-
Hintergrund der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithograhie sowie eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Messstruktur.
-
Aus z.B.
WO20110/099899A1 ist eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer das Zentrum der Pupille des Projektionsobjektivs blockierenden bzw. verschattenden Obskuration bekannt. Diese Obskuration wird auch als Mittenobskuration bezeichnet und kann durch die Lage der die Belichtungsstrahlung im Projektionsobjektiv führenden optischen Elemente bedingt sein und insbesondere mittels einer eigens dazu angeordneten Obskurationsblende erzeugt werden.
-
Vom Endkunden werden derartige Projektionsbelichtungsanlagen mit Mittenobskuration oft in einem sogenannten Dunkelfeldbeleuchtungsmodus betrieben. In diesem Betriebsmodus erfolgt die Beleuchtung des Belichtungsretikels mit Beleuchtungsstrahlung, welche die Pupillenebene des Beleuchtungssystems in einem Bereich, welcher dem von der Obskurationsblende geblockten bzw. verschatteten Bereich entspricht, durchläuft.
-
Im Dunkelfeldbeleuchtungsmodus tritt oft das Problem auf, dass die vom Beleuchtungssystem erzeugte pupillenaufgelöste Beleuchtungsstrahlungsverteilung nicht genau genug einer vorgegebenen Sollverteilung entspricht, was zu erheblichen Abbildungsfehlern im Belichtungsbetrieb führen kann.
-
Zugrunde liegende Aufgabe
-
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Vermessen eines Beleuchtungssystems einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Obskuration sowie eine derartige Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere das Abbildungsverhalten der Projektionsbelichtungsanlage beim Betrieb im Dunkelfeldbeleuchtungsmodus verbessert werden kann.
-
Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit dem folgenden Verfahren zum Vermessen eines Beleuchtungssystems einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Projektionsobjektiv, welches eine Obskuration in einer Pupillenebene umfasst. Das Verfahren umfasst ein Anordnen einer Messstruktur mit einer Lochblende im Bereich einer Retikelebene der Projektionsbelichtungsanlage, ein Erzeugen einer Messstrahlung mittels des Beleuchtungssystems und Einstrahlen der Messstrahlung auf die Messstruktur nach Durchlaufen einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems an einer der Obskuration entsprechenden Pupillenposition. Die Messstruktur ist dazu konfiguriert, die eingestrahlte Messstrahlung derart abzulenken, dass diese zumindest teilweise an der Obskuration in der Pupillenebene des Projektionsobjektivs vorbeiläuft. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Detektieren der Messstrahlung nach Durchlaufen des Projektionsobjektivs.
-
Aus der detektierten Messstrahlung kann eine während des Belichtungsbetriebs vorliegende Beleuchtungseigenschaft des Beleuchtungssystems bestimmt werden. Insbesondere kann die Intensitätsverteilung des Beleuchtungssystems im Pupillenraum im sogenannten Dunkelfeldbetriebsmodus der Projektionsbelichtungsanlage bestimmt werden. Auf Grundlage der bestimmten Intensitätsverteilung kann eine Kalibrierung des Beleuchtungssystems erfolgen.
-
Durch die erfindungsgemäße Konfiguration der Messstruktur, wodurch die eingestrahlte Messstrahlung derart abgelenkt wird, dass diese zumindest teilweise an der Obskuration in der Pupillenebene des Projektionsobjektivs vorbeiläuft, wird es möglich, die vom Beleuchtungssystem erzeugte pupillenaufgelöste Beleuchtungsstrahlungsverteilung mit hoher Genauigkeit zu detektieren und damit die Voraussetzung für genaue Justage oder Kalibrierung des Beleuchtungssystems zu schaffen. Damit kann das Abbildungsverhalten der Projektionsbelichtungsanlage insbesondere beim Betrieb im Dunkelfeldbeleuchtungsmodus erheblich verbessert werden.
-
Im genannten Dunkelfeldbetriebsmodus wird, wie bereits vorstehend angesprochen, die Retikelebene mit Beleuchtungsstrahlung bestrahlt, welche eine derartige Winkelverteilung aufweist, dass die Beleuchtungsstrahlung bei Reflexion an einer in der Retikelebene angeordneten strukturlosen Maske vollständig auf die Obskurationblende trifft, d.h. kein oder nur wenig Strahlung auf den Wafer auftrifft. Bei Anordnung einer Maske mit abzubildenden Strukturen in der Retikelebene beugen diese Strukturen einen Teil der Beleuchtungsstrahlung aus dem Bereich der Obskuration heraus, sodass nun der Resistbelichtung dienende Strahlung auf den Wafer auftrifft.
-
Die Obskuration kann allein durch die bauliche Konfiguration des Strahlengangs innerhalb des Projektionsobjektivs bedingt sein, kann aber auch die Gestalt einer eigens vorgesehenen Obskurationsblende aufweisen. Eine Obskurationsblende wird auch als Abschattungsblende bezeichnet. Diese kann eine nicht-reflektierende Beschichtung hinsichtlich einer Strahlung mit der Wellenlänge der Belichtungsstrahlung umfassen. Eine derartige Obskurationsblende wird oft dazu verwendet, einen hohen Lichtverlust im Strahlengang der Belichtungsstrahlung zu vermeiden. Oft blockiert eine Obskurationsblende die Belichtungsstrahlung in einem zentralen Bereich des Strahlquerschnitts. Durch die Anordnung einer Obskurationsblende in einer Pupillenebene kann eine feldunabhängige Obskuration der Pupille erreicht werden.
-
Unter der der Obskuration entsprechenden Pupillenposition des Beleuchtungssystems, welche die Messstrahlung durchläuft, ist diejenige Pupillenposition zu verstehen, welche der Position der Obskuration in der Pupille des Projektionsobjektivs entspricht.
-
Unter der Angabe, dass die Messstruktur im Bereich einer Retikelebene angeordnet wird, ist zu verstehen, dass die Messstruktur unmittelbar in der Retikelebene oder ober- bzw. unterhalb bezüglich der Retikelebene angeordnet wird.
-
Insbesondere wird die Messstrahlung nach Durchlaufen des Projektionsobjektivs pupillenaufgelöst detektiert, d.h. die auf eine Waferebene der Projektionsbelichtungsanlage auftreffende Messstrahlung wird richtungsaufgelöst erfasst. Dies kann etwa mittels eines axial bezüglich der Waferebene versetzten Detektors erfolgen. Die genannte Lochblende kann insbesondere Teil eines Retikels sein. Alternativ kann auch die Messstruktur axial gegenüber der Retikelebene versetzt und der Detektor in der Waferebene angeordnet werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Messstruktur mindestens eine innerhalb der Lochblende angeordnete Beugungsstruktur zur Ablenkung der Messstrahlung. Gemäß einer Ausführungsvariante ist die Beugungsstruktur als Beugungsgitter konfiguriert. Dabei kann das Beugungsgitter als Phasen- oder als Amplitudengitter ausgeführt sein.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Messstruktur zur Ablenkung der Messstrahlung gegenüber der Retikelebene verkippt angeordnet.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Messstruktur ein innerhalb der Lochblende angeordnetes Blazegittet. Blazegitter, auch Echelettegitter genannt, sind spezielle optische Gitter. Sie sind so optimiert, dass die Beugungseffizienz für eine bestimmte Beugungsordnung maximal wird. Dazu wird möglichst viel Intensität in einer gewünschten Beugungsordnung konzentriert, in den übrigen Ordnungen, insbesondere der nullten, hingegen minimiert. Ein derartiges Blazegitter ist ein Reflexionsgitter mit einem dreieckigen Querschnitt in Sägezahnform, wodurch sich eine verkippte stufenförmige Struktur ergibt.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Projektionsbelichtungsanlage zum Betrieb im EUV-Wellenlängenbereich konfiguriert. Unter dem EUV-Wellenlängenbereich wird der Wellenlängenbereich von kleiner als 100 nm verstanden. Insbesondere kann die Projektionsbelichtungsanlage zum Betrieb bei einer Wellenlänge von etwa 13,5 oder etwa 6,8 nm ausgelegt sein.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Lochblende durch einen in einer nicht-reflektierenden Umgebung angeordneten reflektierenden Bereich gebildet. Eine derartige Lochblende ist insbesondere zum Betrieb mit Messstrahlung im EUV-Wellenlängenbereich geeignet. Die nicht-reflektierende Umgebung kann für die Messstrahlung absorbierend oder transmittierend sein. Im reflektierenden Bereich kann ein Beugungsgitter enthalten sein, um die vorstehend erwähnte Ausführungsform mit einem innerhalb der Lochblende angeordneten Beugungsgitter zu erhalten.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die von der auf die Messstruktur eingestrahlten Messstrahlung durchlaufene Pupillenposition des Beleuchtungssystems variiert und aus der für die verschiedenen Pupillenpositionen detektierten Messstrahlung wird eine Beleuchtungseigenschaft des Beleuchtungssystems bestimmt. Unter der Beleuchtungseigenschaft des Beleuchtungssystems ist die Beleuchtungseigenschaft zu verstehen, die während eines Belichtungsbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage vorliegt, d.h. insbesondere in dem Zustand, in dem eine Betriebsposition für die Pupillenposition im Beleuchtungssystem eingestellt ist.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems ein mehrere Spiegelelemente umfassender Pupillen-Facettenspiegel angeordnet, wobei im Belichtungsbetrieb des Projektionsobjektivs mindestens eines der Spiegelelemente bestrahlt wird, und bei dem aus der detektierten Messstrahlung eine Zentrierung der Bestrahlung des mindestens einen Spiegelelements ermittelt wird. Das heißt, es wird ermittelt, inwiefern die Bestrahlung des Spiegelelements auf dem Spiegelelement zentriert ist. Die Bestrahlung des mindestens einen Spiegelelements des Pupillen-Facettenspiegels erfolgt insbesondere mittels eines in einer Feldebene angeordneten Feld-Facettenspiegels, welcher ebenfalls mehrere Spiegelelemente umfasst. Insbesondere wird ein Spiegelelement des Pupillen-Facettenspiegels mittels eines diesem zugeordneten Spiegelelements des Feld-Facettenspiegels angestrahlt.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Messstruktur derart konfiguriert, dass die Messstrahlung beidseitig an der Obskuration des Projektionsobjektivs vorbeiläuft. Das heißt, die Messstrahlung läuft an zwei gegenüberliegenden Seiten an der Obskuration vorbei. Alternativ kann die Messstruktur derart konfiguriert sein, dass die Messstrahlung nur einseitig an der Obskuration vorbeiläuft.
-
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie bereitgestellt. Diese Projektionsbelichtungsanlage umfasst ein Projektionsobjektiv, welches eine Obskuration in einer Pupillenebene umfasst, eine im Bereich einer Retikelebene angeordnete Messstruktur mit einer Lochblende, ein Beleuchtungssystem zum Einstrahlen einer Messstrahlung auf die Messstruktur nach Durchlaufen einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems an einer der Obskuration entsprechenden Pupillenposition, sowie eine Detektionseinrichtung zum Detektieren der Messstrahlung nach Durchlaufen des Projektionsobjektivs. Die Messstruktur ist dazu konfiguriert, die eingestrahlte Messstrahlung derart abzulenken, dass diese zumindest teilweise an der Obskuration in der Pupillenebene des Projektionsobjektivs vorbeiläuft.
-
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage ist das Beleuchtungssystem dazu konfiguriert, die von der auf die Messstruktur eingestrahlten Messstrahlung durchlaufene Pupillenposition des Beleuchtungssystems zu variieren.
-
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten, etc. des erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale können entsprechend auf die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage übertragen werden. Diese und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der Figurenbeschreibung und den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungsformen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind und deren Schutz ggf. erst während oder nach Anhängigkeit der Anmeldung beansprucht wird.
-
Figurenliste
-
Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:
- 1 eine Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie in einem der Vermessung eines Beleuchtungssystems der Projektionsbelichtungsanlage dienenden Messmodus mit einer in der Retikelebene angeordneten Messstruktur in einer ersten Ausführugsvariante,
- 2 eine zweite Ausführungsvariante der Messstruktur gemäß 1,
- 3 eine dritte Ausführungsvariante der Messstruktur gemäß 1, sowie
- 4 die Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1 in einem Belichtungsbetriebsmodus.
-
Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
-
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bzw. Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.
-
Zur Erleichterung der Beschreibung ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In 1 verläuft mit Ausnahme von der Veranschaulichung dienenden Zeichnungselementen die y-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein, die x-Richtung nach rechts und die z-Richtung nach oben.
-
1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Projektionsbelichtungsanlage 10 für die Mikrolithographie in einem der Vermessung und Justage oder Kalibrierung eines Beleuchtungssystems 18 der Projektionsbelichtungsanlage dienenden Messmodus. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 dient in dem in 4 dargestellten Belichtungsbetriebsmodus der Herstellung von mikrostrukturierten, z.B. integrierte Schaltkreise enthaltenden, Bauelementen.
-
Weiterhin auf 4 Bezug nehmend, dient die Projektionsbelichtungsanlage 10 dazu, auf einem Belichtungsretikel 34 angeordnete Maskenstrukturen 36 auf eine photosensitive Schicht eines Substrats 52 zu übertragen. Als Substrat 52 werden in der Regel sogenannte Wafer aus Silizium oder einem anderen Halbleitermaterial verwendet.
-
Die Projektionsbelichtungsanlage 10 enthält für diesen Zweck eine Strahlungsquelle 12, das vorstehend erwähnte Beleuchtungssystem 18, einen zeichnerisch nicht dargestellten Retikeltisch zur Halterung und Positionierung des Belichtungsretikels 34 in einer Retikelebene 38, ein Projektionsobjektiv 40 in Gestalt eines abbildenden optischen Systems mit einer Mehrzahl an optischen Elementen zum Abbilden der Maskenstrukturen 36 auf das Substrat 52 und einen Substrattisch 54 zur Halterung und Positionierung des Substrats 52 in einer Substratebene 53.
-
Das Beleuchtungssystem 18 dient im Belichtungsbetrieb dazu, eine Beleuchtungsstrahlung 32 mit einer geeigneten Winkelverteilung auf ein Objektfeld des in der Retikelebene 38 angeordneten Belichtungsretikels 34 einzustrahlen. Dazu umfasst das Beleuchtungssystem 18 in der gezeigten Ausführungsform zwei Facettenspiegel, nämlich einen in einer zur Retikelebene 38 konjugierten Ebene, auch Feldebene bezeichnet, angeordneten Feld-Facettenspiegel 20 sowie einen in einer Pupillenebene 26 des Beleuchtungssystems 18 angeordneten Pupillen-Facettenspiegel 28.
-
Die Strahlungsquelle 12 strahlt eine Belichtungsstrahlung 14 in Gestalt einer Einstrahlwelle 16 auf den Feld-Facettenspiegel 32 ein. Die Wellenlänge der Belichtungsstrahlung 14 kann, je nach Auslegung der Projektionsbelichtungsanlage 10, im UV-Wellenlängenbereich, z.B. bei 365 nm, 248 nm oder 193 nm, oder im EUV-Wellenlängenbereich, d.h. in einem Wellenlängenbereich von kleiner als 100 nm, insbesondere bei einer Wellenlänge von etwa 13,5 oder etwa 6,8 nm, liegen. Im vorliegend dargestellten Fall handelt es sich bei der Belichtungsstrahlung 14 um EUV-Strahlung, damit sind alle optischen Elemente des Belichtungsstrahlengangs der Projektionsbelichtungsanlage 10, d.h. alle optischen Elemente des Beleuchtungssystems 18 sowie des Projektionsobjektivs 40, als Spiegel ausgeführt. Im vorliegenden Fall ist auch das Belichtungsretikel 34 zum Betrieb in Reflexion konfiguriert.
-
Der Feld-Facettenspiegel 20 umfasst ein zweidimensionales Raster an Spiegelelementen 22, auch Spiegelfacetten bezeichnet. In 4 ist eine Schnittansicht des Feld-Facettenspiegels 20 in einer beispielhaften Ausführungsform des Rasters mit fünf mal fünf Spiegelelementen 22 dargestellt. Die Schnittansicht zeigt damit fünf Spiegelelemente 22-1 bis 22-5. In weiteren Ausführungsformen kann der Feld-Facettenspiegel 20 weniger oder auch mehr, insbesondere auch mehrere hundert, Spiegelelemente 22 umfassen. Die jeweilige Form der Spiegelelemente 22 ist kann rechteckig, bogenförmig oder eine andersartig gestaltet sein. Jedes der Spiegelelemente 22 des Feld-Facettenspiegels 20 ist mittels eines jeweiligen Aktuators 24 individuell verstellbar gelagert. Insbesondere ist eine individuelle Verkippung des jeweiligen Spiegelelements 24 um zwei zueinander orthogonale Kippachsen möglich. Die Ansteuerung der Aktuatoren 24 erfolgt mittels einer Steuerungseinrichtung.
-
Der Pupillen-Facettenspiegel 28 umfasst ebenfalls eine zweidimensionale Anordnung an Spiegelelementen 30, welche auch als Pupillenfacetten bezeichnet werden. In 4 ist eine Schnittansicht des Pupillen-Facettenspiegel 38 in einer fünfundzwanzig Spiegelelemente 30 umfassenden Ausführungsform dargestellt. Die Schnittansicht zeigt damit fünf Spiegelemente 30-1 bis 30-5 des Pupillen-Facettenspiegels 28. In weiteren Ausführungsformen kann der Pupillen-Facettenspiegel 28 weniger oder auch mehr, insbesondere auch mehrere hundert, Spiegelelemente 30 umfassen. In der gezeigten Ausführungsform entspricht die Anzahl der Spiegelelemente 30 des Pupillen-Facettenspiegels 28 der Anzahl der Spiegelelemente 22 des Feld-Facettenspiegels 10. In anderen Ausführungsformen kann die Anzahl der Spiegelelemente 30 des Pupillen-Facettenspiegels 28 auch geringer sein als die Anzahl der Spiegelelemente 22 des Feld-Facettenspiegels 20 und umgekehrt. Die Spiegelelemente 30 können hexagonal gepackt angeordnet sein und dazu in Draufsicht eine hexagonale Form aufweisen.
-
In der veranschaulichten Ausführungsform ist jedes Spiegelelement 22 des Feld-Facettenspiegels 20 genau einem Spiegelelement 30 des Pupillen-Facettenspiegels 28 zur Ausbildung eines jeweiligen Strahlungskanals zugeordnet. So sind bei der in 1 veranschaulichten Ausführungsform jeweils die Spiegelelemente 22-1 und 30-1, 22-2 und 30-2, 22-3 und 30-3, 22-4 und 30-4 sowie 22-5 und 30-5 einander zugeordnet.
-
In der in 4 gezeigten Ausführungsform umfasst das Projektionsobjektiv 40 eine Obskuration in einer Pupillenebene 44. Die Obskuration kann allein durch die bauliche Konfiguration des Strahlengangs innerhalb des Projektionsobjektivs 40 bedingt sein, d.h. die der Führung der Belichtungsstrahlung 14 im Projektionsobjektiv 40 dienende Spiegelanordnung kann z.B. so konfiguriert sein, dass ein Teil der Belichtungsstrahlung 14 von einem oder mehreren Spiegeln oder anderen optischen Elementen geblockt bzw. abgeschwächt wird. Dieser Teil der Belichtungsstrahlung trifft nicht auf das Substrat 52. Diese Blockierung von Belichtungstrahlung 14 wird als Obskuration bezeichnet.
-
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Obskuration im Zentrum der Pupille des Projektionsobjektivs 40 angeordnet, man spricht hier auch von einer Mittenobskuration der Pupille. Um eine klar definierte, nahezu feldunabhängige Mittenobskuration zu erreichen kann im Projektionsobjektiv 44 eine Obskurationsblende 46 vorgesehen sein, die eigens das Zentrum der Pupille blockt. Nachstehend wird der Begriff „Obskurationsblende 46“ auch stellvertretend für die Obskuration in der Pupille bzw. der Pupillenebene 44 im Allgemeinen verwendet. In WO 2010/ 099899A1 sind Ausführungsbeispiele für Projektionsobjektive mit einer Pupillenobskuration veranschaulicht. So ist etwa in dem in 2 dieser Schrift dargestellten Projektionsobjektiv eine entsprechende zentrale Obskurationsblende mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet.
-
Eine Projektionsbelichtungsanlage 10 mit einer Mittenobskuration im Projektionsobjektiv 40 der in 4 dargestellten Form wird vom Endkunden oft in einem sogenannten Dunkelfeldbeleuchtungsmodus betrieben. In diesem Betriebsmodus erfolgt die Beleuchtung des Belichtungsretikels 34 lediglich mittels eines oder mehrerer zentraler Spiegelelemente des Pupillen-Facettenspiegels 28, wie etwa mittels des Spiegelelements 30-3 gemäß 4, derart, dass bei Anordnung eines als Spiegel ausgebildeten Retikels in der Retikelebene 38 die gesamte in einem das Projektionsobjektiv 40 durchlaufenden Abbildungsstrahlengang 42 geführte Belichtungsstrahlung 14 an der Obskurationsblende 46 geblockt bzw. geschwächt wird (siehe Bezugszeichen 48). Mit anderen Worten wird die Beleuchtungsstrahlung 32 nach Durchlaufen der Pupillenebene 26 des Beleuchtungssystems 18 an einer der Obskurationsblende 46 entsprechenden Pupillenposition bzw. einem entsprechenden Pupillenbereich auf die Retikelebene 38 eingestrahlt.
-
Zur in 4 dargestellten Beleuchtung mit lediglich dem Spiegelelement 30-3 des Pupillen-Facettenspiegels 28, wird lediglich Spiegelelement 22-3 des Feld-Facettenspiegels 20 auf das Spiegelelement 30-3 ausgerichtet, die übrigen Spiegelelemente 22-1, 22-2, 22-4 und 22-5 des Feld-Facettenspiegels 20 werden derart verkippt, dass die daran reflektierte Strahlung nicht auf den Pupillen-Facettenspiegel 28 auftrifft. Durch die Ausrichtung des Spiegelelements 22-3 des Feld-Facettenspiegels 20 auf das Spiegelelement 30-3 des Pupillen-Facettenspiegels 28 wird das Spiegelelement 30-3 mittels eines Beleuchtungsspots 72 beleuchtet. Der Beleuchtungsspot 72 sollte zentral auf dem Spiegelelement 30-3 angeordnet sein. Diese zentrale Anordnung ist Gegenstand einer nachstehend mit Bezugnahme auf 1 beschriebenen Kalibrierung.
-
Im vorstehend erwähnten Dunkelfeldbeleuchtungsmodus beugen die vom Projektionsobjektiv 44 auf das Substrat 52 abzubildenden Maskenstrukturen 36 einen Teil der Beleuchtungsstrahlung 32 aus dem Bereich der Mittenobskuration heraus, d.h. neben der ungebeugten (0. Beugungsordnung), an der Obskurationsblende 46 blockierten bzw. abgeschwächten Strahlung 48, enthält der Abbildungsstrahlengang 42 gebeugte Strahlung 50, welche an der Obskurationsblende 46 vorbeiläuft. Dabei kann die gebeugte Strahlung 50 einseitig oder entlang mehrerer Strahlungskanäle an der Obskurationsblende 46 vorbeilaufen, etwa beidseitig, wie in 4 veranschaulicht. Mittels der gebeugten Strahlung 50 erfolgt im Dunkelfeldbeleuchtungsmodus die Abbildung der Maskenstrukturen 36 auf das Substrat 52.
-
Wie bereits vorstehend erwähnt, veranschaulicht 1 die Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß 4 in einem Messmodus. Dieser Messmodus dient dazu, das zum Betrieb im vorstehend beschriebenen Dunkelfeldbeleuchtungsmodus eingestellte Beleuchtungssystem 18 zu vermessen, und dabei zu messen, ob der Beleuchtungsspot 72 zentral auf dem zentralen Spiegelelement 30-3 angeordnet ist. Auf Grundlage dieser Vermessung erfolgt eine Kalibrierung des Beleuchtungssystems 18 durch eine bedarfsgerechte Nachjustierung des Beleuchtungsspots 72 auf dem Spiegelelement 30-3. In Ausführungsformen des Beleuchtungssystems 28, in denen mehrere zentrale Spiegelelemente des Pupillen-Facettenspiegels 28 beim Dunkelfeldbeleuchtungsmodus zum Einsatz kommen, erfolgt für jeden dieser zentralen Spiegelelemente eine entsprechend Vermessung und Nachjustierung.
-
Die in 1 dargestellte Projektionsbelichtungsanlage 10 unterscheidet sich von der Darstellung in 4 lediglich darin, dass die von dem Beleuchtungssystem 18 auf die Retikelebene 38 eingestrahlte Strahlung als Messstrahlung 56 bezeichnet wird, anstatt des Belichtungsretikels 32 ein Messretikel 58 in der Retikelebene 38 angeordnet ist, und die Strahlung nach Durchlaufen des Projektionsobjektivs 40 nicht auf das Substrat 52 sondern auf eine Detektionseinrichtung 70 trifft.
-
In der gezeigten Ausführungsform, in der zum Betrieb im Dunkelfeldbeleuchtungsmodus gemäß 4 lediglich das Spiegelelement 30-3 des Pupillen-Facettenspiegels 28 zum Einsatz kommt, ist die Messstrahlung 56 mit der Beleuchtungsstrahlung 32 identisch. Wie bereits vorstehend erwähnt, unterscheidet sich bei Ausführungsformen, bei denen mehrere zentrale Spiegelelemente des Pupillen-Facettenspiegels 28 im Dunkelfeldbeleuchtungsmodus Verwendung finden, die Messstrahlung 56 von der Beleuchtungsstrahlung 32 dadurch, dass im Messmodus jeweils immer nur ein bzw. eine Auswahl an Spiegelelementen des Pupillen-Facettenspiegels 28 vermessen wird. Damit ist die Messstrahlung 56 die von dem bzw. von den jeweils vermessenen Spiegelelementen kommende Strahlung.
-
Das Messretikel 58 enthält eine Messstruktur 60 in Gestalt einer Lochblende 62, auch „Pinhole“ bezeichnet, welche dazu konfiguriert ist, die eingestrahlte Messstrahlung 56 derart abzulenken, dass diese zumindest teilweise an der Obskurationsblende 46 in der Pupillenebene 44 des Projektionsobjektivs 40 vorbeiläuft. Unter einer Lochblende auf einem reflektiven Retikel wird, wie im gezeigten Fall vorliegend, ein reflektierender punktförmiger Bereich in einer nicht-reflektierenden, etwa absorbierenden oder transmittierenden, Umgebung verstanden. Hierbei ist „punktförmig“ nicht im mathematischen Sinne als unendlich klein zu verstehen, vielmehr muss der punktförmige Bereich je nach benötigter Feldauflösung hinreichend klein sein, darf aber auch nicht zu klein sein, da sonst zu wenig Signal auf dem Sensor ankommt.
-
Die genannte Konfiguration der Messstruktur 60 kann darin bestehen, dass innerhalb der Lochblende 62 eine Beugungsstruktur in Gestalt einer Beugungsgitters 64 (siehe in 1 gezeigte Ausführungsvariante) oder ein Blazegitter 74 (siehe in 2 gezeigte Ausführungsvariante) angeordnet ist. Weiterhin kann die genannte Konfiguration der Messstruktur 60 darin bestehen, dass die Messstruktur 60 gegenüber der Retikelebene 38 verkippt angeordnet ist. Dies kann durch verkippte Anordnung des Messretikels 58 als Ganzes erfolgen (siehe in 3 gezeigte Ausführungsvariante).
-
Bei der in 1 dargestellten Konfiguration der Messstruktur 60 mit einem innerhalb einer Lochblende 62 angeordneten Beugungsgitter 64 wird die Messstrahlung 56 neben dem zeichnerisch nicht dargestellten, durch Beugung in nullter Ordnung erzeugten und von der zentralen Obskurationsblende 46 geblockten Strahlengang weiterhin in plus erster und minus erster Beugungsordnung in zwei weitere Messstrahlengänge 66 und 68 gelenkt. Im ersten Messtrahlengang 66 umläuft ein Teil der Messstrahlung 56 die Obskurationsblende 46 gemäß 1 auf der rechten Seite gemäß Fig. 1 während im zweiten Messstrahlengang 68 ein weiterer Teil der Messstrahlung 56 die Obskurationsblende 46 auf der linken Seite umläuft.
-
Die Detektionseinrichtung 70 umfasst einen zweidimensional auflösenden Intensitätssensor, welcher ausreichend weit unterhalb oder oberhalb der Substratebene 53 angeordnet ist, dass die Intensitätsverteilung in der Pupillenebene 44 darauf erkennbar wird. Die Detektionseinrichtung 70 kann dazu im Substrattisch 54 integriert sein. Der Beleuchtungsspot 72 auf dem Spiegelelement 30-3 wird in der Konfiguration gemäß 1, in der zwei Messstrahlengänge 66 und 68 die Obskurationsblende 46 umlaufen, doppelt auf der Detektionseinrichtung 70 sichtbar.
-
Wie in 1 mittels der links von der Detektionseinrichtung 70 angeordneten Skizzen veranschaulicht, ist die von der Detektionseinrichtung 70 gemessene Intensität der Spotabbildungen abhängig von der Zentrierung des Beleuchtungsspots 72 auf dem Spiegelelement 30-3, welches in der gezeigten Ausführungsform eine hexagonale Form aufweist. So ist die detektierte Intensität in einer zentralen Position 72-2 des Beleuchtungsspots am Größten, während sie in den dezentralen Positionen 72-1 und 72-3 wegen der damit verbundenen nur teilweisen Beleuchtung des Spiegelelements 30-3 durch den Beleuchtungsspot 72 verringert ist.
-
Um die optimale Zentrierungseinstellung zu ermitteln wird die Spotposition auf dem Spiegelelement 30-3 durch Veränderung der Kippposition des zugeordneten Spiegelelements 22-3 des Feld-Facettenspiegels 20 variiert. Aus Intensitätsmessungen der Detektionseinrichtung 70 für die unterschiedlichen Kipppositionen wird das in 1 dargestellte I-x-Diagramm ermittelt. Aus dem I-x-Diagramm wiederum lässt sich mit hoher Genauigkeit die zur optimalen Zentrierung des Beleuchtungsspots 72 notwendige Kippeinstellung des Spiegelelements 22-3 bestimmen. Die so bestimmte Kippeinstellung dient als Kalibiereinstellung für das Spiegelelement 22-3 für einen Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß 4. Typischerweise wird die Zentrierung ebenfalls in y-Richtung vorgenommen.
-
Bei Konfiguration der Messstruktur 60 gemäß 2 als Lochblende 62 mit einem darin angeordneten Blazegitter 74 wird gemäß einer Ausführungsform möglichst viel Intensität der Messstrahlung 56 in einer bestimmten Beugungsordnung konzentriert, sodass im Wesentlichen lediglich der die Obskurationsblende auf der rechten Seite umlaufende erste Messstrahlengang 66 aktiviert wird.
-
Bei der in 3 veranschaulichten Konfiguration ist das Messretikel 58 gegenüber der Retikelebene 38 um den Winkel φ verkippt angeordnet und die Messstruktur 60 weist einen kreisförmigen verspiegelten und damit reflektierenden Bereich 76 als Lochblende auf. Durch die verkippte Anordnung des verspiegelten Bereichs 76 wird die Messstrahlung 56 in den rechts an der Obskurationsblende 46 vorbeilaufenden Messstrahlengang 66 abgelenkt.
-
Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele, Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen, insoweit sie in den Rahmen der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen fallen, sowie Äquivalente vom Schutz der Ansprüche abgedeckt sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Projektionsbelichtungsanlage
- 12
- Strahlungsquelle
- 14
- Belichtungsstrahlung
- 16
- Einstrahlwelle
- 18
- Beleuchtungssystem
- 20
- Feld-Facettenspiegel
- 22-1 bis 22-5
- Spiegelelemente des Feld-Facettenspiegels
- 24
- Aktuator
- 26
- Pupillenebene
- 28
- Pupillen-Facettenspiegel
- 30-1 bis 30-5
- Spiegelelemente des Pupillen-Facettenspiegels
- 32
- Beleuchtungsstrahlung
- 34
- Belichtungsretikel
- 36
- Maskenstrukturen
- 38
- Retikelebene
- 40
- Projektionsobjektiv
- 42
- Abbildungsstrahlengang
- 44
- Pupillenebene
- 46
- Obskurationsblende
- 48
- blockierte Strahlung
- 50
- bebeugte Strahlung
- 52
- Substrat
- 54
- Substrattisch
- 56
- Messstrahlung
- 58
- Messretikel
- 60
- Messstruktur
- 62
- Lochblende
- 64
- Beugungsgitter
- 66
- erster Messstrahlengang
- 68
- weiterer Messstrahlengang
- 70
- Detektionseinrichtung
- 72
- Beleuchtungsspot
- 72-1, 72-2, 72-3
- Positionen des Beleuchtungsspots
- 74
- Blazegitter
- 76
- verspiegelter Bereich
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- WO 20110/099899 A1 [0002]
