der vom Zustandsgeber 54 übermittelten Zustandscharakterisierung 66 herausgerechnet werden und sodann mit einem separaten Modell wieder in den Stellweg aufgenommen werden. Die besondere Eigenschaft derartiger Störungen ist es, dass man sie mit nur wenigen Manipulatoren, wie beispielsweise auf Starrkörperbewegungen beruhenden Manipulatoren, und/oder Wellenlängenänderungen sehr gut korrigieren kann.
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: Maskenverschiebebühne
22: Projektionsobjektiv
24: Substrat
26: Substratverschiebebühne
28: Kippachse
30: zentrale Belichtungssteuerung
34: Manipulatorsteuerung
40: Stellwegsermittler
42: Optimierungsalgorithmus
44: Gütefunktion
46: Nebenbedingung
50: Stellwegsbefehl
54: Zustandsgeber
55: Wellenfrontmesseinrichtung
56: Speicher
58: Simulationseinrichtung
60: Drucksensor
62: aktuelle Bestrahlungsintensität
64: Zustandscharakterisierung
66: aktuelle Zustandscharakterisierung
E1 bis E4: optische Elemente
M1 bis M4: Manipulatoren
x: Stellwegseinstellung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/034674 A1 [0002, 0007, 0007, 0037, 0037]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Stephen Boyd, Lieven Vandenbergh, „Convex Optimization“, Cambridge University Press (2004), Kapitel 4.4, Seiten 152–153 [0007]
Stephen Boyd, Lieven Vandenbergh, „Convex Optimization“, Cambridge University Press (2004), Kapitel 11, Seiten 562–620 [0007]
Stephen Boyd, Lieven Vandenbergh, „Convex Optimization“, Cambridge University Press (2004), Kapitel 4.4, Seiten 152–153 [0037]
Stephen Boyd, Lieven Vandenbergh, „Convex Optimization“, Cambridge University Press (2004), Kapitel 11, Seiten 562–620 [0037]

Claims

Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie mit: – einem Projektionsobjektiv (22) zum Abbilden von Maskenstrukturen, – mindestens einem Manipulator (M1 bis M4), welcher dazu konfiguriert ist, eine optische Wirkung mindestens eines optischen Elements (E1 bis E4) des Projektionsobjektivs durch Manipulation einer Eigenschaft des optischen Elements entlang eines Stellweges zu verändern, sowie – einem Stellwegsermittler (40), welcher dazu konfiguriert ist: sowohl durch Ausführen eines ersten Optimierungsalgorithmus (Alg1(H)) als auch durch Ausführen eines zweiten Optimierungsalgorithmus (Alg2(L)) aus einer Zustandscharakterisierung (66) des Projektionsobjektivs eine Stellwegseinstellung für den mindestens einen Manipulator zu generieren, wobei der erste Optimierungsalgorithmus auf eine Laufzeit ausgelegt ist, die höchstens die Hälfte der Laufzeit des zweiten Optimierungsalgorithmus beträgt, während einer Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus den ersten Optimierungsalgorithmus mehrfach, und zwar jeweils auf Grundlage einer aktualisierten Version der Zustandscharakterisierung, auszuführen, zu mindestens einem Zeitpunkt während der Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus ein erstes Stellwegsergebnis (x_H2) in Gestalt eines aktuellen Stellwegsergebnisses des ersten Optimierungsalgorithmus sowie ein auf Grundlage eines Zwischenergebnisses (x_L1) des zweiten Optimierungsalgorithmus ermitteltes zweites Stellwegsergebnis (x_LK2) im Hinblick auf deren jeweiligen Korrektureinfluss auf die Zustandscharakterisierung des Projektionsobjektivs zu bewerten, sowie abhängig von der Bewertung entweder das erste Stellwegsergebnis oder das zweite Stellwegsergebnis zur Steuerung des mindestens einen Manipulators auszuwählen.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, bei welcher der Stellwegsermittler (40) dazu konfiguriert ist, das zweite Stellwegsergebnis durch Korrektur des Zwischenergebnisses des zweiten Optimierungsalgorithmus mittels einer Stellwegskorrektur (x_k) zu ermitteln, welche mittels eines Korrekturalgorithmus (AlgK), dessen Laufzeit höchstens das 1,5-fache der Laufzeit des ersten Optimierungsalgorithmus (Alg1) beträgt, bestimmt wird.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 2, wobei der Korrekturalgorithmus (AlgK) den ersten Optimierungsalgorithmus (Alg1) umfasst.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher der Stellwegsermittler (40) dazu konfiguriert ist, die Stellwegskorrektur (x_k(K, Z₂)) auf Grundlage der dem ersten Stellwegsergebnis (x_H2) zugrunde liegenden aktualisierten Version (66 ₂) der Zustandscharakterisierung zu ermitteln.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei welcher der Stellwegsermittler dazu konfiguriert ist, das dem zweiten Stellwegsergebnis (x_LK2) zugrunde liegende Zwischenergebnis (x_L1) des zweiten Optimierungsalgorithmus auf Grundlage einer zu Beginn der Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus vorliegenden Zustandscharakterisierung (66 ₁) zu ermitteln.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das dem zweiten Stellwegsergebnis (x_LK2) zugrunde liegende Zwischenergebnis (x_L1) des zweiten Optimierungsalgorithmus bereits zu Beginn der der Ermittlung des ersten Stellwegsergebnisses (x_H2) dienenden Ausführung des ersten Optimierungsalgorithmus vorliegt.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei der Stellwegsermittler (40) dazu konfiguriert ist, zu mehreren Zeitpunkten während der Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus das jeweilige erste Stellwegsergebnis sowie das jeweilige auf Grundlage eines jeweils anderen Zwischenergebnisses ermittelte zweite Stellwegsergebnis zu bewerten und abhängig von der Bewertung jeweils entweder das entsprechende erste Stellwegsergebnis oder das entsprechende zweite Stellwegsergebnis zur Steuerung des mindestens einen Manipulators (M1 bis M4) auszuwählen.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, weiterhin mit einer Manipulatorsteuerung (34), welche dazu konfiguriert ist, das vom Stellwegsermittler (40) ausgewählte Stellwegsergebnis noch während der Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus in eine entsprechende Aktuierung des mindestens einen Manipulators (M1 bis M4) umzusetzen.
Verfahren zum Steuern einer Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithograpie mit einem Projektionsobjektiv (22) zum Abbilden von Maskenstrukturen, mindestens einem Manipulator (M1 bis M4), welcher dazu konfiguriert ist, eine optische Wirkung mindestens eines optischen Elements (E1 bis E4) des Projektionsobjektivs durch Manipulation einer Eigenschaft des optischen Elements entlang eines Stellwegs zu verändern, sowie einem Stellwegsermittler (40), welcher dazu konfiguriert ist, sowohl durch Ausführen eines ersten Optimierungsalgorithmus (Alg1(H)) als auch durch Ausführen eines zweiten Optimierungsalgorithmus (Alg2(L)) aus einer Zustandscharakterisierung des Projektionsobjektivs eine Stellwegseinstellung für den mindestens einen Manipulator zu generieren, wobei der erste Optimierungsalgorithmus auf eine Laufzeit ausgelegt ist, die höchstens die Hälfte der Laufzeit des zweiten Optimieurngsalgorithmus beträgt, mit den Schritten: – mehrfaches Ausführen des ersten Optimierungsalgorithmus während einer Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus, und zwar jeweils auf Grundlage einer akualisierten Version der Zustandscharakterisierung, – Bewerten eines ersten Stellwegsergebnisses (x_H2) in Gestalt eines aktuellen Stellwegsergebnisses des ersten Optimierungsalgorithmus sowie eines auf Grundlage eines Zwischenergebnisses (x_L1) des zweiten Optimierungsalgorithmus ermittelten zweiten Stellwegsergebnisses (x_LK2) zu mindestens einem Zeitpunkt während der Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus im Hinblick auf deren jeweiligen Korrektureinfluss auf die Zustandscharakterisierung des Projektionsobjektivs, sowie – abhängig von der Bewertung erfolgendes Auswählen des ersten Stellwegsergebnisses oder des zweiten Stellwegsergebnisses zur Steuerung des mindestens einen Manipulators.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das zweite Stellwegsergebnis durch Korrektur des Zwischenergebnisses des zweiten Optimieurngsalgorithmus mittels einer Stellwegskorrektur (x_k) ermittelt wird, welche mittels eines Korrekturalgorithmus (AlgK), dessen Laufzeit höchstens das 1,5-fache der Laufzeit des ersten Optimierungsalgorithmus (Alg1) beträgt, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Stellwegskorrektur (x_k(K, Z₂)) auf Grundlage der dem ersten Stellwegsergebnis (x_H2) zugrunde liegenden aktualisierten Version (66 ₂) der Zustandscharakterisierung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei das ausgewählte Stellwegsergebnis noch während der Ausführung des zweiten Optimierungsalgorithmus in eine entsprechend Aktuierung des mindestens einen Manipulators (M1 bis M4) umgesetzt wird.