DE102017209440A1

DE102017209440A1 - Projektionsbelichtungsverfahren und Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie

Info

Publication number: DE102017209440A1
Application number: DE102017209440.0A
Authority: DE
Inventors: Alexander Wolf
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2018-12-06
Also published as: US11181826B2; KR102579215B1; KR20200012975A; TWI759494B; CN110692019B; CN110692019A; US20200371444A1; WO2018219870A1; US20200089127A1; US10761429B2; TW201909240A

Abstract

Bei einem Projektionsbelichtungsverfahren zur Belichtung eines strahlungsempfindlichen Substrates mit mindestens einem Bild eines Musters einer Maske unter der Kontrolle durch ein Betriebs-Steuerungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage wird ein in einem Beleuchtungsbereich liegender Teils des Musters auf das Bildfeld am Substrat mit Hilfe eines Projektionsobjektivs abgebildet, wobei alle zur Bilderzeugung im Bildfeld beitragenden Strahlen der Projektionsstrahlung einen Projektionsstrahlengang bilden. Die Wellenfront der Projektionsstrahlung wird durch Ansteuern eines Manipulators beeinflusst, der eine im Projektionsstrahlengang angeordnete Manipulatorfläche und eine Stelleinrichtung zur reversiblen Veränderung einer optischen Wirkung der Manipulatorfläche aufweist. Stellwertänderungen der Stelleinrichtung werden durch das Betriebs-Steuerungssystem ausgehend von einem Steuerprogramm mit einem Korrekturalgorithmus ermittelt, der eine Zielfunktion optimiert. Die Zielfunktion für mindestens einen Manipulator umfasst eine Telezentrie-Sensitivität, die eine Beziehung zwischen einer definierten Stellwertänderung an dem Manipulator und einer dadurch erzielbaren Auswirkung auf die Telezentrie der Projektionsstrahlung im Bildfeld beschreibt.

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft ein Projektionsbelichtungsverfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine zur Durchführung des Projektionsbelichtungsverfahren geeignete Projektionsbelichtungsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10 sowie ein Projektionsobjektiv gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 17.
Zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen, wie z.B. Fotolithografiemasken, werden heutzutage überwiegend mikrolithografische Projektionsbelichtungsverfahren eingesetzt. Dabei werden Masken (Retikel) oder andere Mustererzeugungseinrichtungen verwendet, die das Muster einer abzubildenden Struktur tragen oder bilden, z.B. ein Linienmuster einer Schicht (Layer) eines Halbleiterbauelementes. Das Muster wird in einer Projektionsbelichtungsanlage zwischen einem Beleuchtungssystem und einem Projektionsobjektiv im Bereich der Objektebene des Projektionsobjektivs positioniert und mit einer vom Beleuchtungssystem bereit gestellten Beleuchtungsstrahlung beleuchtet. Die durch das Muster veränderte Strahlung läuft als Projektionsstrahlung durch das Projektionsobjektiv, welches das Muster auf das zu belichtende Substrat in verkleinertem Maßstab abbildet. Die Oberfläche des Substrats ist in der zur Objektebene optisch konjugierten Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnet. Das Substrat ist in der Regel mit einer strahlungsempfindlichen Schicht (Resist, Fotolack) beschichtet.
Eines der Ziele bei der Entwicklung von Projektionsbelichtungsanlagen besteht darin, Strukturen mit zunehmend kleineren Abmessungen auf dem Substrat lithografisch zu erzeugen. Kleinere Strukturen führen z.B. bei Halbleiterbauelementen zu höheren Integrationsdichten, was sich im Allgemeinen günstig auf die Leistungsfähigkeit der hergestellten mikrostrukturierten Bauelemente auswirkt.
Die Größe der erzeugbaren Strukturen hängt maßgeblich vom Auflösungsvermögen des verwendeten Projektionsobjektivs ab und lässt sich einerseits durch Verringerung der Wellenlänge der für die Projektion verwendeten Projektionsstrahlung und andererseits durch Erhöhung der im Prozess genutzten bildseitigen numerischen Apertur NA des Projektionsobjektivs steigern. Projektionsbelichtungsanlagen mit hochauflösenden Projektionsobjektiven arbeiten heutzutage bei Wellenlängen von weniger als 260 nm im tiefen Ultraviolettbereich (DUV) oder im extremen Ultraviolettbereich (EUV).
Projektionsobjektive haben in der Regel eine Vielzahl von optischen Elementen, um teilweise gegenläufige Anforderungen hinsichtlich der Korrektur von Abbildungsfehlern ggf. auch bei großen genutzten numerischen Aperturen zu ermöglichen. Sowohl refraktive, als auch katadioptrische Projektionsobjektive im Bereich der Mikrolithografie haben häufig zehn oder mehr transparente optische Elemente. Bei Systemen für die EUV-Lithographie versucht man, mit möglichst wenigen reflektiven Elementen auszukommen, z.B. mit vier oder sechs Spiegeln.
Neben den intrinsischen Abbildungsfehlern, die ein Projektionsobjektiv aufgrund seiner optischen Auslegung (seines optischen Designs) und der Herstellung aufweisen kann, können Abbildungsfehler auch während der Nutzungsdauer, insbesondere während des Betriebs einer Projektionsbelichtungsanlage beim Anwender, auftreten. Solche Abbildungsfehler haben häufig ihre Ursache in Veränderungen der im Projektionsobjektiv verbauten optischen Elemente durch die bei der Nutzung verwendete Projektionsstrahlung. Dieser Problemkreis wird häufig unter dem Stichwort „lens heating“ behandelt. Auch andere interne oder externe Störungen können zur Verschlechterung der Abbildungsleistung führen. Hierzu gehören unter anderem ein eventueller Maßstabsfehler der Maske, Veränderungen des Luftdrucks in der Umgebung, Unterschiede in der Stärke des Gravitationsfeldes zwischen dem Ort der ursprünglichen Objektivjustage und dem Ort der Nutzung beim Kunden, Brechzahländerungen und/oder Formveränderungen von optischen Elementen aufgrund von Materialveränderungen durch hochenergetische Strahlung (z.B. Kompaktierung), Deformationen aufgrund von Relaxationprozessen in den Halteeinrichtungen, das Driften optischer Elemente und ähnliches.
Moderne Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie umfassen ein Betriebs-Steuerungssystem, das es erlaubt, in Reaktion auf Umwelteinflüsse und sonstige Störungen eine zeitnahe Feinoptimierung abbildungsrelevanter Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage vorzunehmen. Dazu wird passend zum aktuellen Systemzustand mindestens ein Manipulator angesteuert, um einem nachteiligen Effekt einer Störung auf die Abbildungsleistung entgegenzuwirken. Der Systemzustand kann dabei z.B. aufgrund von Messungen, aus einer Simulationen und/oder auf Basis von Kalibrierergebnissen abgeschätzt oder auf andere Weise ermittelt werden.
Das Betriebs-Steuerungssystem umfasst ein zum Projektionsobjektiv gehörendes Teilsystem in Form eines Wellenfront-Manipulationssystems zur dynamischen Beeinflussung der Wellenfront der von der Objektebene zur Bildebene des Projektionsobjektives verlaufenden Projektionsstrahlung. Bei einer dynamischen Beeinflussung lässt sich die Wirkung der im Projektionsstrahlengang angeordneten Komponenten des Wellenfront-Manipulationssystems in Abhängigkeit von Steuersignalen des Betriebs-Steuerungssystem variabel einstellen, wodurch die Wellenfront der Projektionsstrahlung gezielt verändert werden kann. Die optische Wirkung des Wellenfront-Manipulationssystems kann z.B. bei bestimmten, vorab definierten Anlässen oder situationsabhängig vor einer Belichtung oder auch während einer Belichtung geändert werden.
Das Wellenfront-Manipulationssystem weist mindestens einen Manipulator auf, der mindestens eine im Projektionsstrahlengang angeordnete Manipulatorfläche aufweist. Der Begriff „Manipulator“ bezeichnet hierbei Einrichtungen, die dafür eingerichtet sind, aufgrund entsprechender Steuersignale des Betriebs-Steuerungssystems der Projektionsbelichtungsanlage auf einzelne optische Elemente oder Gruppen von optischen Elementen aktiv einzuwirken, um deren optische Wirkung zu verändern, insbesondere so zu verändern, dass ein auftretender Fehler wenigstens teilweise kompensiert wird.
Ein Manipulator enthält ein oder mehrere Stellglieder bzw. Aktoren, deren aktueller Stellwert aufgrund von Steuersignalen des Betriebs-Steuerungssystems durch eine Stellwertänderung geändert bzw. verstellt werden kann. Eine Stellwertänderung kann z.B. eine Verlagerung oder Deformation eines optischen Elements bewirken. Handelt es sich bei einer Stellwertänderung um eine Bewegung eines Aktors, z.B. um ein optisches Element zu verschieben oder zu verkippen, so kann man eine Stellwertänderung auch als „Manipulatorverfahrweg“ bezeichnen. Eine Stellwertänderung kann auch z.B. als Temperaturänderung oder als Änderung einer elektrischen Spannung vorliegen.
Eine Stellwertänderung bewirkt eine Änderung der durch den Manipulator beeinflussbaren Abbildungseigenschaften (mindestens eine). Die Wirksamkeit eines Manipulators auf bestimmte Abbildungsfehler wird üblicherweise durch die sogenannte „Sensivitivität“ des Manipulators für diese Abbildungsfehler beschrieben. Der Begriff Sensitivität beschreibt die Beziehung zwischen einer definierten Stellwertänderung an einem Manipulator und der dadurch erzielten Auswirkung auf die Abbildungsqualität bzw. auf lithografische Fehler.
Die für einen gewünschten Eingriff in das System erforderlichen Stellwertänderungen an Manipulatoren bzw. an Aktoren von Manipulatoren werden bei bekannten Betriebs-Steuerungssystemen ausgehend von einem Steuerprogramm mit einem Korrekturalgorithmus ermittelt, der eine Zielfunktion (Gütefunktionen, merit function) optimiert. Damit soll u.a. erreicht werden, dass nicht eine einzelne Restaberration auf Kosten anderer minimiert wird, sondern dass eine sinnvolle, ausbalancierte Reduzierung aller relevanten Einflussgrößen auftritt.
Das europäische Patent EP 1 251 402 B1 beschreibt ein Betriebs-Steuerungssystem, das eine Zielfunktion nutzt. Die Zielfunktion beschreibt dabei die Qualität des Belichtungsprozesses als gewichtete Summe einer Vielzahl von „lithographischen Fehlern“. Der Begriff „lithographischer Fehler“ soll dabei alle für die Lithographie relevanten Mängel bei der Abbildung umfassen. Zu den lithographischen Fehlern gehören u.a. Aberrationen wie Verzeichnung (ungleichmäßige Verlagerung von Bildpunkten im Bildfeld), Abweichungen der lateralen Bildlage (gleichmäßige Verlagerung von Bildpunkten im Bildfeld), Bilddrehung, unsymmetrischer Abbildungsmaßstab, Deformationen der Fokuslage (ungleichmäßige Bildpunktverlagerung senkrecht zur Bildebene) etc., aber auch Variationen der kritischen Dimensionen über das Bildfeld (CD-Variationen), Differenzen der kritischen Dimensionen in zueinander orthogonalen Richtungen (HV-Fehler) etc. Im Allgemeinen sind diese Fehler nicht einheitlich über das Bildfeld, sondern variieren innerhalb des Bildfeldes. Verzeichnung und Deformationen der Fokusebene können zu Overlay-Fehlern (z.B. Overlay-Fehlern zwischen unterschiedlichen Mustern (bzw. Maskenstukturen) und Fokus-Fehlern führen. Die lithographischen Fehler werden von verschiedenen Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage bzw. des Projektionsbelichtungsprozesses beeinflusst, zu denen das Substrat, die strahlungsempfindliche Schicht auf dem Substrat, der von der Lichtquelle bereitgestellte Projektionsstrahl, die Maske und das Projektionssystem gehören.
Wenn die zu erzeugenden Strukturgrößen immer kleiner werden, können auch lithographische Fehler, die bei größeren Strukturen noch akzeptabel sind, kritisch werden. Es besteht somit ein Bedarf nach einer verbesserten Kontrolle und der Möglichkeit zur weiteren Reduzierung lithographischer Fehler in Projektionsbelichtungsverfahren der Mikrolithographie.
AUFGABE UND LÖSUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Projektionsbelichtungsverfahren und eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie bereitzustellen, die es erlauben, unterschiedliche fotolithografische Prozesse unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen mit geringem Niveau an lithographischen Fehlern durchzuführen. Insbesondere soll eine gute Kontrolle und Begrenzung von Overlay-Fehlern möglich sein. Weiterhin soll ein Projektionsobjektiv bereitgestellt werden, das u.a. im Rahmen des Projektionsbelichtungsverfahren und der Projektionsbelichtungsanlage verwendet werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Projektionsbelichtungsverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch eine Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen von Anspruch 10. Eine weitere Lösung wir durch ein Projektionsobjektiv mit den Merkmalen von Anspruch 17 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Der Erfindung liegen unter anderem die folgenden Überlegungen und Erkenntnisse zugrunde.
Projektionsobjektive für die Mikrolithographie werden heutzutage üblicherweise als telezentrische Objektive ausgelegt. Ein telezentrisches Objektiv zeichnet sich dadurch aus, dass die Eintritts- und/oder die Austrittspupille im Unendlichen liegt. Man unterscheidet zwischen objektseitiger, bildseitiger und beidseitiger Telezentrie. Ein objektseitig telezentrischer Strahlengang wird verwendet, um Objekte ohne perspektivische Verzerrung zu erfassen. Die Eintrittspupille liegt im Unendlichen, so dass die Hauptstrahlen im Objektraum alle senkrecht zur Objektebene bzw. parallel zur optischen Achse laufen. Der Abbildungsmaßstab verändert sich bei axialer Objektverschiebung nicht. Das Bild erscheint also unabhängig vom Objektabstand immer gleich groß. Bei einem bildseitig telezentrischen Strahlengang liegt die Austrittspupille im Unendlichen, so dass die Strahlenkegel alle senkrecht auf die Bildebene treffen. Ein beidseitig telezentrischer (doppelt-telezentrischer) Strahlengang ist die Kombination aus objektseitig und bildseitig telezentrischem Strahlengang. Eintritts- und Austrittspupille liegen im Unendlichen, daher ist das System afokal. Die Bildebene kann theoretisch ohne Veränderung des Abbildungsmaßstabs nachfokussiert werden. Beidseitig telezentrische Projektionsobjektive sind insensitiv gegen Defokussierung.
Projektionsobjektive für die Mikrolithographie mit Arbeitswellenlängen im DUV-Bereich werden heutzutage üblicherweise doppel-telezentrisch (beidseitig telezentrisch) ausgelegt, um Anforderungen an den Abbildungsmaßstab zu erfüllen. Wenn das Projektionsobjektiv im Objektraum (auf der Seite des Objekts, objektseitige Telezentrie) und im Bildraum (auf Seite des Bildes, bildseitige Telezentrie) telezentrisch ist, wird die Sensitivität des Abbildungsmaßstabs auf die Höhenverstellung sowohl des Retikels als auch des Wafers reduziert.
Bei ausschließlich mit Spiegeln aufgebauten Projektionsobjektiven für die Mikrolithographie mit Arbeitswellenlängen im EUV-Bereich wird mit reflektiven Masken gearbeitet, die eine schräge Beleuchtung erfordern. Hier ist Telezentrie nur im Bildraum (bildseitige Telezentrie) möglich.
Während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage werden einzelnen Linsen und/oder andere optische Elemente des Projektionsobjektivs (z.B. Spiegel) manipuliert, z.B. aus ihrer Nominalposition herausbewegt und/oder deformiert, z.B. um Umweltstörungen, wie Druckänderung, und/oder andere Störungen zu kompensieren. Bei derartigen „Manipulationen“ der Optik bleibt in herkömmlichen Betriebs-Steuerungssystemen die Telezentrie unberücksichtigt. Dies kann dazu führen, dass diese signifikant verstellt wird und z.B. Maßstabfehler induziert werden.
Es gibt zwar Möglichkeiten, die Telezentrie eines isolierten Projektionsobjektivs zu messen (vgl. Z.B. DE 102005026628 A1 ) Es existiert nach Kenntnis der Erfinder jedoch aktuell keine Messtechnik zur Telezentrie-Kontrolle eines in eine Projektionsbelichtungsanlage eingebauten Projektionsobjektivs während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage.
Eine bekannte Berechnung der Telezentrie basiert auf folgendem Verfahren: Durch Zielen auf die System-Blende werden die Schwerstrahlen (Schwerpunkt in den Pupillenkoordinaten) bestimmt. Die Abweichung der Schwerstrahlrichtung von der gewollten 90° Richtung wird als Telezentrie-Fehler bezeichnet. Dieser Fehler wird in der Regel in Millirad (mrad) angegeben. Projektionsobjektive für die Mikrolithographier haben häufig einen nominalen Telezentrie-Fehler im Bereich von ca. 1 mrad bis 0.1 mrad.
Bekannte Messtechniken in Projektionsbelichtungsanlagen basieren dagegen auf WellenfrontDaten (z.B. Interferometer-Messtechnik zur Bestimmung der Phase) und sind deshalb nicht mit Strahldaten kompatibel. Bei einem Betriebs-Steuerungssystem, welches auf Wellenfrontmessungen basiert, können die Sensitivitäten der Richtungen der Schwerstrahlen in der eingesetzten Software (lens model) nicht verwendet werden.
Es gab nach Kenntnis des Erfinders bisher auch keine Versuche, die Telezentrie bei der Berechnung der Stellwertänderungen der manipulierbaren optischen Elemente zu berücksichtigen.
Gemäß der beanspruchten Erfindung wird die vom Steuerprogramm zu optimierende Zielfunktion gegenüber herkömmlichen Zielfunktionen modifiziert, so dass sie für mindestens einen Manipulator eine Telezentrie-Sensitivität umfasst, wobei die Telezentrie-Sensitivität eine Beziehung zwischen einer definierten Stellwertänderung an dem Manipulator und einer dadurch erzielbaren Auswirkung auf die Telezentrie der Projektionsstrahlung im Bildfeld beschreibt. Vorzugsweise wird für jeden Manipulator eine Telezentrie-Sensitivität berücksichtigt.
Bei der Optimierung der Zielfunktion werden meist zahlreiche Stellwertänderungen von Manipulatoren simuliert und deren Auswirkungen auf die Zielfunktion berechnet. Wird gemäß der beanspruchten Erfindung vorgegangen, so können die Auswirkungen von Stellwertänderungen an Manipulatoren auf die Telezentrie bei der Optimierung der Zielfunktion berücksichtigt werden. Dadurch kann z.B. erreicht werden, dass einem Endkunden (Anwender der Projektionsbelichtungsanlage) ohne Telezentriemessung eine Möglichkeit gegeben wird, die Abweichung der Telezentrie von der Telezentrie des Auslieferungszustandes und einer anschließenden Justage durch Manipulatoren zu dokumentieren, und sicherzustellen, dass die Telezentrie im Bereich einer vorgegebenen Spezifikation bleibt.
Im Bereich der geometrischen Optik werden üblicherweise Zernike-Polynome benutzt, um Wellenfronten zu repräsentieren, die wiederum die Abbildungsfehler von optischen Systemen beschreiben. Die einzelnen Abbildungsfehler können dabei durch die Koeffizienten der Zernike-Polynome, also die Zernike-Koeffizienten bzw. deren Werte (in [nm]), beschrieben werden. In einer im Bereich der Lithographie üblichen Repräsentation repräsentieren z.B. die Zernike-Koeffizienten Z2 und Z3 die Verkippung einer Wellenfront in x-Richtung bzw. y-Richtung, wodurch ein verzeichnungsartiger Fehler entsteht. Der Zernike-Koeffizient Z4 beschreibt eine Krümmung der Wellenfront, wodurch ein Defokusfehler beschreibbar ist. Der Zernike-Koeffizient Z5 beschreibt eine sattelförmige Deformation der Wellenfront und somit den Astigmatismusanteil einer Wellenfrontdeformation. Die Zernike-Koeffizienten Z7 und Z8 stehen für Koma, der Zernike-Koeffizient Z9 für sphärische Aberration und die Zernike-Koeffizienten Z10 und Z11 für Dreiwelligkeit etc.
Bei der Justage eines Projektionsobjektives für die Mikrolithographie wurde bisher der Zemike-Koeffizient Z1, der eine konstante Verschiebung der Wellenfront beschreibt, nicht beachtet. Eine solche Verschiebung führt zu einer zeitlichen Verzögerung, also zu einer Änderung der optischen Weglänge (optical path length, OPL) der Strahlen, nicht aber zu einer Deformation der Wellenfront. Eine Z1-Variation über das Feld führt nur im Zusammenhang mit einer Defokussierung der Bildebene oder der Objektebene zu Aberrationen, nicht aber in der Normalposition (ohne Defokussierung). Es wird vermutet, dass u.a. aus diesem Grunde Feldvariationen von Z1 in üblichen Optik-Design-Programmen, wie z.B. CODE V ®, OSLO ® oder ZEMAX ® nicht routinemäßig berechnet werden.
Vom Erfinder wurde erkannt, dass der Feldverlauf des Zernike-Koeffizienten Z1 (oder eine dazu mathematisch äquivalente Größe) als Maßzahl für die Telezentrie genutzt werden kann. Der Feldverlauf des Zernike-Koeffizienten Z1 beschreibt quantitativ, wie sich der Zernike-Koeffizienten Z1 über das effektive Bildfeld ändert, also die Abhängigkeit von Z1 von der Position bzw. von den Feldkoordinaten im Bildfeld. Der Feldverlauf des Zernike-Koeffizienten Z1 ist eine Größe, die in eindeutiger berechenbarer Beziehung zur Telezentrie steht und diese insoweit festlegt bzw. aus Wellenfrontdaten berechenbar macht.
Es ist möglich, die Sensitivitäten des Feldverlaufs des Zernike-Koeffizienten Z1 auf Manipulationen zu berechnen und in bestehende Modelle der Betriebssteuerung zu implementieren. Damit wird quantitativ bestimmbar, wie sich eine Stellwertänderung an einem Manipulator auf den Feldverlauf des Zernike-Koeffizienten Z1 (und damit auf die Telezentrie) auswirkt.
Die Sensitivitäten des Feldverlaufs des Zernike-Koeffizienten Z1 auf Bewegungen von Linsen oder andere Stellwertänderungen an Manipulatoren können in einem Format beschrieben werden, welches dem Format gebräuchlicher Manipulator-Software in Lithographieobjektiven entspricht. Dadurch ist eine Implementierung in bestehende Systeme möglich.
Bei Projektionsbelichtungsanlagen mit Manipulatoren besteht eine Möglichkeit zur Berücksichtigung von Variationen bzw. Veränderungen der Telezentrie bei der Steuerung einer Projektionsbelichtungsanlage darin, in einem Korrekturalgorithmus des Betriebs-Steuerungssystems auch Telezentrie-Sensitivitäten, d.h. Sensitivitäten von Manipulatoren für das Verändern der Telezentrie zu hinterlegen bzw. solche Sensitivitäten zu ermitteln und in einem Speicher des Betriebs-Steuerungssystems zu speichern und den Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage unter Berücksichtigung der Telezentrie-Sensitivitäten zu steuern.
Ergibt sich dabei beispielsweise, dass bereits eine kleine Stellwertänderung eines Manipulators zu einer starken Verlagerung der Telezentrie in einen kritischen Bereich führt, so können Stellwertänderungen dieses Manipulators unter Berücksichtigung der Telezentrie-Sensitivität auf relativ kleine Größen begrenzt werden, um die durch eine Veränderung der Telezentrie verursachten lithographischen Fehler ausreichend klein zu halten. Dies kann dadurch erreicht werden, dass zulässige Stellwertänderungen eines Manipulators unter Berücksichtigung der Telezentrie-Sensitivitäten steuerungstechnisch auf Größen unterhalb eines Stellwert-Grenzwertes begrenzt werden. Diese Maßnahme bewirkt, dass ein zugelassener Stellwertbereich, der sogenannte „range“ eines Manipulators, sich bei Berücksichtigung von Telezentrie-Sensitivitäten im Vergleich zu einer Projektionsbelichtungsanlage ohne die Berücksichtigung der Telezentrie-Sensitivitäten ändern kann.
Eine zum Feldverlauf des Zernike-Koeffizienten Z1 äquivalente Bestimmung der Telezentrie ist z.B. möglich, wenn bei der Optimierung der Zielfunktion eine zur Objektfläche konjugierte OPL-Fläche berechnet wird, die durch eine Gesamtheit von Bildpunkten definiert ist, welche von konjugierten Objektpunkten einen optischen Abstand konstanter optischer Pfadlänge (OPL) aufweisen. Für die Bestimmung der OPL-Fläche kann z.B. ein Verlauf einer konstanten Verschiebung der Wellenfront der Projektionsstrahlung über das Bildfeld berechnet werden.
Die Erfindung bietet erstmals die Möglichkeit zur Telezentrie-Kontrolle eines in einer Projektionsbelichtungsanlage eingebauten Projektionsobjektivs während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage. Hierfür können z.B. die folgenden Schritte durchgeführt werden: Bestimmen eines Startwerts für die Telezentrie zu einem Startzeitpunkt; Berechnen von durch Verstellen von Manipulatoren verursachten Telezentrie-Änderungen unter Verwendung von Werten für Stellwertänderungen der Manipulatoren und zugeordneter Telezentrie-Sensitivitäten; Bestimmen eines Telezentrie-Werts für einen Bestimmungs-Zeitpunkt aus dem Startwert und den zwischen dem Startzeitpunkt und dem Bestimmungs-Zeitpunkt erfolgten Telezentrie-Änderungen. Der Startwert kann z.B. durch Messen der Telezentrie bei Inbetriebnahme oder nach einer Neu-Justierung ermittelt werden. Dadurch kann ein sensitivitäts-basierter Telezentrie-Monitor realisiert werden.
Für den Fall, dass man die Telezentrie messen kann, können die Z1-Sensitivitäten für die Justage der Telezentrie verwendet werden. Dies bedeutet u.a., dass die Verfahrwege der Manipulatoren bestimmt werden können, so dass die Telezentrie einen gewünschten Verlauf aufweist.
Es kann ausreichen, mit ausreichender Genauigkeit zu bestimmen, auf welche Weise und in welchem Ausmaß sich die Telezentrie im Betrieb z.B. aufgrund von Stellwertänderungen an Manipulatoren ändert. Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Telezentrie des Projektionsobjektivs durch Ansteuern mindestens eines dedizierten Telezentrie-Manipulators verändert wird. Der Begriff „dedizierter Telezentrie-Manipulator“ bedeutet hierbei, dass es sich um einen Manipulator handelt, der in Reaktion auf Steuersignale eines Betriebs-Steuerungssystems eine gezielte Veränderung der Telezentrie des Projektionsobjektivs verursachen kann, wobei der Einfluss auf die Telezentrie im Vergleich zu ebenfalls möglichen Einflüssen auf andere Aberrationen, wie zum Beispiel Verzeichnung und Defokus, dominiert.
Die Bereitstellung eines dedizierten Telezentrie-Manipulators für das Projektionsobjektiv bzw. die Bereitstellung eines Projektionsobjektivs mit einem dedizierten Telezentrie-Manipulator kann auch unabhängig von einer Telezenztrie-Kontrolle oder von der Berücksichtigung von Telezentrie-Sensitivitäten eine eigenständige Erfindung sein.
Die Erfindung betrifft auch ein Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie, welches einen dedizierten Telezentrie-Manipulator aufweist, sowie eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem solchen Projektionsobjektiv. Damit ist es möglich, bei Bedarf bei einer Justageoperation oder während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage die Telezentrie-Eigenschaften des Projektionsobjektivs gezielt zu verändern, ohne gleichzeitig in relevantem Ausmaß andere Aberrationen, wie z.B. Verzeichnung und Defokus, zwangsweise ebenfalls zu verändern.
Vorteilhafte Konzepte zum Aufbau von dedizierten Telezentrie-Manipulatoren werden im Zusammenhang mit detaillierten Ausführungsbeispielen unten näher erläutert.
Figurenliste
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.

1 zeigt schematisch, wie ein ideales Abbildungssystem eine einlaufende Kugelwelle in eine auslaufende Kugelwelle transformiert, wobei 1A ein doppelt-telezentrisches Abbildungssystem und 1B ein nicht doppelt-telezentrischen Abbildungssystem beschreibt;
2 zeigt in 2A und 2B den Verlauf von Flächen konstanter optischer Weglänge (OPL-Flächen) für ein doppelt-telezentrisches Abbildungssystem bei unterschiedlichen Strahlrichtungen und in 2C für ein nicht doppelt-telezentrische Abbildungssystem;
3 zeigt eine Darstellung, in der die Flächen der konstanten OPL (OPL-Fläche) für ausgewählte Feldpunkte und für ausgewählte Raumrichtungen (gestrichelte Linien) gezeichnet sind, wobei die OPL-Fläche im doppelt-telezentrischen Fall (3A) im Bildraum eine Ebene und im nicht doppelt-telezentrischen Fall (3B) im Bild gekrümmt ist;
4 zeigt einen schematischen meridionalen Linsenschnitt eines Referenzsystems in Form eines katadioptrischen Projektionsobjektivs;
5 zeigt schematisch den Verlauf der Zernike-Koeffizienten Z1 als Funktion der Feldkoordinaten x und y für das Referenzsystem in 4;
6 zeigt den gemittelten Verlauf von Z1 als Funktion der x-Koordinate für das Referenzsystem in 4;
7 zeigt die Verläufe von Sensitivitäten derjenigen optischen Flächen des Referenzsystems, bei denen eine Veränderung der Flächenform zu einer besonders starken Änderung des Z1-Verlaufs führt;
8 zeigt in 8A ein Diagramm mit einem Vergleich der Sensitivität von Z1 bezüglich einer geänderten Wellenlänge im Vergleich zur Sensitivität beim Referenzsystem (vgl. 6) und in 8B die Ableitungen der Funktionen aus 8A;
9 zeigt schematisch Strahlverläufe von Haupt- und Koma-Strahl an einer Manipulatorfläche eines Telezentrie-Manipulators;
10 zeigt ein Beispiel eines Projektionsobjektivs mit einem dedizierten Telezentrie-Manipulator in Form eines modifizierten Alvarez-Manipulators;
11 zeigt ein Beispiel eines Projektionsobjektivs mit einem dedizierten Telezentrie-Manipulator mit zwei Alvarez-Linsen; und
12 zeigt eine schematische Darstellung einer Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Zur detaillierteren Erläuterung des Hintergrunds von Aspekten der beanspruchten Erfindung werden nachfolgend zunächst Zusammenhänge zwischen Telezentrie-Eigenschaften eines optischen Abbildungssystems und alternativen Beschreibungsweisen, wie dem Feldverlauf des Zenrnike-Koeffizienten Z1 oder der OPL-Funktion erläutert.
In dem Fachbuch „An Introduction to Hamiltonian Optics“ von H.A. Buchdahl, Cambridge University Press (1970) ist gezeigt, dass ein optisches System vollständig durch eine skalare Funktion mit der Bezeichnung „Charakteristik“ charakterisiert werden kann. Für ein abbildendes System ist die gemischte Charakteristik W₁ besonders geeignet. Diese Funktion entspricht der Summe der optischen Pfadlängen OPL angegeben in den Richtungskosinusen in der Objektebene und den Ortskoordinaten in der Bildebene mit dem gewichteten Skalarprodukt der Startorte und Startrichtungen $W_{1} (k_{x}, k_{y}; X, Y) : = O P L (k_{x}, k_{y}; X, Y) + n_{o} (k_{x} x + k_{y} y)$
wobei die Konvention gewählt wurde, dass die Koordinaten im Objektraum als kleine und die Koordinaten im Bildraum als große Buchstaben beschrieben werden.
Aus dem Fermatschen Prinzip folgt die Verknüpfung der Charakteristiken zu den Strahldaten. Die Ableitungen von W₁ nach den Richtungskosinusen in der Objektebene liefern nämlich die Durchstoßpunkte der Strahlen an dieser Ebene skaliert mit dem Brechungsindex n_o $\frac{\partial}{\partial k_{x}} W_{1} (k_{x}, k_{y}; X, Y) = n_{o} x$
$\frac{\partial}{\partial k_{y}} W_{1} (k_{x}, k_{y}; X, Y) = n_{o} y$
und die Ableitungen nach den Orten in der Bildebene liefern die Richtungkosinuse in der entsprechenden Ebene skaliert mit dem Brechungsindex N_B $\frac{\partial}{\partial X} W_{1} (k_{x}, k_{y}; X, Y) = N_{B} K_{x}$
$\frac{\partial}{\partial Y} W_{1} (k_{x}, k_{y}; X, Y) = N_{B} K_{y}$
Die ideale, aberrationsfreie Charakteristik eines optischen Systems mit dem Abbildungsmaßstab β lässt sich schreiben als $W_{i d e a l} (k_{x}, k_{y}; X, Y) = \frac{n_{o}}{β} (X k_{x} + Y k_{y}) + R (X, Y)$
Dies folgt aus den Differentialgleichungen (∂W/∂k_x) und (∂W/∂k_y) wenn die Abbildungsbedingungen $X = β x und Y = β y$
berücksichtigt werden. Die Aberrationen eines optischen Systems werden als die Abweichungen der W₁ Charakteristik von der idealen Charakteristik beschrieben mit $W_{A b e r r a t i o n} = W_{1} - W_{i d e a l}$
Das ist die Wellenfrontaberration, die man in Optik-Design-Programmen wie z.B. OSLO®, CODEV® oder ZEMAX® als Ergebnis erhält. Alle diese Programme können nur eine Approximation der Wellenfrontaberration berechnen.
Es folgen nun Betrachtungen zur Telezentrie. In bisher geprüften Schriften zur Wellenfrontaberration wird der Term R(X, Y) in der Gleichung für (W_ideal) wegdiskutiert, da er nicht zur Abbildungsqualität beiträgt. Dieser Term wird jedoch wichtig, wenn Aussagen zur Telezentrie eines optischen Systems getroffen werden sollen. Setzt man nämlich die ideale Charakteristik in die Gleichungen (∂W/∂k_x) und (∂W/∂k_y) ein, so erhält man $\frac{\partial}{\partial X} W_{i d e a l} (k_{x}, k_{y}; X, Y) = \frac{n_{o}}{β} k_{x} + \frac{\partial}{\partial X} R (X, Y) \overset{:}{=} N_{B} K_{x}$
$\frac{\partial}{\partial Y} W_{i d e a l} (k_{x}, k_{y}; X, Y) = \frac{n_{o}}{β} k_{y} + \frac{\partial}{\partial Y} R (X, Y) \overset{:}{=} N_{B} K_{y}$
Diese Gleichungen entsprechen der Sinusbedingung. Sie besagen, dass die Veränderung der Strahlrichtung im Bildraum proportional zur Veränderung der Strahlrichtung im Objektraum ist. Die Proportionalitätskonstante ist die Inverse des Abbildungsmaßstabs β.
Für eine doppelt-telezentrische Optik müssen die Strahlen, die senkrecht im Objekt starten (k_x = 0, k_y = 0), senkrecht im Bild ankommen mit (K_X = 0, K_Y = 0). Diese Bedingungen werden erfüllt, wenn R(X,Y) konstant ist. Damit ist gezeigt, dass die Telezentrie eines optischen System durch den Term R(X,Y) beschrieben wird.
Außerdem muss die ideale Charakteristik für doppelt-telezentrische Objektive folgende Form haben: $W_{i d e a l} (k_{x}, k_{y}; X, Y) = \frac{n_{o}}{β} (X k_{x} + Y k_{y}) + c$
wobei c eine beliebige Konstante darstellt.
Projektionsobjektive für die Mikrolithographie mittels EUV-Strahlung (EUV Optiken) können nicht doppelt-telezentrisch sein, weil die Masken reflektierend sind. Die Strahlbündel in derartigen Systemen starten an der Objektebene unter einem fixen Hauptstrahlwinkel (chief ray angle) α, der in der Regel wenige Grad (z.B. zwischen 3° und 10°, z.B. ca. 6°) beträgt. In der Bildebene sind die EUV-Optiken aber telezentrisch (nur bildseitige Telezentrie). Für die ideale Charakteristik entspricht dies der Forderung $\frac{\partial}{\partial X} W_{i d e a l} (k_{x} = 0, k_{y} = α; X, Y) = \frac{\partial}{\partial X} R (X, Y) = 0$
$\frac{\partial}{\partial Y} W_{i d e a l} (k_{x} = 0, k_{y} = α; X, Y) = \frac{n_{o}}{β} α + \frac{\partial}{\partial Y} R (X, Y) = 0$
Die Lösung dieser Gleichungen lautet $R (X, Y) = \frac{n_{o}}{β} α Y + c$
wobei c eine beliebige Konstante ist. Mit ähnlichen Argumenten kann man leicht die Forderungen nach dem idealen Verlauf der Funktion R(X,Y) auch für beidseitig nicht telezentrischen Systeme ableiten.
Die Verknüpfung zur Zernike-Entwicklung kann wie folgt verstanden werden. Die Wellenfrontaberrationen (W_aberration) werden typischerweise in Zernikepolynome Z_n(k_x,k_y) entwickelt mit $W_{A b e r r a t i o n} (k_{x}, k_{y}; X, Y) = \sum_{n = 1}^{N} c_{n} (X, Y) Z_{n} (k_{x}, k_{y})$
Diese Entwicklung hat eine schöne Interpretation, denn die Zernikepolynome können als bekannte Bildfehler interpretiert werden. Zum Beispiel entsprechen Z₂ und Z₃ der Verzeichnung und Z₄ dem Defokus einer Optik.
Das Zernikepolynom Z₁ entspricht einer Konstanten und damit entspricht der Feldverlauf des Zernikekoeffizients c₁ (X,Y) dem Verlauf der Telezentrie.
In allen vom Erfinder geprüften Optik-Design-Programmen (OSLO®, ZEMAX® und CODEV®) wird der Z1-Term vernachlässigt. Es wird vermutet, dass dies unter anderem an der historischen Entwicklung im Optikdesign liegt. Traditionell wird ein Design punktweise bewertet. An einem festen Punkt (X,Y) spielt die globale Phase, die dem Z1 entspricht, keine Rolle.
Deshalb wird in den oben erwähnten Programmen die globale Phase an einem Punkt so gewählt, dass die Wellenfrontaberration in der Mitte der Pupille verschwindet. Damit wird die Berechnung des Z1-Feldverlaufs unmöglich.
Nachfolgend wird anhand der 1 bis 3 eine visuelle Darstellung der Ergebnisse präsentiert. Die Tatsache, dass die Charakteristik W₁(k_x,k_y; X,Y) von vier Variablen abhängt, macht es schwierig, diese darzustellen. Fixiert man jedoch zwei der Variablen, so wird es möglich, eine einfache physikalische Interpretation zu geben.
Üblicherweise wird eine Darstellung gewählt, in der der Auftreffort (X,Y) fix ist. Dies entspricht der Vorgehensweise, die alle Optik-Design-Programme unterstützen. Dabei definiert man Feldpunkte (fixierte Auftrefforte), an welchen dann die Wellenfrontaberrationen kontrolliert werden. In diesem Fall zeigt die ideale Charakteristik (Gleichung zu (W_ideal), wie in 1A skizziert ist, dass die OPL für alle Strahlen, die in Richtungen (k_x,k_y) starten, konstant ist. Die Flächen der konstanten OPL - auch als OPL-Fläche bezeichnet - sind somit kugelförmig. Als Ergebnis erhält man die Forderung, dass eine ideale Optik eine einlaufende in eine auslaufende Kugelwelle transformiert.
Für fixe Auftrefforte (X,Y) reduziert sich die ideale Charakteristik zu einer linearen Funktion W_ideal = c₁k_x + c₂k_y + c₀ in den Richtungskosinusen k_x und k_y und stellt eine Kugelwelle dar.
Betrachtet man die ideale Charakteristik nur an einem Punkt, so kann man die doppelttelezentrischen Objektive (1A) nicht von den nicht doppelt-telezentrischen Objektiven (1B) unterscheiden.
Betrachtet man jedoch den unüblichen, bisher nicht berücksichtigten Fall, in dem die Richtungen (k_x,k_y) fixiert sind, so erhält man aus der Formel für die ideale Charakteristik eines doppelt-telezentrischen Systems (Gleichung zu (W_{ideal-doppelTel}) die Forderung, dass ebene Flächen der konstanten OPL im Objektraum auf ebenen Flächen im Bildraum abgebildet werden. Dieser Zusammenhang wird in 2 skizziert. Für fixe Startrichtungen (k_x,k_y) lässt sich die ideale Charakteristik für doppelt-telezentrische Systeme $W_{i d e a l} = \frac{n_{o}}{β} (X k_{x} + Y k_{y}) + c$
als eine lineare Funktion in den Auftrefforten (X,Y) schreiben, was einer Ebene entspricht.
Die Skizzen in 2A und 2B zeigen den Verlauf der Flächen der konstanten OPL für (k_x = 0, k_y = 0) (2A) und (k_x ≠ 0, k_y ≠ 0) (2B). Für nicht doppelt-telezentrische Systeme (2C) mit der Charakteristik $W_{i d e a l} = \frac{n_{o}}{β} (X k_{x} + Y k_{y}) + R (X, Y)$
entspricht die Fläche der konstanten OPL im Bildraum der Funktion R(X,Y).
In 3 ist eine Darstellung gewählt, in der die die Flächen der konstanten OPL (OPL-Fläche) für ausgewählte Feldpunkte als auch für ausgewählte Raumrichtungen (gestrichelte Linien) gezeichnet sind. In dieser Darstellung kann man doppelt-telezentrische Systeme klar von den objektseitig telezentrischen Systemen unterscheiden.
Die gestrichelten Linien in den beiden Figuren zeigen den Verlauf der Fläche mit konstanter OPL für (k_x= 0,k_y= 0). Im doppelt-telezentrischen Fall (3A) ist diese Fläche im Bildraum eine Ebene. Für den nicht doppelt-telezentrischen Fall (3B) ist diese Fläche im Bild gekrümmt.
Nachfolgend werden quantitative Aspekte zu Sensitivitäten von Z1 zur Auslegung einer Betriebssteuerung und zur Auslegung von Manipulatoren zur Beeinflussung der Telezentrie anhand praktischer Beispiele erläutert.
4 zeigt einen schematischen meridionalen Linsenschnitt einer Ausführungsform eines katadioptrischen Projektionsobjektivs PO mit ausgewählten Strahlbündeln zur Verdeutlichung des Abbildungsstrahlengangs der im Betrieb durch das Projektionsobjektiv verlaufenden Projektionsstrahlung. Das Projektionsobjektiv ist als verkleinernd wirkendes Abbildungssystem dafür vorgesehen, ein in seiner Objektebene OS angeordnetes Muster einer Maske in reduziertem Maßstab, beispielsweise im Maßstab 4:1, auf seine parallel zur Objektebene ausgerichtete Bildebene IS abzubilden. Dabei werden zwischen Objektebene und Bildebene genau zwei reelle Zwischenbilder IMI1, IMI2 erzeugt. Ein erster, ausschließlich mit transparenten optischen Elementen aufgebauter und daher refraktiver (dioptrischer) Objektivteil OP1 ist so ausgelegt, dass das Muster der Objektebene im Wesentlichen ohne Größenänderung in das erste Zwischenbild IMI1 abgebildet wird. Ein zweiter, katadioptrischer Objektivteil OP2 bildet das erste Zwischenbild IMI1 auf das zweite Zwischenbild IMI2 im Wesentlichen ohne Größenänderung ab. Ein dritter, refraktiver Objektivteil OP3 ist dafür ausgelegt, das zweite Zwischenbild IMI2 mit starker Verkleinerung in die Bildebene IS abzubilden.
Zwischen der Objektebene und dem ersten Zwischenbild, zwischen dem ersten und dem zweiten Zwischenbild sowie zwischen dem zweiten Zwischenbild und der Bildebene liegen jeweils Pupillenflächen bzw. Pupillenebenen P1, P2, P3 des Abbildungssystems dort, wo der Hauptstrahl CR der optischen Abbildung die optische Achse OA schneidet. Im Bereich der Pupillenfläche P3 des dritten Objektivteils OP3 kann die Aperturblende AS des Systems angebracht sein. Die Pupillenfläche P2 innerhalb des katadioptrischen zweiten Objektivteils OP2 liegt in unmittelbarer Nähe eines Konkavspiegels CM.
Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel ähnelt bezüglich seines optischen Aufbaus dem zweiten Ausführungsbeispiel der WO 2006/121008 A1 (entsprechend US 2009/092925 A1 ), ist jedoch demgegenüber modifiziert.
Der katadioptrische zweite Objektivteil OP2 enthält den einzigen Konkavspiegel CM des Projektionsobjektivs. Unmittelbar vor dem Konkavspiegel befindet sich eine Negativgruppe NG mit zwei Negativlinsen. In dieser gelegentlich als Schupmann-Achromat bezeichneten Anordnung wird die Petzvalkorrektur, d.h. die Korrektur der Bildfeldkrümmung, durch die Krümmung des Konkavspiegels und die Negativlinsen in dessen Nähe, die chromatische Korrektur durch die Brechkraft der Negativlinsen vor dem Hohlspiegel sowie die Blendenlage bezüglich des Hohlspiegels erreicht.
Eine reflektive Umlenkeinrichtung dient dazu, das von der Objektebene OS zum Konkavspiegel CM verlaufende Strahlenbündel bzw. den entsprechenden Teilstrahlengang von demjenigen Strahlbündel bzw. Teilstrahlengang zu trennen, der nach Reflexion am Konkavspiegel zwischen diesem und der Bildebene IS verläuft. Hierzu hat die Umlenkeinrichtung einen ebenen ersten Umlenkspiegel FM1 mit einer ersten Spiegelfläche (Fläche 26) zur Reflexion der von der Objektebene kommenden Strahlung zum Konkavspiegel CM und einen im rechten Winkel zum ersten Umlenkspiegel FM1 ausgerichteten ebenen zweiten Umlenkspiegel FM2 mit einer zweiten Spiegelfläche (Fläche 36), wobei der zweite Umlenkspiegel die vom Konkavspiegel reflektierte Strahlung Richtung Bildebene IS umlenkt. Da an den Umlenkspiegeln die optische Achse gefaltet wird, werden die Umlenkspiegel in dieser Anmeldung auch als Faltungsspiegel bezeichnet. Die Umlenkspiegel sind gegenüber der optischen Achse OA des Projektionsobjektivs um senkrecht zur optischen Achse und parallel zu einer ersten Richtung (x-Richtung) verlaufende Kippachsen gekippt, z.B. um 45°. Die Umlenkeinrichtung wird hierzu durch ein Prisma realisiert, dessen außen verspiegelte, senkrecht zueinander ausgerichteten Kathetenflächen als Umlenkspiegel dienen.
Die Zwischenbilder IMI1, IMI2 liegen jeweils in der optischen Nähe der ihnen nächstliegenden Umlenkspiegel FM1 bzw. FM2, können jedoch zu diesen einen optischen Mindestabstand haben, so dass eventuelle Fehler auf den Spiegelflächen nicht scharf in die Bildebene abgebildet werden und die ebenen Umlenkspiegel (Planspiegel) FM1, FM2 im Bereich moderater Strahlungsenergiedichte liegen.
Die Positionen der (paraxialen) Zwischenbilder definieren Feldebenen des Systems, welche optisch konjugiert zur Objektebene bzw. zur Bildebene sind. Die Umlenkspiegel liegen somit in optischer Nähe zu Feldebenen des Systems, was im Rahmen dieser Anmeldung auch als „feldnah“ bezeichnet wird. Dabei ist der erste Umlenkspiegel in optischer Nähe einer zum ersten Zwischenbild IMI1 gehörenden ersten Feldebene und der zweite Umlenkspiegel in optischer Nähe einer zur ersten Feldebene optisch konjugierten, zum zweiten Zwischenbild IMI2 gehörenden zweiten Feldebene angeordnet.
Die optische Nähe bzw. die optische Entfernung einer optischen Fläche zu einer Bezugsebene (z.B. einer Feldebene oder einer Pupillenebene) wird in dieser Anmeldung durch das sogenannte Subaperturverhältnis SAR beschrieben. Das Subaperturverhältnis SAR einer optischen Fläche wird für die Zwecke dieser Anmeldung wie folgt definiert: $SAR = sign h (| r | / (| h | + | r |))$
wobei r die Randstrahlhöhe, h die Hauptstrahlhöhe und die Signumsfunktion sign x das Vorzeichen von x bezeichnet, wobei nach Konvention sign 0 = 1 gilt. Unter Hauptstrahlhöhe wird die Strahlhöhe des Hauptstrahles eines Feldpunktes des Objektfeldes mit betragsmäßig maximaler Feldhöhe verstanden. Die Strahlhöhe ist vorzeichenbehaftet zu verstehen. Unter Randstrahlhöhe wird die Strahlhöhe eines Strahles mit maximaler Apertur ausgehend vom Schnittpunkt der optischen Achse mit der Objektebene verstanden. Dieser Feldpunkt muss nicht zur Übertragung des in der Objektebene angeordneten Musters beitragen - insbesondere bei außeraxialen Bildfeldern.
Das Subaperturverhältnis ist eine vorzeichenbehaftete Größe, die ein Maß für die Feld- bzw. Pupillennähe einer Ebene im Strahlengang ist. Per Definition ist das Subaperturverhältnis auf Werte zwischen -1 und +1 normiert, wobei in jeder Feldebene das Subaperturverhältnis null ist und wobei in einer Pupillenebene das Subaperturverhältnis von -1 nach +1 springt oder umgekehrt. Ein betragsmäßiges Subaperturverhältnis von 1 bestimmt somit eine Pupillenebene.
Eine optische Fläche oder eine Ebene wird nun als „(optisch) nah“ zu einer optischen Bezugsfläche bezeichnet, wenn die Subaperturverhältnisse dieser beiden Flächen vom Zahlenwert her vergleichbar sind. Insbesondere wird eine optische Fläche oder eine Ebene als „(optisch) feldnah“ bezeichnet, wenn diese ein Subaperturverhältnis aufweist, welches nahe bei 0 liegt. Eine optische Fläche oder eine Ebene wird als „(optisch) pupillennah“ bezeichnet, wenn diese ein Subaperturverhältnis aufweist, welches betragsmäßig nahe bei 1 liegt.
Für beide Umlenkspiegel gilt, dass zwischen dem Umlenkspiegel und dem nächstliegenden Zwischenbild kein optisches Element angeordnet ist (unmittelbare Nähe) und dass das Subaperturverhältnis SAR dem Betrage nach kleiner als 0.3, insbesondere kleiner als 0.2 ist.
Das Projektionsobjektiv PO hat eine bildseitige numerische Apertur NA = 1.35. Die Größe des effektiven Bildfelds beträgt 26 mm x 22 mm. Die Telezentrieabweichung von perfekter bildseitiger Telezentrie liegt bei weniger als 1 mrad.
In 5 ist der Verlauf der Zernike-Koeffizienten Z1 als Funktion der Feldkoordinaten x und y für dieses Referenzsystem angegeben. Die Linien sind Linien identischer Werte für Z1 (X, Y) in Mikrometer. Da Projektionsobjektive mit schlitzförmigem Bildfeld üblicherweise im Scan-Betrieb verwendet werden, hat der gescannte Verlauf der Aberration (gemittelt über die Scan-Richtung (y-Richtung)) besondere Bedeutung. 6 zeigt den gemittelten Verlauf von Z1 als Funktion der x-Koordinate. Diese Diagramme sollen in erster Linie die Größenordnung einer erlaubten Z1-Variation verdeutlichen anhand eines Systems mit gut korrigierter Telezentrie. Bei einem derartigen Projektionsobjektiv mit einem Telezentrieverlauf in der Größenordnung von 1 mrad sind demnach Amplituden von Z1 in der Größenordnung von ca. 5 µm erlaubt. Dabei ist wichtig festzuhalten, dass nicht der absolute Wert des Z1-Verlaufs für die Abbildung kritisch ist, sondern dessen Gradient.
Um zu ermitteln, wie stark sich Änderungen an einzelnen optischen Flächen des optischen Systems auf die Telezentrie auswirken, also um die Sensitivitäten einzelner optischer Flächen auf den Z1-Verlauf im Projektionsobjektiv zu bestimmen, wurde zu jeder optischen Fläche ein parabolischer Verlauf der Form x² + y² hinzuaddiert mit einer maximalen Amplitude von 2 µm im optisch freien Bereich der jeweiligen optischen Fläche. Danach wurde jeweils die Differenz des neuen Z1-Verlaufs zum Verlauf des Referenz-Designs bestimmt. Das Diagramm in 7 zeigt die Verläufe der zehn größten Sensitivitäten, d.h. derjenigen optischen Flächen, bei denen eine Veränderung der Flächenform und/oder eine Veränderung der Position bzw. Lage (z.B. durch Verschieben parallel oder senkrecht zur optischen Achse oder durch Verkippen) zu einer besonders starken Änderung des Z1-Verlaufs führt. Es ist erkennbar, dass die optischen Flächen in der Nähe der Zwischenbilder IMI1, IMI2 an den Umlenkspiegeln FM1, FM2 (vgl. 4) die größte Sensitivität auf die Telezentrie haben (vgl. 7B). Die größte Sensitivität zeigen die beiden Umlenkspiegel FM1, FM2, da sie in unmittelbarer Nähe der Zwischenbilder liegen und da sie als Spiegel per se eine höhere optische Sensitivität aufweisen.
Berücksichtigt man, dass typische Stellwertänderungen bzw. Verfahrwege von Manipulatoren in der Größenordnung von 1 oder 2 µm liegen können, so ist aus 7 unmittelbar erkennbar, dass in einem ungünstigen Fall von Manipulator-Stellwertänderungen die Summe der Sensitivitäten den Nominal-Verlauf von Z1 deutlich übersteigen kann. Dies zeigt anschaulich das in dieser Anmeldung adressierte Problem der Beeinflussung der Telezentrie durch Stellwertänderungen an Manipulatoren eines Projektionsobjektivs.
In manchen Wellenfront-Manipulationssystemen wird auch eine Änderung der Arbeitswellenlänge als Manipulator genutzt. Beispielsweise kann die Wellenlänge bei starken Luftdruckänderungen in der Umgebung einer Projektionsbelichtungsanlage und den daraus folgenden Brechzeitänderungen als Manipulator verwendet werden. Erfahrungsgemäß können typische Werte für die Wellenlängenänderungen im Bereich von ± 50 pm liegen. 8A zeigt ein Diagramm mit einem Vergleich der Sensitivität von Z1 bezüglich der geänderten Wellenlänge im Vergleich zur Sensitivität beim Referenzsystem (vgl. 6). 8B zeigt die Ableitungen der Funktionen aus 8A. Die Ableitungen entsprechen den Richtungskosinussen der Strahlen in der Bildebene ausgedrückt in mrad. Es ist erkennbar, dass sich im Betrieb durch die Verwendung eines Manipulators, der die Wellenlänge der verwendeten Strahlung in der angegebenen Größenordnung verändert, die Telezentrie gegenüber der Referenz-Telezentrie beispielsweise mehr als verdoppeln kann.
Die umfangreichen Analysen des Erfinders, die hier nur anhand weniger Beispiele erläutert sind, haben unter anderem zu den folgenden Erkenntnissen geführt: (i) Die typischen Stellwertänderungen, die in vielen Systemen genutzt werden, um äußere Störungen (zum Beispiel aufgrund von Druckvariationen) herauszustellen bzw. zu kompensieren, können ausreichen, um die Telezentrie signifikant zu stören. (ii) Der Z1-Verlauf kann besonders wirksam an feldnahen optischen Flächen kontrolliert bzw. eingestellt werden, da hier die Sensitivität für Z1 besonders hoch ist. (iii) Die Sensitivität für Z1 ist umso größer, je kleiner die numerische Apertur an der jeweils betrachteten optischen Fläche ist.
Es wird derzeit als gute Möglichkeit zur Adressierung dieses Problems angesehen, die Z1-Sensitivität (oder andere als Telezentrie-Sensitivitäten geeignete Zusammenhänge) bei der Ansteuerung von Manipulatoren eines Betriebs-Steuerungssystems einer Projektionsbelichtungsanlage zu berücksichtigen. Es erscheint zweckmäßig, die Z1 auf möglichst kleine Werte, beispielsweise auf den Wert 0, zu begrenzen, was dem idealen Zustand entsprechen würde. Dadurch kann erreicht werden, dass im Betrieb die Telezentrie nicht beliebig stark verstellt wird, sondern eventuelle Änderungen der Telezentrieeigenschaften auf relativ unkritische Werte begrenzt werden.
Die quantitativen Analysen zeigen, dass typische Größenordnungen der Z1-Sensitivität im Bereich von Mikrometern liegen. Im Vergleich dazu sind typische Einheiten vieler anderer Zernike-Koeffizienten (die meist im Bereich von nm liegen) um drei Größenordnungen kleiner. Es erscheint daher sinnvoll, die Telezentrie bzw. Z1 in der Definition der Zielfunktion einer Steuerung mit deutlich kleineren Gewichten zu versehen als diejenige anderer Zernike-Koeffizienten.
Nachfolgend werden Überlegungen zu Kriterien für die Auslegung eines dedizierten Telezentrie-Manipulators erläutert. Der Begriff „dedizierter Telezentrie-Manipulator“ bedeutet hierbei, dass es sich um einen Manipulator handelt, der in Reaktion auf Steuersignale eines Betriebs-Steuerungssystems eine gezielte Veränderung der Telezentrie des Projektionsobjektivs verursachen kann, wobei der Einfluss auf die Telezentrie im Vergleich zu ebenfalls möglichen Einflüssen auf andere Aberrationen, wie zum Beispiel Verzeichnung und Defokus, dominiert. Mit anderen Worten: Ein dedizierter Telezentrie-Manipulator erlaubt eine gezielte Veränderung der Telezentrie, wobei das Niveau eventuell ebenfalls induzierter anderer Aberrationen, insbesondere Verzeichnung und Defokus, gegenüber dem Niveau der Veränderung der Telezentrie gering ist.
In manchen Anwendungen kann es günstig sein, wenn der Manipulator bezüglich der Telezentrie (quantifiziert durch Z1) eine Sensitivität aufweist, die um mindestens drei Größenordnungen (mindestens Faktor 1000) größer ist als die Sensitivität für Z2/Z3. Es gibt auch Anwendungen, die das Projektionsobjektiv bewusst nicht in der Best Focus Lage nutzen, z.B. beim Focus Drilling. Unter anderem dort kann auch ein Sensitivitätsunterschied um den Faktor 10 oder 100 ausreichen.
Zur Veranschaulichung der Überlegungen zeigt 9 schematisch einen Ausschnitt des Projektionsstrahlengangs im Bereich einer Feldebene FE1 des Projektionsobjektivs. Bei der Feldebene kann es sich beispielsweise um eine zur Objektebene optisch konjugierte Zwischenbildebene handeln. Im Fall einer idealen optischen Abbildung zwischen Objektebene und dieser Feldebene würden sich die von einem Objektfeldpunkt (Feldpunkt in der Objektebene) ausgehenden Strahlen eines Strahlbündels in der Zwischenbildebene FE1 in einem einzigen Kreuzungspunkt KP kreuzen. Der in 9 von links nach rechts führende Projektionsstrahlengang wird in 9 repräsentiert durch den Hauptstrahl CR (der im Bereich der Zwischenbildebene idealerweise parallel oder in kleinem Winkel zur optischen Achse verläuft) und einen Koma-Strahl COR, der mit dem Hauptstrahl am Kreuzungspunkt KP einen Öffnungswinkel α einschließt. Der Koma-Strahl COR repräsentiert dabei einen Strahl, der von einem Feldpunkt des Objektfelds zum bezüglich der optischen Achse gegenüberliegenden Rand der Aperturblende führt. Der Koma-Strahl ist ein Extremalstrahl eines Strahlbündels und kann gemeinsam mit dem Verlauf des Hauptstrahls CR die numerische Apertur der Projektionsstrahlung am Ort der Feldebene FE1 veranschaulichen. Je größer der Öffnungswinkel α ist, desto größer ist auch die numerische Apertur in der Feldebene FE1.
Das Bezugszeichen MS bezeichnet eine Manipulatorfläche eines Manipulatorelements des dedizierten Telezentrie-Manipulators. Die Manipulatorfläche liege zunächst, in einer ersten Betriebsstellung des Manipulators, in der Feldebene FE1, so dass sich der Hauptstrahl und der Koma-Strahl an der Manipulatorfläche kreuzen. Die Brechzahlen n₁ auf der linken Seite (Lichteintrittsseite) der Manipulatorfläche und n₂ auf der rechten Seite (Lichtaustrittsseite) der Manipulatorfläche sind unterschiedlich. Beispielsweise kann auf der Lichteintrittsseite (links) Gas oder Vakuum mit n₁≈1 herrschen, während die Manipulatorfläche MS eine optische Fläche eines transparenten optischen Elements ist, dessen Material einen Brechungsindex n₂ > n₁ aufweist. Es könnte jedoch auch n₂ < n₁ gelten.
Wird nun die Manipulatorfläche MS um eine Verlagerungsstrecke dx parallel zur optischen Achse bzw. zum Hauptstrahl in die durch gestrichelte Linie dargestellte Position MS' verlagert, so erfährt der Hauptstrahl CR eine Phasenveränderung bzw. eine Änderung der optischen Weglänge gemäß: $O P D_{h a u p t} = d x (n_{1} - n_{2}) = d x δ n$
Die Abkürzung δn steht für die Brechzahldifferenz zwischen n₁ und n₂. Der Koma-Strahl COR hingegen erfährt eine andere Phasenveränderung, die wie folgt dargestellt werden kann: $O P D_{k o m a} = d y δ n = d x \frac{δ n}{c o s (a)}$
Der Parameter α repräsentiert dabei den Öffnungswinkel des Koma-Strahls COR relativ zum Hauptstrahl. Die oben angegebene optische Weglängendifferenz OPD_Haupt entspricht der globalen Phase eines Strahlbündels, die mit dem Zernike-Koeffizienten Z1 beschreibbar ist. Die Differenz $O P D_{h a u p t} - O P D_{k o m a} = d x δ n (1 - \frac{1}{c o s (a)})$
zwischen der optischen Weglängendifferenz des Hauptstrahls CR und der optischen Weglängendifferenz des Koma-Strahls COR entspricht den Zernike-Koeffizienten Z2, Z3 und Z4 bzw. den damit beschreibbaren Aberrationen Verzeichnung (Z2 und Z3) sowie Defokus (Z4). Alle höheren Zernike-Koeffizienten verschwinden in diesem idealisierten Fall, in welchem sich die Manipulatorfläche in einer der Betriebsstellungen direkt in einer Feldebene FE1 befindet. Diese Überlegungen zeigen, dass im Bereich einer einzigen Feldebene die Telezentrie nicht unabhängig von der Verzeichnung (Z2/Z3) und dem Defokus (Z4) verändert bzw. manipuliert werden kann. Anders ausgedrückt induziert eine angestrebte bzw. gewünschte Änderung der Telezentrie auch unerwünschte (parasitäre) Aberrationen, insbesondere Verzeichnung und Defokus.
Diese Überlegungen zeigen auch, dass eine Manipulatorfläche im Bereich eines Zwischenbilds mit relativ kleinem Öffnungswinkel hauptsächlich die Telezentrie beeinflusst, wobei der Einfluss auf Verzeichnung und/oder Defokus demgegenüber kleiner ist.
Für den Bereich von Projektionsobjektiven für die Mikrolithografie, wo für die Erzielung hoher Auflösungen die bildseitige numerische Apertur relativ hoch sein sollte, kann es schwierig sein, mithilfe eines einzelnen Manipulatorelements in oder optisch nahe einer Feldebene hauptsächlich die Telezentrie in einem erforderlichen Ausmaß zu verändern, ohne gleichzeitig Defokus und Verzeichnung ebenfalls spürbar zu verändern.
Dagegen ist es nach den Erkenntnissen des Erfinders möglich, einen dedizierten Telezentrie-Manipulator für ein Projektionsobjektiv der Mikrolithografie bereitzustellen, wenn das Projektionsobjektiv zwei für die Anbringung eines Manipulatorelements zugängliche, zueinander optisch konjugierte Feldebenen aufweist, bei denen die Öffnungswinkel der Koma-Strahlen relativ zum Hauptstrahl (bzw. die numerischen Aperturen) unterschiedlich groß sind. Unter diesen Voraussetzungen können im Idealfall die Manipulatorelemente relativ zueinander so verändert werden, dass die Summe der Phasenänderungen der Koma-Strahlen verschwindet, so dass als verbleibende induzierte Aberration nur die Telezentrie bzw. eine Telezentrie-Änderung übrig bleibt. Die Bedingung für das Verschwinden der Summe der Phasen der Koma-Strahlen kann wie folgt formuliert werden: $O P D_{k o m a}^{(1)} + O P D_{k o m a}^{(2)} = d x_{1} \frac{δ n_{1}}{c o s (a_{1})} + d x_{2} \frac{δ n_{2}}{c o s (a_{2})} \overset{:}{=} 0$
oder $d x_{2} = - d x_{1} \frac{δ n_{1}}{δ n_{2}} \frac{c o s (a_{2})}{c o s (a_{1})}$
In diesem Fall ergibt sich für die Veränderung des Z1-Koeffizienten bzw. für die Veränderung der damit beschreibbaren Telezentrie der folgende Zusammenhang: $O P D_{Z 1} = O P D_{h a u p t}^{(1)} + O P D_{h a u p t}^{(2)} = d x_{1} δ n_{1} (1 - \frac{c o s (a_{2})}{c o s (a_{1})})$
Hiermit ist gezeigt, dass es prinzipiell möglich ist, mit zwei in unterschiedlichen Feldebenen positionieren Manipulatorelementen einen reinen Telezentrie-Manipulator bzw. einen dedizierten Telezentrie-Manipulator mit idealer Wirkung zu realisieren. Aus der letzten Gleichung ist unmittelbar ersichtlich, dass die Wirkung dieses dedizierten Telezentrie-Manipulators besonders groß wird, wenn sich die Öffnungswinkel α₁ und α₂ an den zueinander optisch konjugierten Feldebenen stark unterscheiden.
Diese Erkenntnisse können genutzt werden, um einen dedizierten Telezentrie-Manipulator für ein real existierendes Projektionsobjektiv zu konfigurieren. Dies sei am Beispiel des Projektionsobjektivs PO aus 4 erläutert. Darin sind die Objektebene OS und die Bildebene IS zueinander optisch konjugierte Feldebenen. Weitere dazu optisch konjugierte Feldebenen sind die Zwischenbildebene des ersten Zwischenbilds IMI1 sowie die Zwischenbildebene des zweiten Zwischenbilds IMI2. Der Gesamt-Abbildungsmaßstab (zwischen Objektebene OS und Bildebene IS) beträgt 4:1, also eine Verkleinerung um den Faktor 4. Dementsprechend ist die numerische Apertur im Bereich der Objektebene OS um einen Faktor 4 geringer als die bildseitige numerische Apertur im Bereich der Bildebene IS.
Ein dedizierter Telezentrie-Manipulator kann ein erstes Manipulatorelement aufweisen, dessen Manipulatorfläche möglichst nahe bei der Objektebene OS liegt, beispielsweise im Bereich eines Subaperturverhältnisses SAR von 0,1 oder weniger. Ein daran angepasstes zweites Manipulatorelement kann in unmittelbarer optischer Nähe der Bildebene IS angeordnet sein, beispielsweise in Form einer Manipulatorfläche, die an der Eintrittsseite oder Austrittsseite des bildseitig letzten optischen Elements (Planplatte PP) ausgebildet ist.
Anhand von 10 wird eine mögliche praktische Umsetzung des Konzepts in einem Projektionsobjektiv PO beschrieben. Das Projektionsobjektiv PO ist so konfiguriert, dass ein in seiner Objektebene OS angeordnetes Muster in einem verkleinerten Abbildungsmaßstab (z.B. 4:1 oder 5:1) in die Bildebene IS abgebildet wird. Es handelt sich um ein dreigliedriges System mit drei jeweils abbildenden Objektivteilen, wobei durch ein erstes Objektivteil ein erstes Zwischenbild IMI1 gebildet wird, dieses mittels eines zweiten abbildenden Objektivteils in ein zweites Zwischenbild IMI2 abgebildet wird und dieses mit Hilfe eines dritten Objektivteils in die Bildebene abgebildet wird.
Der dedizierte Telezentrie-Manipulator ist nach Art eines Alvarez-Manipulators mit zwei transparenten plattenförmigen Manipulatorelementen ME1, ME2 ausgebildet, bei denen jeweils eine der Plattenflächen eben ist und die andere Plattenfläche (erste Manipulatorfläche) eine signifikant von einer ebenen Fläche abweichende asphärische Gestalt hat. Die Kombination beider Manipulatorelemente kann als Alvarez-Manipulator bezeichnet werden. Das erste Manipulatorelement ME1 ist unmittelbar hinter der Objektebene OS optisch nahe dieser Feldebene derart angeordnet, dass die ebene Eintrittsfläche und die asphärische Austrittsfläche beide in einem Bereich liegen, in welchem das Subaperturverhältnis SAR kleiner als 0.3 oder kleiner als 0.2 oder sogar kleiner als 0.1 ist. Das erste Manipulatorelement ME1 kann mit Hilfe einer ersten Stelleinrichtung DR1 in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse OA verfahren werden.
Dem ersten Manipulatorelement ist ein zweites Manipulatorelement ME2 zugeordnet, welches Bestandteil des Alvarez-Manipulators ist und eine ähnliche Asphäre aufweist wie das erste Manipulatorelement ME1.
Das zweite Manipulatorelement ME2 ist das letzte, der Bildebene IS nächste optische Element des Projektionsobjektivs und liegt in einem Bereich, in welchen für beide Oberflächen das Subaperturverhältnis bei weniger bei 0.2 oder weniger als 0.1 liegt. Das zweite Manipulatorelement ME2 ist ebenfalls manipulierbar und wird bei Verlagerung des ersten Manipulatorelements derart aktuiert, dass dessen parasitäre Wirkung auf Verzeichnung und Defokus teilweise oder vollständig kompensiert bzw. minimiert wird, so dass im Wesentlichen nur der gewünschte Einfluss auf die Telezentrie resultiert.
Die beiden einander zugeordneten Manipulatorflächen MS1 und MS2 sind hinsichtlich ihrer Oberflächengestalt so ausgelegt, dass die Oberflächen jeweils die Form der Stammfunktion eines zu korrigierenden Telezentrierfehlers entsprechen. Sie sind (unter Berücksichtigung des verkleinernden Abbildungsmaßstabs komplementär zueinander gestaltet. In der dargestellten ersten Betriebsstellung (Null-Stellung) ist das erste Manipulatorelement ME1 in Bezug auf das zweite Manipulatorelement ME2 so positioniert, dass sich die Gesamtwirkung der beiden Manipulatorelemente auf die von der Objektebene zur Bildebene laufenden Strahlen bzw. Wellenfronten, kompensieren, so dass die beiden Manipulatorelemente insgesamt keine wesentliche Wellenfrontdeformation erzeugen.
Um eine gezielte Veränderung der Telezentrie des Projektionsobjektivs zu erreichen, kann das erste Manipulatorelement ME1 mit Hilfe der ersten Stelleinrichtung DR1 senkrecht zur optischen Achse beispielsweise in die gestrichelte dargestellte zweite Betriebsstellung ME1' verschoben werden. Dies führt für den in 10 erkennbaren Hauptstrahl CR dazu, dass dieser nicht mehr durch den relativ dickeren Teil der Alvarez-Platte ME1 verläuft, sondern durch einen relativ dazu dünneren Teil. Bezogen auf die ersten Manipulatorfläche MS1 entspricht dies am Ort des Hauptstrahls CR einer Verlagerung der Manipulatorfläche von einer durchgezogenen dargestellten Position in die gestrichelte Position, also parallel zur optischen Achse OA (vgl. 9 und zugehörige Erläuterung).
Die Oberflächenformen der Manipulatorflächen sind nun unter Berücksichtigung des zwischen Objektebene und Bildebene geltenden verkleinerten Abbildungsmaßstabes so aneinander angepasst, dass die Auswirkung der Verschiebung des ersten Manipulatorelements ME1 auf die Verzeichnung (Z2/Z3) und den Defokus (Z4) durch das zweite Manipulatorelement ME2 weitestgehend kompensiert wird, während die durch die Verschiebung erzeugte Veränderung der Telezentrie bzw. der globalen Phase im Wesentlichen nicht kompensiert wird, so das als resultierende Veränderung eine Veränderung der Telezentrie in der Bildebene IS verbleibt.
Bei der Variante von 10 ist somit die erste Feldebene (welche optisch nahe zum ersten Manipulatorelement ME1 liegt) die Objektebene, während die zweite Feldebene, welche optisch nahe zum zweiten Manipulatorelement ME2 liegt, die Bildebene ist, wobei der verkleinerte Abbildungsmaßstab zwischen diesen beiden Ebenen dem Gesamt-Abbildungsmaßstab des Projektionsobjektivs PO entspricht.
Es sind zahlreiche Varianten möglich. Beispielsweise kann das erste Manipulatorelement ME2 alternativ auch im Bereich einer ersten Zwischenbildebene am ersten Zwischenbild IMI1 oder in einer zweiten Zwischenbildebene beim zweiten Zwischenbild IMI2 positioniert sein, sofern der dritte Objektivteil, der das zweite Zwischenbild IMI2 in die Bildebene IS abbildet, einen ausreichend stark verkleinernden Abbildungsmaßstab hat. Sofern zwischen Objektebene und einer Zwischenbildebene insgesamt eine verkleinerte Abbildung erfolgt, könnte das zweite Manipulatorelement auch im Bereich der entsprechenden Zwischenbildebene angeordnet sein.
In 11 ist eine Variante der in 10 gezeigten Ausführungsform schematisch gezeigt. Bei dieser Variante befindet sich in optischer Nähe zur Objektebene OS eine erste Alvarez-Linse AL1 und in oder nahe einer zur Objektebene konjugierten Ebene, nämlich der Bildebene IS, eine zweite Alvarez-Linse AL2. Jede der Alvarez-Linsen entspricht einem Manipulatorelement ME1 bzw. ME2 des Wellenfront-Manipulationssystems. Zwischen den Alvarez-Linsen findet eine größenverändernde (hier eine verkleinernde) optische Abbildung statt. Eine Alvarez-Linse in diesem Sinne ist ein optisches Element bestehend aus zwei neben einander (bzw. im Strahlengang hintereinander) liegenden Platten mit jeweils einer ebenen und einer asphärischen Plattenfläche. Die einander zugewandten asphärisierten Plattenflächen sind komplementär asphärisiert und bilden die Manipulatorflächen. Die beiden einander zugeordneten Manipulatorflächen sind hinsichtlich ihrer Oberflächengestalt so ausgelegt, dass die Oberflächen jeweils der Form der Stammfunktion eines zu korrigierenden Telezentrierfehlers entsprechen. In einer Null-Stellung ergibt sich für eine solche Alvarez-Linse insgesamt die optische Wirkung einer Planplatte. Bei relativer Verschiebung der Platten (z.b. mittels des Stellantriebs DR1 bzw. DR2 entsteht zwischen den asphärisierten Plattenflächen eine „Luftlinse“ mit der gewünschten optischen Wirkung. Erläuterungen zum Grundprinzip sind z.B. in der originalen Patentschrift US 3,305,294 A angegeben.
Geeignete Manipulatorelemente sind nicht auf transmissive bzw. durchstrahlbare refraktive Elemente beschränkt. Es ist auch möglich, ein Manipulatorelement oder beide Manipulatorelemente eines dedizierten Telezentrie-Manipulators als manipulierbaren Spiegel auszulegen, beispielsweise mit einer deformierbaren Spiegelfläche, die als Manipulatorfläche fungieren kann. Ein reflektives Manipulatorelement mit spiegelnder Manipulatorfläche (zum Beispiel ein verbiegbarer Spiegel) kann aus mehreren Gründen günstig sein. Zum einen gilt für einen Spiegel bzw. eine reflektive Manipulatorfläche, dass der Brechzahlunterschied n₁-n₂ = 2 beträgt, so dass insoweit eine höhere Sensitivität gegeben ist und schon kleine Deformationen starke Auswirkungen auf die Telezentrie haben können. Zum anderen liegen beispielsweise bei dem Projektionsobjektiv in 4 die Zwischenbilder IMI1, IMI2 bzw. die zugeordneten Zwischenbildebenen in unmittelbarer Nähe der Spiegelflächen der Faltspiegel FM1, FM2, so dass das Niveau parasitärer induzierter Aberrationen (die sich aus einer Dezentrierung einer Manipulatorfläche gegenüber der nächstliegenden Feldebene ergeben würden) sehr gering bleibt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele für Projektionsbelichtungsanlagen beschrieben, in denen die Erkenntnisse mittels Hardware und Software umgesetzt sind.
In 12 ist ein Beispiel einer Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage WSC gezeigt, die bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen und anderen feinstrukturierten Komponenten einsetzbar ist und zur Erzielung von Auflösungen bis zu Bruchteilen von Mikrometern mit Licht bzw. elektromagnetischer Strahlung aus dem tiefen Ultraviolettbereich (DUV) arbeitet. Als primäre Strahlungsquelle bzw. Lichtquelle LS dient ein ArF-Excimer-Laser mit einer Arbeitswellenlänge λ von ca. 193 nm. Andere UV-Laserlichtquellen, beispielsweise F₂-Laser mit 157 nm Arbeitswellenlänge oder ArF-Excimer-Laser mit 248 nm Arbeitswellenlänge sind ebenfalls möglich.
Ein der Lichtquelle LS nachgeschaltetes Beleuchtungssystem ILL erzeugt in seiner Austrittsfläche ES ein großes, scharf begrenztes und im Wesentlichen homogen ausgeleuchtetes Beleuchtungsfeld, das an die Telezentrie-Erfordernisse des im Lichtweg dahinter angeordneten Projektionsobjektivs PO angepasst ist. Das Beleuchtungssystem ILL hat Einrichtungen zur Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungsmodi (Beleuchtungs-Settings) und kann beispielsweise zwischen konventioneller on-axis-Beleuchtung mit unterschiedlichem Kohärenzgrad σ und außeraxialer Beleuchtung (off-axis illumination) umgeschaltet werden. Die außeraxialen Beleuchtungsmodi umfassen beispielsweise eine annulare Beleuchtung oder eine Dipolbeleuchtung oder eine Quadrupolbeleuchtung oder eine andere multipolare Beleuchtung. Der Aufbau geeigneter Beleuchtungssysteme ist an sich bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert. Die Patentanmeldung US 2007/0165202 A1 (entsprechend WO 2005/026843 A2 ) zeigt Beispiele für Beleuchtungssysteme, die im Rahmen verschiedener Ausführungsformen genutzt werden können. Der Offenbarungsgehalt dieser Patentanmeldung wird insoweit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Diejenigen optischen Komponenten, die das Licht der Lichtquelle LS empfangen und aus dem Licht Beleuchtungsstrahlung formen, die auf das in der Austrittsebene ES liegende Beleuchtungsfeld bzw. auf das Retikel M gerichtet ist, gehören zum Beleuchtungssystem ILL der Projektionsbelichtungsanlage.
Hinter dem Beleuchtungssystem ist eine Einrichtung RS zum Halten und Manipulieren der Maske M (Retikel) so angeordnet, dass das am Retikel angeordnete Muster PAT im Bereich der Objektebene OS des Projektionsobjektives PO liegt, welche mit der Austrittsebene ES des Beleuchtungssystems zusammenfällt und hier auch als Retikelebene OS bezeichnet wird. Die Maske ist parallel zu dieser Ebene zum Scannerbetrieb in einer Scan-Richtung (y-Richtung) senkrecht zur optischen Achse OA (z-Richtung) mit Hilfe eines Scanantriebs bewegbar.
Die Einrichtung RS umfasst eine integrierte Hubeinrichtung, um die Maske in Bezug auf die Objektebene in z-Richtung, also senkrecht zur Objektebene, linear zu verfahren, sowie eine integrierte Kippeinrichtung zur Verkippung der Maske um eine in x-Richtung verlaufende Kippachse.
Hinter der Retikelebene OS folgt das Projektionsobjektiv PO, das als Reduktionsobjektiv wirkt und ein Bild des an der Maske M angeordneten Musters in reduziertem Maßstab, beispielsweise im Maßstab 1:4 (|β| = 0.25) oder 1:5 (|β| = 0.20), auf ein mit einer Fotoresistschicht bzw. Fotolackschicht belegtes Substrat W abbildet, dessen lichtempfindliche Substratoberfläche SS im Bereich der Bildebene IS des Projektionsobjektivs PO liegt. Das Projektionsobjektiv ist nominell doppelt-telezentrisch, hat also objektseitig und bildseitig keine oder nur sehr geringe Abweichungen von perfekter Telezentrie.
Das zu belichtende Substrat, bei dem es sich im Beispielsfall um einen Halbleiterwafer W handelt, wird durch eine Einrichtung WS gehalten, die einen Scannerantrieb umfasst, um den Wafer synchron mit dem Retikel M senkrecht zur optischen Achse OA in einer Scanrichtung (y-Richtung) zu bewegen. Die Einrichtung WS umfasst weiterhin eine Hubeinrichtung, um das Substrat in Bezug auf die Bildebene in z-Richtung linear zu verfahren, sowie eine Kippeinrichtung zur Verkippung des Substrats um eine in x-Richtung verlaufende Kippachse.
Die Einrichtung WS, die auch als „Waferstage“ bezeichnet wird, sowie die Einrichtung RS, die auch als „Retikelstage“ bezeichnet wird, sind Bestandteil einer Scannereinrichtung, die über eine Scan-Steuereinrichtung gesteuert wird, welche bei der Ausführungsform in die zentrale Steuereinrichtung CU der Projektionsbelichtungsanlage integriert ist.
Das vom Beleuchtungssystem ILL erzeugte Beleuchtungsfeld definiert das bei der Projektionsbelichtung genutzte effektive Objektfeld OF. Dieses ist im Beispielsfall rechteckförmig, hat eine parallel zur Scanrichtung (y-Richtung) gemessene Höhe A* und eine senkrecht dazu (in x-Richtung) gemessene Breite B* > A*. Das Aspektverhältnis AR = B*/A* liegt in der Regel zwischen 2 und 10, insbesondere zwischen 3 und 6. Das effektive Objektfeld liegt mit Abstand in y-Richtung neben der optischen Achse (off-axis Feld bzw außeraxiales Feld). Das zum effektiven Objektfeld optisch konjugierte effektive Bildfeld in der Bildfläche IS ist ebenfalls ein außeraxiales Feld und hat die gleiche Form und das gleiche Aspektverhältnis zwischen Höhe B und Breite A wie das effektive Objektfeld, die absolute Feldgröße ist jedoch um den Abbildungsmassstab β des Projektionsobjektivs reduziert, d.h. A = |β| A* und B = |β| B*.
Wenn das Projektionsobjektiv als Immersionsobjektiv ausgelegt ist und betrieben wird, dann wird im Betrieb des Projektionsobjektivs eine dünne Schicht einer Immersionsflüssigkeit durchstrahlt, die sich zwischen der Austrittsfläche des Projektionsobjektivs und der Bildebene IS befindet. Im Immersionsbetrieb sind bildseitige numerische Aperturen NA > 1 möglich. Auch eine Konfiguration als Trockenobjektiv ist möglich, hier ist die bildseitige numerische Apertur auf Werte NA < 1 beschränkt.
Die Projektionsbelichtungsanlage WSC weist ein Betriebs-Steuerungssystem auf, das dafür konfiguriert ist, in Reaktion auf Umwelteinflüsse und sonstige Störungen und/oder auf Basis von gespeicherten Steuerdaten eine zeitnahe Feinoptimierung abbildungsrelevanter Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage vorzunehmen. Das Betriebs-Steuerungssystem hat hierzu eine Vielzahl von Manipulatoren, die einen gezielten Eingriff in das Projektionsverhalten der Projektionsbelichtungsanlage erlauben. Ein aktiv ansteuerbarer Manipulator enthält ein oder mehrere Stellglieder (bzw. einen oder mehrere Aktoren), deren aktueller Stellwert aufgrund von Steuersignalen des Betriebs-Steuersystems geändert werden kann, indem definierte Stellwertveränderungen vorgenommen werden.
Das Projektionsobjektiv bzw. die Projektionsbelichtungsanlage ist u.a. mit einem Wellenfront-Manipulationssystem WFM ausgestattet, welches dafür konfiguriert ist, die Wellenfront der von der Objektebene OS zur Bildebene IS verlaufenden Projektionsstrahlung steuerbar zu verändern in dem Sinne, dass die optische Wirkung des Wellenfront-Manipulationssystems über Steuersignale eines Betriebs-Steuerungssystems variabel eingestellt werden kann.
Das Wellenfront-Manipulationssystem des Ausführungsbeispiels weist eine Vielzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren Manipulatoren MAN1, MAN2 etc. auf, die jeweils mindestens Manipulatorelement ME1, ME2 etc. aufweisen, welches im Projektionsstrahlengang des Projektionsobjektivs angeordnet ist und (mindestens) eine im Projektionsstrahlengang angeordnete Manipulatorfläche MS1, MS2 aufweist, deren Position (Lage) und/oder Orientierung und/oder Oberflächenform und/oder Brechzahlverteilung mit Hilfe einer Stelleinrichtung DR1, DR2 etc. reversibel verändert werden kann. Ein Manipulator kann z.B. für eine Dezentrierung bzw. Verlagerung eines optischen Elements parallel oder senkrecht zu einer Referenzachse, eine Verkippung eines optischen Elements, ein lokales oder globales Aufheizen oder Abkühlen eines optischen Elements und/oder eine Deformation eines optischen Elements ausgelegt sein. Der Begriff „Manipulator“ umfasst auch Einrichtungen, die aufgrund entsprechender Steuersignale eines Betriebs-Steuerungssystems auf die Maske oder auf das Substrat einwirken, um die Maske oder das Substrat beispielsweise zu verlagern, zu verkippen und/oder zu deformieren.
In einem Speicher SP des Betriebs-Steuerungssystems sind Sensitivitäten S(Z1), S(Z2), ...., S(Zn) der Manipulatoren für zahlreiche Aberrationen gespeichert, die hier jeweils durch die zugehörigen Zernike-Koeffizienten Z1 (für Telezentrie), Z2 (für die Verkippung einer Wellenfront in x-Richtung) etc. symbolisiert sind. Für jeden Manipulator kann ein eigener Satz von Sensitivitäten gespeichert sein. Wichtig ist, dass hier zusätzlich zu den auch in manchen herkömmlichen Systemen gespeicherten Sensitivitäten auch Telezentrie-Sensitivitäten S(Z1) von Manipulatoren für das Verändern der Telezentrie gespeichert sind. Eine Telezentrie-Sensitivität beschreibt quantitativ eine Beziehung zwischen einer definierten Stellwertänderung an einem Manipulator und der dadurch erzielten Auswirkung auf die Telezentrie im Bildfeld. Der Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage kann somit auch unter Berücksichtigung der Telezentrie-Sensitivitäten gesteuert werden, z.B. derart, dass Stellwertänderungen eines Manipulators unter Berücksichtigung der Telezentrie-Sensitivitäten auf Größen unterhalb eines Stellwert-Grenzwerts begrenzt werden.
Das Betriebs-Steuerungssystem nutzt bei der Ermittlung von Stellwertänderungen der Manipulatoren eine Zielfunktion, die die Qualität des Belichtungsprozesses als gewichtete Summe einer Vielzahl von „lithographischen Fehlern“ beschreibt. Der Begriff „lithographischer Fehler“ soll dabei alle für die Lithographie relevanten Mängel bei der Abbildung umfassen. Zu den lithographischen Fehlern gehören u.a. Aberrationen wie Verzeichnung (ungleichmäßige Verlagerung von Bildpunkten im Bildfeld), Abweichungen der lateralen Bildlage (gleichmäßige Verlagerung von Bildpunkten im Bildfeld), Bilddrehung, unsymmetrischer Abbildungsmaßstab, Deformationen der Fokuslage (ungleichmäßige Bildpunktverlagerung senkrecht zur Bildebene) etc., aber auch Variationen der kritischen Dimensionen über das Bildfeld (CD-Variationen), Differenzen der kritischen Dimensionen in zueinander orthogonalen Richtungen (HV-Fehler) etc. Im Allgemeinen sind diese Fehler nicht einheitlich über das Bildfeld, sondern variieren innerhalb des Bildfeldes. Verzeichnung und Deformationen der Fokusebene können zu Overlay-Fehlern (z.B. Overlay-Fehlern zwischen unterschiedlichen Mustern (Maskenstukturen) und Fokus-Fehlern führen. Die lithographischen Fehler werden von verschiedenen Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage bzw. des Projektionsbelichtungsprozesses beeinflusst, zu denen das Substrat, die strahlungsempfindliche Schicht auf dem Substrat, der von der Lichtquelle bereitgestellte Projektionsstrahl, die Maske und das Projektionssystem gehören.
Bei der Projektionsbelichtungsanlage WSC umfasst die vom Steuerprogramm zu optimierende Zielfunktion für jeden der Manipulatoren eine Telezentrie-Sensitivität S(Z1), die eine Beziehung zwischen einer definierten Stellwertänderung an dem Manipulator und einer dadurch erzielbaren Auswirkung auf die Telezentrie der Projektionsstrahlung im Bildfeld beschreibt. Bei der Optimierung der Zielfunktion werden in der Regel viele Stellwertänderungen von Manipulatoren simuliert und deren Auswirkungen auf die Zielfunktion berechnet. Da auch Telezentrie-Sensitivitäten berücksichtigt werden, können die Auswirkungen von Stellwertänderungen an Manipulatoren auf die Telezentrie bei der Optimierung der Zielfunktion berücksichtigt werden. Dadurch hat ein Endkunde (Anwender der Projektionsbelichtungsanlage) ohne Telezentriemessung eine Möglichkeit, die Abweichung der Telezentrie von der Telezentrie des Auslieferungszustandes und einer anschließenden Justage durch Manipulatoren zu dokumentieren, und sicherzustellen, dass die Telezentrie im Bereich einer vorgegebenen Spezifikation bleibt.
Dem Projektionsobjektiv kann ein dedizierter Telezentrie-Manipulator der in dieser Anmeldung beschriebenen Art zugeordnet sein, um gezielte Eingriffe in die Telezentrie-Eigenschaften des Projektionsobjektivs vorzunehmen. Dies ist jedoch nicht zwingend.
Die Lithographie-Optiken im EUV-Bereich können prinzipiell nicht doppeltelezentrisch sein, da keine transmissiven Retikel in dem Wellenlängenbereich existieren. Diese optischen Systeme werden deshalb einfach telezentrisch (am Wafer) aufgebaut. Auch bei Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie mit EUV-Strahlung können die hier beschriebenen Erkenntnisse und Konzepte genutzt werden.
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

EP 1251402 B1 [0013]
DE 102005026628 A1 [0022]
WO 2006/121008 A1 [0071]
US 2009092925 A1 [0071]
US 3305294 A [0111]
US 2007/0165202 A1 [0115]
WO 2005/026843 A2 [0115]

Claims

Projektionsbelichtungsverfahren zur Belichtung eines strahlungsempfindlichen Substrates mit mindestens einem Bild eines Musters einer Maske unter der Kontrolle durch ein Betriebs-Steuerungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage mit folgenden Schritten: Halten der Maske zwischen einem Beleuchtungssystem und einem Projektionsobjektiv der Projektionsbelichtungsanlage derart, dass das Muster im Bereich der Objektebene des Projektionsobjektivs angeordnet ist; Halten des Substrats derart, dass eine strahlungsempfindliche Oberfläche des Substrats im Bereich einer zur Objektebene optisch konjugierten Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnet ist; Beleuchten eines Beleuchtungsbereichs der Maske mit einer von dem Beleuchtungssystem bereitgestellten Beleuchtungsstrahlung; Projizieren eines in dem Beleuchtungsbereich liegenden Teils des Musters auf ein Bildfeld am Substrat mit Hilfe des Projektionsobjektivs, wobei alle zur Bilderzeugung im Bildfeld beitragenden Strahlen der Projektionsstrahlung einen Projektionsstrahlengang bilden, Beeinflussen der Wellenfront der Projektionsstrahlung durch Ansteuern eines Manipulators, der eine im Projektionsstrahlengang angeordnete Manipulatorfläche und eine Stelleinrichtung zur reversiblen Veränderung einer optischen Wirkung der Manipulatorfläche aufweist, wobei Stellwertänderungen der Stelleinrichtung durch das Betriebs-Steuerungssystem ausgehend von einem Steuerprogramm mit einem Korrekturalgorithmus ermittelt werden, der eine Zielfunktion optimiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielfunktion für mindestens einen Manipulator eine Telezentrie-Sensitivität umfasst, wobei die Telezentrie-Sensitivität eine Beziehung zwischen einer definierten Stellwertänderung an dem Manipulator und einer dadurch erzielbaren Auswirkung auf die Telezentrie der Projektionsstrahlung im Bildfeld beschreibt.
Projektionsbelichtungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für mindestens einen Manipulator eine Z1-Sensitivität ermittelt wird, wobei die Z1-Sensitivität die Beziehung zwischen einer definierten Stellwertänderung an dem Manipulator und der dadurch erzielten Auswirkung auf den Feldverlauf des Zernike-Koeffizienten Z1 oder eine dazu mathematisch äquivalente Größe beschreibt.
Projektionsbelichtungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Speicher (SP) des Betriebs-Steuerungssystems Telezentrie-Sensitivitäten (S(Z1)) von Manipulatoren für das Verändern der Telezentrie gespeichert werden, wobei der Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage unter Berücksichtigung der Telezentrie-Sensitivitäten gesteuert wird,
Projektionsbelichtungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Stellwertänderungen eines Manipulators unter Berücksichtigung der Telezentrie-Sensitivitäten auf Größen unterhalb eines Stellwert-Grenzwerts begrenzt werden.
Projektionsbelichtungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Optimierung der Zielfunktion eine zur Objektfläche konjugierte OPL-Fläche berechnet wird, die durch eine Gesamtheit von Bildpunkten definiert ist, welche von konjugierten Objektpunkten einen optischen Abstand konstanter optischer Pfadlänge (OPL) aufweisen.
Projektionsbelichtungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung der OPL-Fläche ein Verlauf einer konstanten Verschiebung der Wellenfront der Projektionsstrahlung über das Bildfeld berechnet wird.
Projektionsbelichtungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Telezentrie-Kontrolle eines in eine Projektionsbelichtungsanlage eingebauten Projektionsobjektivs während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage mit folgenden Schritten: Bestimmen eines Startwerts für die Telezentrie zu einem Startzeitpunkt; Berechnen von durch Verstellen von Manipulatoren verursachten Telezentrie-Änderungen unter Verwendung von Werten für Stellwertänderungen der Manipulatoren und zugeordneter Telezentrie-Sensitivitäten; Bestimmen eines Telezentrie-Werts für einen Bestimmungs-Zeitpunkt aus dem Startwert und den zwischen dem Startzeitpunkt und dem Bestimmungs-Zeitpunkt erfolgten Telezentrie-Änderungen.
Projektionsbelichtungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Startwert durch Messen der Telezentrie bei Inbetriebnahme oder nach einer Neu-Justierung ermittelt wird.
Projektionsbelichtungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Telezentrie des Projektionsobjektivs durch Ansteuern mindestens eines dedizierten Telezentrie-Manipulators verändert wird.
Projektionsbelichtungsanlage zur Belichtung eines strahlungsempfindlichen Substrates mit mindestens einem Bild eines Musters einer Maske mit: einem Beleuchtungssystem (ILL) zum Empfang von Primärstrahlung einer primären Strahlungsquelle und zur Erzeugung einer in einem Beleuchtungsbereich auf die Maske (M) gerichteten Beleuchtungsstrahlung (ILR); einem Projektionsobjektiv (PO) zum Projizieren eines in dem Beleuchtungsbereich liegenden Teils des Musters auf ein Bildfeld am Substrat mit Projektionsstrahlung; einer Maskenhalteeinrichtung (RST) zum Halten der Maske zwischen dem Beleuchtungssystem und dem Projektionsobjektiv derart, dass das Muster im Bereich einer Objektebene (OS) des Projektionsobjektivs angeordnet ist; einer Substrathalteeinrichtung (WST) zum Halten des Substrats derart, dass eine strahlungsempfindliche Oberfläche des Substrats im Bereich der zur Objektebene optisch konjugierten Bildebene (IS) des Projektionsobjektivs angeordnet ist; und einem Betriebs-Steuerungssystem, das dafür konfiguriert ist, den Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage zu steuern; einem Wellenfront-Manipulationssystem (WFM) zur dynamischen Beeinflussung der Wellenfront der von der Objektebene zur Bildebene verlaufenden Projektionsstrahlung, wobei: das Wellenfront-Manipulationssystem einen durch Steuersignale des Betriebs-Steuerungssystems ansteuerbaren Manipulator (MAN) aufweist, der eine im Projektionsstrahlengang angeordnete Manipulatorfläche (MS) und eine Stelleinrichtung (DR) zur reversiblen Veränderung einer optischen Wirkung der Manipulatorfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Speicher (SP) des Betriebs-Steuerungssystems Telezentrie-Sensitivitäten (S(Z1)) von Manipulatoren für das Verändern der Telezentrie gespeichert sind, wobei eine Telezentrie-Sensitivität eine Beziehung zwischen einer definierten Stellwertänderung an einem Manipulator und der dadurch erzielten Auswirkung auf die Telezentrie des Projektionsobjektivs beschreibt, wobei das Betriebs-Steuerungssystems so eingerichtet ist, dass der Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage unter Berücksichtigung der Telezentrie-Sensitivitäten steuerbar ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 10, worin das Betriebs-Steuerungssystem dafür konfiguriert ist, die Projektionsbelichtungsanlage so zu steuern, dass das Projektionsbelichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchgeführt wird.
Projektionsbelichtungsanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 10, insbesondere nach einem der Ansprüche Anspruch 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv mindestens einen dedizierten Telezentrie-Manipulator aufweist.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der dedizierte Telezentrie-Manipulator ein erstes Manipulatorelement (ME1) und ein davon gesondertes zweites Manipulatorelement (ME2) aufweist, das erste Manipulatorelement (ME1) im Projektionsstrahlengang in oder optisch nahe einer ersten Feldebene (FE1) angeordnet ist; das zweite Manipulatorelement (ME2) im Projektionsstrahlengang in oder optisch nahe einer zur ersten Feldebene optisch konjugierten zweiten Feldebene (FE2) angeordnet ist; zwischen der ersten Feldebene und der zweiten Feldebene ein abbildender Objektivteil mit einem vergrößernden oder verkleinernden Abbildungsmaßstab angeordnet ist; und eine den Manipulatorelementen zugeordnete Stelleinrichtung (DR1) dafür konfiguriert ist, eine relative Veränderung der Manipulatorelemente zueinander in der Weise zu bewirken, dass eines der Manipulatorelemente eine Änderung der Telezentrie, der Verzeichnung und des Defokus bewirkt und das andere Manipulatorelement die verursachte Änderung der Verzeichnung und des Defokus teilweise oder vollständig kompensiert.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der abbildende Objektivteil mindestens zweifach vergrößert oder verkleinert.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Feldebene die Objektebene und die zweite Feldebene eine Zwischenbildebene ist, oder dass die erste Feldebene die Objektebene und die zweite Feldebene die Bildebene ist, oder dass die erste Feldebene eine erste Zwischenbildebene und die zweite Feldebene eine zweite Zwischenbildebene ist, oder dass die erste Feldebene eine Zwischenbildebene und die zweite Feldebene die Bildebene ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Manipulatorelement (ME1) und das zweite Manipulatorelement (ME2) einen Alvarez-Manipulator bilden oder dass das erste Manipulatorelement (ME1) eine erste Alvarez-Linse und das zweite Manipulatorelement (ME2) eine zweite Alvarez-Linse ist.
Projektionsobjektiv (PO) zur Abbildung eines in einer Objektebene (OS) des Projektionsobjektivs angeordneten Musters in eine Bildebene (IS) des Projektionsobjektivs mittels elektromagnetischer Strahlung mit: einer Vielzahl von optischen Elementen mit optischen Flächen, die in einem Projektionsstrahlengang zwischen der Objektebene (OS) und der Bildebene (IS) derart angeordnet sind, dass ein in der Objektebene angeordnetes Muster mittels der optischen Elemente in die Bildebene abbildbar ist, und einem Wellenfront-Manipulationssystem (WFM) zur dynamischen Beeinflussung der Wellenfront der von der Objektebene zur Bildebene verlaufenden Projektionsstrahlung, wobei: dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv mindestens einen dedizierten Telezentrie-Manipulator aufweist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der dedizierte Telezentrie-Manipulator ein erstes Manipulatorelement (ME1) und ein davon gesondertes zweites Manipulatorelement (ME2) aufweist, das erste Manipulatorelement (ME1) im Projektionsstrahlengang in oder optisch nahe einer ersten Feldebene (FE1) angeordnet ist; das zweite Manipulatorelement (ME2) im Projektionsstrahlengang in oder optisch nahe einer zur ersten Feldebene optisch konjugierten zweiten Feldebene (FE2) angeordnet ist; zwischen der ersten Feldebene und der zweiten Feldebene ein abbildender Objektivteil mit einem vergrößernden oder verkleinernden Abbildungsmaßstab angeordnet ist; und eine den Manipulatorelementen zugeordnete Stelleinrichtung (DR1) dafür konfiguriert ist, eine relative Veränderung der Manipulatorelemente zueinander in der Weise zu bewirken, dass eines der Manipulatorelemente eine Änderung der Telezentrie, der Verzeichnung und des Defokus bewirkt und das andere Manipulatorelement die verursachte Änderung der Verzeichnung und des Defokus teilweise oder vollständig kompensiert.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 17 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der abbildende Objektivteil mindestens zweifach vergrößert oder verkleinert.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Feldebene die Objektebene und die zweite Feldebene eine Zwischenbildebene ist, oder dass die erste Feldebene die Objektebene und die zweite Feldebene die Bildebene ist, oder dass die erste Feldebene eine erste Zwischenbildebene und die zweite Feldebene eine zweite Zwischenbildebene ist, oder dass die erste Feldebene eine Zwischenbildebene und die zweite Feldebene die Bildebene ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Manipulatorelement (ME1) und das zweite Manipulatorelement (ME2) einen Alvarez-Manipulator bilden oder dass das erste Manipulatorelement (ME1) eine erste Alvarez-Linse und das zweite Manipulatorelement (ME2) eine zweite Alvarez-Linse ist.