DE102020200120A1 - Verfahren zur Kompensation einer Bewegung und Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie - Google Patents

Verfahren zur Kompensation einer Bewegung und Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie Download PDF

Info

Publication number
DE102020200120A1
DE102020200120A1 DE102020200120.0A DE102020200120A DE102020200120A1 DE 102020200120 A1 DE102020200120 A1 DE 102020200120A1 DE 102020200120 A DE102020200120 A DE 102020200120A DE 102020200120 A1 DE102020200120 A1 DE 102020200120A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensor
sensor frame
frame
deformation
optical element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102020200120.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Frank Janssen
Joris van den Boom
Timur Tudorovskiy
Eva Schneider
Alexandre Kemp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Priority to DE102020200120.0A priority Critical patent/DE102020200120A1/de
Publication of DE102020200120A1 publication Critical patent/DE102020200120A1/de
Priority to PCT/EP2021/050196 priority patent/WO2021140157A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/181Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70258Projection system adjustments, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of projection system
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70491Information management, e.g. software; Active and passive control, e.g. details of controlling exposure processes or exposure tool monitoring processes
    • G03F7/705Modelling or simulating from physical phenomena up to complete wafer processes or whole workflow in wafer productions
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70808Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
    • G03F7/70825Mounting of individual elements, e.g. mounts, holders or supports
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/7085Detection arrangement, e.g. detectors of apparatus alignment possibly mounted on wafers, exposure dose, photo-cleaning flux, stray light, thermal load
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
    • G03F7/70891Temperature

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation einer Bewegung eines optischen Elementes (38) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Halbleiterlithographie durch eine durch eine Wärmelast (36) hervorgerufene Deformation eines Sensorrahmens (30), umfassend folgende Verfahrensschritte:- Erfassung einer Temperaturänderung des Sensorrahmens (30),- Bestimmung der Deformation des Sensorrahmens (30) durch die Temperaturänderung,- Bestimmung der Bewegung eines an dem Sensorrahmen (30) angeordneten Sensors (40) durch die Deformation des Sensorrahmens (30),- Bestimmung eines Korrekturwertes zur Korrektur eines Messwertes des Sensors,- Korrektur des Messwertes des Sensors mit dem bestimmten Korrekturwert.Weiterhin betrifft die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Halbleiterlithographie, umfassend ein optisches Element (38), einen Tragrahmen (33) zur Aufnahme des optischen Elementes (38) und einen Sensorrahmen (30) zur Aufnahme eines Sensors (40) zur Positionsmessung des optischen Elementes (38), wobei der Tragrahmen (33) und der Sensorrahmen (30) mechanisch voneinander entkoppelt sind. Weiterhin umfasst die Projektionsbelichtungsanlage ein Deformationskompensationsmodul (41) mit einem Temperatursensor (37) zur Erfassung einer Temperatur an dem Sensorrahmen (30). Erfindungsgemäß ist das Deformationskompensationsmodul (41) dazu eingerichtet, einen Korrekturwert zur Kompensation der Bewegung des Sensors (40) durch eine thermische Erwärmung des Sensorrahmens (30) zu generieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation einer Bewegung und eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie.
  • Für derartige Projektionsbelichtungsanlagen bestehen extrem hohe Anforderungen an die Abbildungsgenauigkeit, um die gewünschten mikroskopisch kleinen Strukturen möglichst fehlerfrei herstellen zu können, wobei die Projektionsbelichtungsanlagen im Hinblick auf ihre Abbildungsqualität ein stark temperaturabhängiges Verhalten zeigen. Sowohl nicht unmittelbar an der optischen Abbildung beteiligte Elemente, wie beispielsweise Fassungen und Sensorrahmen oder Gehäuseteile als auch optische Elemente selbst, wie beispielsweise Linsen oder, im Fall der EUV-Lithographie, Spiegel, verändern bei Erwärmung oder Abkühlung ihre Ausdehnung bzw. ihre Oberflächenform, was sich unmittelbar in der Qualität der mit dem System vorgenommenen Abbildung einer Lithographiemaske, z. B. einer Phasenmaske, eines sogenannten Retikels, auf ein Halbleitersubstrat, einen sogenannten Wafer, niederschlägt. Die Erwärmung der einzelnen Komponenten der Anlage im Betrieb rührt dabei einerseits von der Abwärme der zur Positionierung der optischen Elemente verwendeten Aktuatoren und andererseits von der Absorption eines Teils derjenigen Strahlung her, welche zur Abbildung des Retikels auf den Wafer verwendet wird. Diese sogenannte Nutzstrahlung wird von einer im Folgenden als Nutzlichtquelle bezeichneten Lichtquelle erzeugt. Im Fall der EUV-Lithographie handelt es sich bei der Nutzlichtquelle um eine vergleichsweise aufwendig ausgeführte Plasmaquelle, bei welcher mittels Laserbestrahlung von Zinnpartikeln ein in den gewünschten kurzwelligen Wellenlängenbereichen elektromagnetische Strahlung emittierendes Plasma erzeugt wird.
  • Die Abbildungsqualität wird üblicherweise durch die Messung der auf den Wafer treffenden Wellenfront bestimmt, wobei diese zur Analyse in sogenannte Zernike-Polynome zerlegt wird. Zernike-Polynomen sind in der Optik und in der Halbleiterindustrie häufig verwendete orthogonale Polynome zur Beschreibung von Wellenfronten, die sich aus dem Produkt eines radiusabhängigen Teils, also einer radialen Komponente, und eines winkelabhängigen Teils, also einer tangentialen Komponente, zusammensetzen und verschiedene Ordnungen, die den Welligkeiten in radialer und/oder tangentialer Richtung entsprechen, umfassen. Die Zernike-Polynome, oder im Folgenden auch Zernike, werden nummeriert, so sind beispielsweise Z2 und Z3 ein Kipp der Ebene der Wellenfront um zwei orthogonale Achsen.
  • Der Maßstab der Abbildung und Zernikes bis zu einer bestimmten Ordnung, wie beispielsweise Z25, werden im Betrieb zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelt. Einige Werte werden kontinuierlich gemessen, wie beispielsweise der Maßstab, andere auf Grund von einer zeitintensiven Bestimmung des Messwertes nur einmal pro Wafer, wie zum Beispiel Wellenfrontaberrationen, die mithilfe einer interferometrischen Wellenfrontmessung oder einer Intensitätsmessung auf Substratebene gemessen werden. Die so ermittelten Abbildungsfehler werden daraufhin jeweils zu den Zeitpunkten, an denen sie ermittelt wurden, durch eine Korrektur des Messwertes des bei der Positionierung des Wafers oder der optischen Elemente verwendeten Sensors korrigiert. Dies hat den Nachteil, dass die Abbildungsfehler bis zur Ermittlung des jeweiligen Zernike kontinuierlich größer werden und in diesem Zeitraum auch zu einer fehlerhaften Abbildung führen können. In zukünftigen Projektionsbelichtungsanlagen wird die Problematik durch sensitivere optische Elemente und einen erhöhten Wärmeeintrag durch die Beleuchtung weiter verschärft.
  • Problematisch dabei ist insbesondere eine thermisch induzierte Deformation des Sensorrahmens, der unter anderem diejenigen Sensoren, die zur Bestimmung der Position und Ausrichtung der optischen Elemente verwendet werden, trägt. Wenn es nun zu einer Bewegung dieser Sensoren aufgrund der Verformung des Sensorrahmens kommt, gehen die dadurch verursachten Messfehler direkt in die Regelung der Lage der optischen Elemente ein, so dass es zwangsläufig zu Abbildungsfehlern kommt.
  • Das US-Patent US 7151588 B4 offenbart ein Verfahren zur Kompensation von durch den Eintrag von Wärmelast verursachten Deformationen von Komponenten wie beispielsweise Tragstrukturen, optischen Elementen oder Teilen eines Messsystems, wobei die Temperaturänderung der Komponenten durch Temperatursensoren ermittelt wird. Die Deformation der Komponenten wird dabei durch Modelle auf Basis von Finite-Element-Berechnungen oder empirisch ermittelten Modellen auf Basis der Temperaturänderung an den Orten der Temperatursensoren ermittelt. Aus der Deformation der Komponenten wird ein resultierender Abbildungsfehler ermittelt und dieser beispielsweise durch Verfahren der optischen Elemente und/oder des Wafers korrigiert. Diese Methode hat den Nachteil, dass der Abbildungsfehler in Summe korrigiert wird, aber nicht die Ursache des Fehlers korrigiert wird. Dies reduziert die Möglichkeit, auch hohe Zernike, wie Zernike größer als 25 zu korrigieren.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Kompensation einer Bewegung eines optischen Elementes einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie durch eine durch eine Wärmelast hervorgerufene Deformation eines Sensorrahmens in einem Projektionsobjektiv und in einer Projektionsbelichtungsanlage anzugeben. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Kompensation einer Bewegung eines optischen Elementes einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie durch eine durch eine Wärmelast hervorgerufene Deformation eines Sensorrahmens umfasst folgende Verfahrensschritte:
    • - Erfassung einer Temperaturänderung des Sensorrahmens,
    • - Bestimmung der Deformation des Sensorrahmens durch die Temperaturänderung,
    • - Bestimmung der Bewegung eines an dem Sensorrahmen angeordneten Sensors zur Positionsmessung des optischen Elementes durch die Deformation des Sensorrahmens,
    • - Bestimmung eines Korrekturwertes zur Korrektur eines Messwertes des Sensors,
    • - Korrektur des Messwertes des Sensors mit dem bestimmten Korrekturwert.
  • Der Sensorrahmen trägt wie oben bereits erwähnt den oder die Sensoren, die für die Positionsbestimmung des oder der optischen Elemente in einer Projektionsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage notwendig sind. Die optischen Elemente sind dabei über Aktuatoren auf einem sogenannten Tragrahmen angeordnet. Der Tragrahmen und der Sensorrahmen sind dabei mechanisch voneinander entkoppelt. Eine Temperaturänderung des Sensorrahmens führt dazu, dass sich dieser verformt und sich dadurch die Position der Sensoren zur Basis des Sensorrahmens verändert. Die Projektionsoptik ist zu dem Retikel und zu dem Wafer referenziert, wobei sich alle drei Komponenten nach einer gemeinsamen Referenz in der Projektionsbelichtungsanlage ausrichten. Durch die Bewegung des Sensors und durch die auf Basis der durch den Sensor ermittelten Messwerte vorgenommene aktive Regelung der Position der optischen Elemente, die im Fall einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage als Spiegel ausgebildet sind, werden die optischen Elemente in Bezug zu dieser gemeinsamen Referenz verschoben, was zu einer Verschlechterung der Abbildungsqualität der Projektionsoptik führt. Die Korrektur dieser Bewegung im Messwert des Sensors der Sensoren kann dies vorteilhaft verhindern. Alternativ kann die Korrektur auch an dem von einer Regelung oder Steuerung vorgegebenen Sollwert für die Position des optischen Elementes ausgeführt werden.
  • Insbesondere kann die Temperatur an mehreren Stellen des Sensorrahmens erfasst werden. Je mehr Temperatursensoren vorhanden sind, desto besser kann die Deformation des Sensorrahmens und damit die Veränderung der Position der Sensoren bestimmt werden.
  • Dazu kann die Deformation des Sensorrahmens durch eine Temperaturänderung auf Basis von Finite-Element-Berechnungen oder empirischen Modellen bestimmt werden. Je besser die Modelle, desto weniger Temperatursensoren werden benötigt, um eine realitätsnahe Vorhersage der Position der Sensoren durch das Modell zu gewährleisten.
  • Daneben kann der Korrekturwert zur Korrektur eines Messwertes des Sensors kontinuierlich bestimmt werden. Auf Basis der für die kontinuierliche Bestimmung des Korrekturwertes erfassten Temperaturen kann die Berechnung der Deformation, die auf Basis einer Temperaturverteilung im Sensorrahmen bestimmt wird, kontinuierlich vorgenommen werden, was den Korrekturwert vorteilhaft verbessert.
  • Insbesondere kann der Korrekturwert auf Basis der bisher erfassten Temperaturen für die Zukunft ermittelt werden. Die Temperaturänderung und damit die Deformation des Sensorrahmens ist eine im Vergleich zur Abfolge der einzelnen Belichtungen des Wafers mit Nutzlicht langsame Änderung. Dadurch kann durch die Verwendung von bisher erfassten Temperaturwerten und den aktuell erfassten Temperaturwerten eine Vorhersage für die in den nächsten Sekunden oder Minuten erwarteten Deformationen getroffen werden. Damit kann eine wahrscheinliche Veränderung der Position des Sensors im Vorfeld bestimmt werden. Die Vorhersage kann beispielsweise durch ein selbst lernendes Modell im Sinne von künstlicher Intelligenz im Betrieb ständig verbessert werden. Das Modell kann seine Vorhersagen durch einen Vergleich von gemessenen und vorhergesagten Temperaturwerten am Sensorrahmen ständig überprüfen und sich so entsprechend anpassen und verbessern. Alternativ oder zusätzlich kann auf Basis eines Zustandsraummodells ein Schätzer im Modell implementiert werden.
  • Weiterhin können die Bewegungen und die daraus folgenden Korrekturwerte für alle für die Positionsmessung der optischen Elemente notwendigen Sensoren bestimmt werden. Somit können für alle optischen Elemente die durch die Erwärmung des Sensorrahmens verursachten Positionsfehler und die daraus folgenden Abbildungsfehler dort korrigiert werden, wo sie entstehen. Dadurch können vorteilhafterweise auch Abbildungsfehler, die durch Zernikes höherer Ordnung, die weniger häufig oder gar nicht gemessen werden, verursacht werden, korrigiert werden und/oder die Anforderungen an die optischen Messungen beziehungsweise deren Häufigkeit reduziert werden.
  • Insbesondere können die Messwerte des Sensors so angepasst werden, dass sich die Position des optischen Elementes auf Grund einer Temperaturänderung des Sensorrahmens nicht verändert. In diesem Zusammenhang ist unter „nicht“ zu verstehen, dass der Beitrag der Unsicherheit der üblicherweise über eine Vorsteuerung, einer sogenannten Feed Forward Regelung, bestimmten korrigierten Messwerte der Sensoren durch die Deformation des Sensorframes vernachlässigbar ist, also kleiner als 5%, insbesondere kleiner als 1 %, insbesondere kleiner als 0.2% des Messwertes beträgt. Mit anderen Worten ist die Vorhersage des Korrekturwertes des Messwertes des Sensors durch die auf Basis der weiter oben beschriebenen Bestimmung der Temperaturänderungen so präzise, dass die aus der Temperaturänderung tatsächlich resultierenden Bewegungen des Sensors bei ihrem Auftreten zeitgleich kompensiert werden können. Üblicherweise werden die Aktuatoren zur Positionierung der optischen Elemente in einer Projektionsbelichtungsanlage zwischen jeder Belichtung auf eine neue Position und in Systemen neuerer Bauart sogar während der Belichtung verfahren, um Fehler durch die Erwärmung von optischen Elementen, Luftdruckänderungen oder anderer im Vorfeld bekannter oder durch Berechnungen bestimmter Abbildungsfehler zu kompensieren. Durch die Erfindung kann so ein weiterer Beitrag zur Reduzierung der bei dem Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage auftretenden Abbildungsfehler geleistet werden.
  • Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie umfasst ein optisches Element, einen Tragrahmen zur Aufnahme des optischen Elementes und einen Sensorrahmen zur Aufnahme eines Sensors zur Positionsmessung des optischen Elementes, wobei der Tragrahmen und der Sensorrahmen mechanisch voneinander entkoppelt sind. Weiterhin umfasst die Projektionsbelichtungsanlage ein Deformationskompensationsmodul, wobei das Deformationskompensationsmodul einen Temperatursensor zur Erfassung einer Temperatur an dem Sensorrahmen umfasst. Erfindungsgemäß ist das Deformationskompensationsmodul dazu eingerichtet, einen Korrekturwert zur Kompensation der Bewegung des Sensors durch eine thermische Erwärmung oder Abkühlung des Sensorrahmens zu generieren. Der Korrekturwert korrigiert den Messwert des Sensors des optischen Elementes um den Betrag, um den sich der Sensor durch die Erwärmung oder Abkühlung des Sensorrahmens bewegt. Diese Erwärmung oder Abkühlung des Sensorrahmens kann durch wechselnde thermische Belastungen der Projektionsbelichtungsanlage im Betrieb verursacht sein. Die Bewegung des Sensors kann durch die Regelung nicht wahrgenommen werden und resultiert ohne Korrektur in einer Bewegung des optischen Elementes und dadurch einer Verschlechterung der Abbildungseigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage.
  • Insbesondere kann der Temperatursensor direkt an dem Sensorrahmen angeordnet sein. Eine Erfassung der Temperatur an dem Sensorrahmen hat den Vorteil, dass Schnittstellen zwischen dem Sensorrahmen und einer anderen Komponente, an der die Temperatur gemessen wird, vermieden werden können.
  • Weiterhin kann das Deformationskompensationsmodul ein Modell zur Bestimmung der Bewegung des Sensors durch eine Erwärmung des Sensorrahmens umfassen. Das Modell kann wie weiter oben beschrieben Finite-Element-Berechnungen und/oder empirisch ermittelten Modellen basieren und die Deformation des Sensorahmens und damit die Bewegung der Sensoren auf Basis der ermittelten Temperaturen bestimmen. Durch die Anordnung der Temperatursensoren an dem Sensorrahmen werden wie oben beschrieben Schnittstellen vermieden, die üblicherweise schlecht zu modellieren sind. Je besser das Modell, desto genauer die Vorhersage der Bewegung der Sensoren und damit die Kompensation der dadurch auftretenden Verschiebung des optischen Elementes zur gemeinsamen Referenz.
  • Weiterhin kann der Messwert des Sensors zur Positionierung des optischen Elementes so ausgebildet sein, dass er mit dem Korrekturwert zur Kompensation der Bewegung des Sensors korrigiert ist. Dadurch kann der Fehler durch die Bewegung des Sensors auf Grund der Deformation des Sensorrahmens durch eine auf diesen wirkende Wärmelast vollständig oder nahezu vollständig kompensiert werden.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
    • 1 eine schematische Darstellung eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage, in der die Erfindung verwirklicht sein kann,
    • 2 eine Detailansicht einer Projektionsoptik, in der die Erfindung verwirklicht sein kann, und
    • 3 ein Flussdiagramm zu einem erfindungsgemäßen Verfahren.
  • 1 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie, in welcher die Erfindung Anwendung finden kann. Ein Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage 1 weist neben einer Lichtquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6 auf. Eine durch die Lichtquelle 3 erzeugte EUV-Strahlung 14 als optische Nutzstrahlung wird mittels eines in der Lichtquelle 3 integrierten Kollektors derart ausgerichtet, dass sie im Bereich einer Zwischenfokusebene 15 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 2 trifft. Nach dem Feldfacettenspiegel 2 wird die EUV-Strahlung 14 von einem Pupillenfacettenspiegel 16 reflektiert. Unter Zuhilfenahme des Pupillenfacettenspiegels 16 und einer optischen Baugruppe 17 mit Spiegeln 18, 19 und 20 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 2 in das Objektfeld 5 abgebildet.
  • Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7, das von einem schematisch dargestellten Retikelhalter 8 gehalten wird. Eine lediglich schematisch dargestellte Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in eine Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 13 gehalten wird. Die Lichtquelle 3 kann Nutzstrahlung insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 120 nm emittieren.
  • Die Erfindung kann ebenso in einer DUV-Anlage verwendet werden, die nicht dargestellt ist. Eine DUV-Anlage ist prinzipiell wie die oben beschriebene EUV-Anlage 1 aufgebaut, wobei in einer DUV-Anlage Spiegel und Linsen als optische Elemente verwendet werden können und die Lichtquelle einer DUV-Anlage eine Nutzstrahlung in einem Wellenlängenbereich von 100 nm bis 300 nm emittiert.
  • 2 zeigt eine Detaildarstellung der in 1 lediglich schematisch dargestellten Projektionsoptik 9 und das Retikel 7, den Wafer 12 und einen Kühler 35, welcher die Projektionsoptik 9 umgibt. Die Projektionsoptik 9 umfasst insbesondere sechs als Spiegel 38 (M1 bis M6) ausgebildete optische Elemente, die über Aktuatoren 39 auf einem Tragrahmen 33 angeordnet sind. Weiterhin umfasst die Projektionsoptik 9 einen Sensorrahmen 30, an dem die für die Positionsbestimmung der Spiegel 38 verwendeten Sensoren 40 angeordnet sind. Der Sensorrahmen 30 und der Tragrahmen 33 sind jeweils auf separaten Lagerungen 31, 34 gelagert, die wiederum auf einer gemeinsamen Basis (nicht dargestellt) angeordnet sind. Die beiden Rahmen 30, 33 sind somit mechanisch voneinander entkoppelt. Der Sensorrahmen 30 umfasst einen Retikelsensorrahmen 32, der die Sensoren 40 zur Bestimmung der Position des Retikels 7 umfasst. Somit ist über den Sensorrahmen 30 eine gemeinsame Referenz für das Retikel 7 und die Spiegel 38 der Projektionsoptik 9 gegeben, so dass die Spiegel 38 der Projektionsoptik 9 in Bezug auf das Retikel 7 ausgerichtet werden können. Der Einfallswinkel und die Position des ausgeleuchteten Belichtungsfeldes der von dem Beleuchtungssystem (nicht dargestellt) bereitgestellten EUV-Strahlung 14 werden ihrerseits in Bezug zu dem Retikel 7 ausgerichtet. Der Sensorrahmen 30 ist während des Betriebes der Projektionsbelichtungsanlage verschiedenen Wärmelasten 36 ausgesetzt, die einerseits von der Abwärme der für das Verfahren der Spiegel 38 verwendeten Aktuatoren 39 und anderseits von der Strahlungsenergie von dem zur Projektionsoptik 9 angrenzend angeordnetem Beleuchtungssystem (nicht dargestellt) herrühren. Dadurch erwärmt sich trotz des zur Abschirmung der Wärmelast 36 zwischen Beleuchtungssystem und Projektionsoptik 9 angeordneten Kühlers 35 der Sensorrahmen 30, was zu einer Ausdehnung des Sensorrahmens 30 führt. Die Ausdehnung des Sensorrahmens 30 führt zu einer Verschiebung der Sensoren 40 gegenüber der Lagerung 31 des Sensorrahmens 30. Da die durch eine Erwärmung bewirkte absolute Ausdehnung oder Deformation eines Elementes von der Länge des Elementes abhängig ist, werden die Sensoren 40, die an mehreren Stellen mit unterschiedlichem für die Deformation relevantem Abstand zur Lagerung 31 des Sensorrahmens 30 angeordnet sind, unterschiedlich weit aus ihrer ursprünglichen Position bewegt. Dies führt zu Messfehlern der Sensoren, damit zu Regelungsfehlern und im Ergebnis zu Abbildungsfehlern durch die von den Regelungsfehlern herrührende Verschiebung und Verdrehung der Spiegel 38 und Verschiebung und Verdrehung des Retikels 7 zum Beleuchtungssystem (nicht dargestellt).
  • Der Sensorrahmen 30 umfasst weiterhin mehrere Temperatursensoren 37, die bevorzugt in der Nähe der Sensoren 40 angeordnet sind, wobei in der 2 nur drei Temperatursensoren 37 exemplarisch dargestellt sind. Die Anzahl der Temperatursensoren 37 richtet sich nach der Form und Größe des Sensorrahmens 30 und der Anzahl und Position der Sensoren 40, wobei die Anzahl der Temperatursensoren 37 so ausgelegt ist, dass über ein in einem Deformationskompensationsmodul 41 hinterlegtes Modell ein Korrekturwert zur Kompensation der Bewegung der Sensoren 40 mit hinreichender Genauigkeit generiert werden kann. Das Modell kann dabei beispielsweise auf Finite-Element-Berechnungen oder auf empirisch ermittelten Modellen basieren. Die im Vergleich zu den Belichtungszeiten des Wafers 12 und dem Verfahren der Aktuatoren 39 zur Positionierung der Spiegel 38 während des Betriebes der Projektionsbelichtungsanlage langsame Bewegung der Sensoren 40 durch die Deformation des Sensorrahmens 30 wird auf Basis der ermittelten Temperaturhistorie der mit den Temperatursensoren ermittelten Temperaturen bestimmt. Dabei können die Temperaturmesswerte der letzten 20 Stunden, insbesondere der letzten Stunde, insbesondere der letzten Minute verwendet werden. Über eine Vorhersage der Temperaturverteilung und deren Änderung über die Zeit kann eine Deformation des Sensorrahmens 30 und damit die voraussichtliche Bewegung der Sensoren 40 über die nächsten 20 Stunden, insbesondere der nächsten Stunde, insbesondere der nächsten Minute bestimmt werden. Die so ermittelten Bewegungen werden zur Kompensation der Bewegung der Sensoren 40 als Korrekturwert mit den Messwerten der Sensoren verrechnet. Damit wird die durch die Wärmelast 36 verursachte Deformation des Sensorrahmens 30, welche die Position des Sensors 40 verändern würde, noch bevor der Sensor 40 eine reale Bewegung macht durch den Korrekturwert kompensiert, was dazu führt, dass der Spiegel 38 keine durch die Erwärmung des Sensorrahmens 30 bewirkte Bewegung ausführt. Dadurch können die durch die Bewegung des Spiegels 38 hervorgerufenen Abbildungsfehler vorteilhaft auf ein Minimum reduziert werden.
  • 3 beschreibt ein mögliches Verfahren, durch das eine Bewegung eines optischen Elementes 38 einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Halbleiterlithographie durch eine durch eine Wärmelast 36 hervorgerufene Deformation eines Sensorrahmens 30 kompensiert werden kann.
  • In einem ersten Verfahrensschritt 50 wird eine Temperaturänderung des Sensorrahmens 30 erfasst.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt 51 wird die Deformation des Sensorrahmens 30 durch die Temperaturänderung bestimmt.
  • In einem dritten Verfahrensschritt 52 wird die Bewegung eines Sensors 40 durch die Deformation des Sensorrahmens 30 bestimmt.
  • In einem vierten Verfahrensschritt 53 wird ein Korrekturwert zur Korrektur eines Messwertes des Sensors bestimmt.
  • In einem fünften Verfahrensschritt 54 wird der Messwert des Sensors mit dem zuvor bestimmten Korrekturwert korrigiert.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Projektionsbelichtungsanlage
    2
    Feldfacettenspiegel
    3
    Lichtquelle
    4
    Beleuchtungsoptik
    5
    Objektfeld
    6
    Objektebene
    7
    Retikel
    8
    Retikelhalter
    9
    Projektionsoptik
    10
    Bildfeld
    11
    Bildebene
    12
    Wafer
    13
    Waferhalter
    14
    EUV-Strahlung
    15
    Zwischenfeldfokusebene
    16
    Pupillenfacettenspiegel
    17
    Baugruppe
    18
    Spiegel
    19
    Spiegel
    20
    Spiegel
    30
    Sensorrahmen
    31
    Lagerung Sensorrahmen
    32
    Retikelsensorrahmen
    33
    Tragrahmen
    34
    Lagerung Tragrahmen
    35
    Kühler
    36
    Wärmelast
    37
    Temperatursensor
    38
    Spiegel
    39
    Aktuator
    40
    Sensor
    41
    Deformationskompensationsmodul
    50
    Verfahrensschritt 1
    51
    Verfahrensschritt 2
    52
    Verfahrensschritt 3
    53
    Verfahrensschritt 4
    54
    Verfahrensschritt 5
  • 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
    • US 7151588 B4 [0006]

Claims (12)

  1. Verfahren zur Kompensation einer Bewegung eines optischen Elementes (38) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Halbleiterlithographie durch eine durch eine Wärmelast (36) hervorgerufene Deformation eines Sensorrahmens (30), umfassend folgende Verfahrensschritte: - Erfassung einer Temperaturänderung des Sensorrahmens (30), - Bestimmung der Deformation des Sensorrahmens (30) durch die Temperaturänderung, - Bestimmung der Bewegung eines an dem Sensorrahmen (30) angeordneten Sensors (40) zur Positionsmessung des optischen Elementes (38) durch die Deformation des Sensorrahmens (30), - Bestimmung eines Korrekturwertes zur Korrektur eines Messwertes des Sensors (40), - Korrektur des Messwertes des Sensors (40) mit dem bestimmten Korrekturwert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur an mehreren Stellen des Sensorrahmens (30) erfasst wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformation des Sensorrahmens (30) durch eine Temperaturänderung auf Basis von Finite-Element-Berechnungen oder empirisch ermittelten Modellen bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert zur Korrektur des Messwertes des Sensors (40) kontinuierlich bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert auf Basis der bisher erfassten Temperaturen für die Zukunft ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungen für alle für die Positionsmessung eines optischen Elementes (38) notwendigen Sensoren (40) bestimmt werden.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturwerte für alle für die Positionsmessung der optischen Elemente (38) notwendigen Sensoren (40) bestimmt werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte der Sensoren (40) so angepasst werden, dass sich die Position des optischen Elementes (38) auf Grund einer Temperaturänderung des Sensorrahmens (30) nicht verändert.
  9. Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Halbleiterlithographie, umfassend ein optisches Element (38), einen Tragrahmen (33) zur Aufnahme des optischen Elementes (38), einen Sensorrahmen (30) zur Aufnahme eines Sensors (40) zur Positionsmessung des optischen Elementes (38), wobei der Tragrahmen (33) und der Sensorrahmen (30) mechanisch voneinander entkoppelt sind, und ein Deformationskompensationsmodul (41), wobei das Deformationskompensationsmodul (41) einen Temperatursensor (37) zur Erfassung einer Temperatur an dem Sensorrahmen (30) umfasst, wobei das Deformationskompensationsmodul (41) dazu eingerichtet ist, einen Korrekturwert zur Kompensation der Bewegung des Sensors (40) durch eine thermische Erwärmung oder Abkühlung des Sensorrahmens (30) zu generieren.
  10. Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (37) direkt an dem Sensorrahmen (30) angeordnet ist.
  11. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationskompensationsmodul (41) ein Modell zur Bestimmung der Bewegung des Sensors (40) durch eine Erwärmung des Sensorrahmens (30) umfasst.
  12. Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert des Sensors (40) zur Positionierung des optischen Elementes (38) so ausgebildet ist, dass er mit dem Korrekturwert zur Kompensation der Bewegung des Sensors (40) korrigiert ist.
DE102020200120.0A 2020-01-08 2020-01-08 Verfahren zur Kompensation einer Bewegung und Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie Ceased DE102020200120A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020200120.0A DE102020200120A1 (de) 2020-01-08 2020-01-08 Verfahren zur Kompensation einer Bewegung und Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie
PCT/EP2021/050196 WO2021140157A1 (de) 2020-01-08 2021-01-07 Verfahren zur kompensation einer bewegung und projektionsbelichtungsanlage für die halbleiterlithographie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020200120.0A DE102020200120A1 (de) 2020-01-08 2020-01-08 Verfahren zur Kompensation einer Bewegung und Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020200120A1 true DE102020200120A1 (de) 2020-02-27

Family

ID=69413118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020200120.0A Ceased DE102020200120A1 (de) 2020-01-08 2020-01-08 Verfahren zur Kompensation einer Bewegung und Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102020200120A1 (de)
WO (1) WO2021140157A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021140157A1 (de) 2020-01-08 2021-07-15 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur kompensation einer bewegung und projektionsbelichtungsanlage für die halbleiterlithographie

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1513017A1 (de) 2003-09-04 2005-03-09 ASML Netherlands B.V. Lithographischer Apparat und Methode zur Herstellung einer Vorrichtung
DE102009034166A1 (de) 2008-08-11 2010-02-18 Carl Zeiss Smt Ag Kontaminationsarme optische Anordnung
WO2010037575A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-08 Asml Netherlands B.V. Projection system and lithographic apparatus
WO2015173363A1 (de) * 2014-05-14 2015-11-19 Carl Zeiss Smt Gmbh Projektionsbelichtungsanlage mit feldnahem manipulator
DE102015211286A1 (de) * 2015-06-18 2016-12-22 Carl Zeiss Smt Gmbh Abbildungssystem und verfahren
DE102020200120A1 (de) 2020-01-08 2020-02-27 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur Kompensation einer Bewegung und Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021140157A1 (de) 2020-01-08 2021-07-15 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur kompensation einer bewegung und projektionsbelichtungsanlage für die halbleiterlithographie

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021140157A1 (de) 2021-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012205096B3 (de) Projektionsbelichtungsanlage mit mindestens einem Manipulator
EP3048486B1 (de) Projektionsbelichtungsanlage mit manipulator sowie verfahren zum steuern einer projektionsbelichtungsanlage
DE102012201075A1 (de) Optische Anordnung, EUV-Lithographieanlage und Verfahren zum Konfigurieren einer optischen Anordnung
WO2012041589A1 (de) Projektionsbelichtungsanlage mit optimierter justagemöglichkeit
DE102015209051B4 (de) Projektionsobjektiv mit Wellenfrontmanipulator sowie Projektionsbelichtungsverfahren und Projektionsbelichtungsanlage
DE102020200120A1 (de) Verfahren zur Kompensation einer Bewegung und Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie
WO2024061579A1 (de) Anordnung zum tempern mindestens eines teilbereichs eines optischen elementes
DE102020207099A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines optischen Elementes
EP1508073A2 (de) Verfahren zur bestimmung von wellenfrontaberrationen
DE102012213794A1 (de) Maskeninspektionsverfahren und Maskeninspektionssystem für EUV-Masken
DE102022114969A1 (de) Verfahren zum Heizen eines optischen Elements sowie optisches System
WO2021160583A1 (de) Projektionsbelichtungsanlage mit einem thermischen manipulator
DE102020214130A1 (de) Verfahren zur Temperierung eines optischen Elementes und optische Baugruppe
DE102018208653A1 (de) Verfahren sowie Vorrichtung zum Bestimmen des Erwärmungszustandes eines Spiegels in einem optischen System
DE102019112675B9 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie
DE102016225899A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Modifizieren von Abbildungseigenschaften eines optischen Systems für die Mikrolithographie
WO2009053001A1 (de) Optische vorrichtung mit verbessertem abbildungsverhalten sowie verfahren dazu
DE102019217629A1 (de) Verfahren zur Ausrichtung eines Interferometers und Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleitertechnik
DE102016218746A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, sowie Projektionsbelichtungsanlage
DE102019219285B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Projektionsbelichtungsanlage
DE102008006687A1 (de) Verfahren zum Verbessern von Abbildungseigenschaften eines optischen Systems sowie optisches System
DE102022114974A1 (de) Verfahren zum Heizen eines optischen Elements sowie optisches System
DE102020209141A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems für die Mikrolithographie, sowie optisches System
DE102021211975A1 (de) Verfahren zur Nachbildung einer Ziel-Wellenfront eines abbildenden optischen Produktions-Systems sowie Metrologiesystem zur Durchführung des Verfahrens
WO2022171321A1 (de) Verfahren zum heizen eines optischen elements in einer mikrolithographischen projektionsbelichtungsanlage, sowie optisches system

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R230 Request for early publication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final