DE102021201016A1

DE102021201016A1 - Method for calibrating a module of a projection exposure system for semiconductor lithography

Info

Publication number: DE102021201016A1
Application number: DE102021201016.4A
Authority: DE
Inventors: Markus Holz; Daniel Guhr; Stefan Seitz; Frank Treubel; Dieter Schick; Stefan Krone; Ralf Ameling
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2021-09-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines Moduls (30) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Halbleiterlithographie,- wobei das Modul (30) eine optische Einheit (31) mit mindestens einem optischen Element (32) sowie eine Antriebseinheit (36) zur Ausrichtung des optischen Elementes (32) umfasst- und wobei die Antriebseinheit (36) mindestens einen Sensor (37) zur Positionsbestimmung eines mit dem optischen Element (32) mitbewegten Sensortargets (35) umfasst. Dabei umfasst die Erfindung die folgenden Verfahrensschritte:- Herstellung mindestens einer bekannten und reproduzierbaren Ausrichtung des optischen Elementes (32) und Erfassung der korrespondierenden Sensorsignale- Kalibrierung der Sensorsignale in Bezug auf die Position und die Ausrichtung des optischen Elementes (32).The invention relates to a method for calibrating a module (30) of a projection exposure system (1) for semiconductor lithography, the module (30) having an optical unit (31) with at least one optical element (32) and a drive unit (36) for alignment of the optical element (32) - and wherein the drive unit (36) comprises at least one sensor (37) for determining the position of a sensor target (35) which is moved along with the optical element (32). The invention comprises the following process steps: - production of at least one known and reproducible alignment of the optical element (32) and acquisition of the corresponding sensor signals - calibration of the sensor signals in relation to the position and alignment of the optical element (32).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines Moduls einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie.The invention relates to a method for calibrating a module of a projection exposure system for semiconductor lithography.

Derartige Anlagen werden zur Erzeugung feinster Strukturen, insbesondere auf Halbleiterbauelementen oder anderen mikrostrukturierten Bauteilen, verwendet. Das Funktionsprinzip der genannten Anlagen beruht dabei darauf, mittels einer in der Regel verkleinernden Abbildung von Strukturen auf einer Maske, mit einem sogenannten Retikel, auf einem mit photosensitivem Material versehenen zu strukturierenden Element feinste Strukturen bis in den Nanometerbereich zu erzeugen. Die minimalen Abmessungen der erzeugten Strukturen hängen dabei direkt von der Wellenlänge des verwendeten Lichtes ab. Diese liegt bei aktuellen Projektionsbelichtungsanlagen zwischen 100nm und 300 nm, wobei in jüngerer Zeit vermehrt Lichtquellen mit einer Emissionswellenlänge im Bereich weniger Nanometer, beispielsweise zwischen 5 nm und 120 nm, insbesondere im Bereich von 13,5 nm verwendet werden. Der beschriebene zweite Wellenlängenbereich wird auch als EUV-Bereich bezeichnet.Systems of this type are used to produce the finest structures, in particular on semiconductor components or other microstructured components. The functional principle of the above-mentioned systems is based on generating the finest structures down to the nanometer range on an element to be structured, which is provided with photosensitive material, by means of a usually scaling-down image of structures on a mask, with a so-called reticle. The minimum dimensions of the structures produced depend directly on the wavelength of the light used. In current projection exposure systems, this is between 100 nm and 300 nm, more recently light sources with an emission wavelength in the range of a few nanometers, for example between 5 nm and 120 nm, in particular in the range of 13.5 nm, have been used. The second wavelength range described is also referred to as the EUV range.

Die zur Abbildung verwendeten optischen Komponenten für die oben beschriebene Anwendung müssen mit höchster Präzision positioniert werden, um eine ausreichende Abbildungsqualität gewährleisten zu können. Bei den genannten optischen Komponenten handelt es sich beispielsweise um Facettenspiegel, insbesondere Feldfacettenspiegel, welche eine Mehrzahl reflektierender (Einzel-)Facetten umfassen. Ein derartiger Feldfacettenspiegel ist beispielsweise aus der WO 2007/ 128 407 A1 bekannt.The optical components used for imaging for the application described above must be positioned with the greatest precision in order to be able to ensure sufficient imaging quality. The optical components mentioned are, for example, facet mirrors, in particular field facet mirrors, which comprise a plurality of reflective (individual) facets. Such a field facet mirror is, for example, from FIG WO 2007/128 407 A1 known.

Zur Bewegung der Facetten, die um einen Drehpunkt in zwei Freiheitsgraden gedreht werden können, kommen üblicherweise elektromagnetische Antriebseinheiten zum Einsatz. In der Regel ist jeder Facette eine eigene Antriebseinheit zugeordnet.Electromagnetic drive units are usually used to move the facets, which can be rotated around a pivot point in two degrees of freedom. As a rule, each facet is assigned its own drive unit.

Die Position der Facetten muss aktiv geregelt werden, was einen Sensor zur Positionsmessung erfordert. Auf Grund der hohen Anforderungen an die Positioniergenauigkeit werden die Sensorsignale kalibriert. Dazu wird bei der Herstellung der Projektionsbelichtungsanlage die Facette mit Hilfe eines externen Messgerätes auf einen Sollwert positioniert und das korrespondierende Sensorsignal erfasst. Auf Basis dieser Daten wird das Sensorsignal kalibriert. Die Facetten und deren Antriebseinheiten sind derart miteinander verbunden, dass die Antriebseinheit ausgetauscht werden kann, ohne die Position der Facette zu verändern. Nach der Montage einer neuen Antriebseinheit in der Projektionsbelichtungsanlage müssen die Sensorsignale erneut kalibriert werden. Anstelle des externen Messsystems wird in diesem Fall üblicherweise die Projektionsbelichtungsanlage selbst zur Kalibrierung der Facette verwendet. Dies hat den Nachteil, dass die Kalibrierung sehr lange dauert und weniger genau ist als eine Kalibrierung mit dem externen Messgerät, was wiederum eine Verschlechterung der optischen Abbildung bewirkt.The position of the facets must be actively controlled, which requires a sensor for position measurement. Due to the high demands on the positioning accuracy, the sensor signals are calibrated. For this purpose, during the production of the projection exposure system, the facet is positioned on a target value with the aid of an external measuring device and the corresponding sensor signal is recorded. The sensor signal is calibrated on the basis of this data. The facets and their drive units are connected to one another in such a way that the drive unit can be exchanged without changing the position of the facet. After a new drive unit has been installed in the projection exposure system, the sensor signals must be recalibrated. In this case, instead of the external measuring system, the projection exposure system itself is usually used to calibrate the facet. This has the disadvantage that the calibration takes a very long time and is less accurate than a calibration with the external measuring device, which in turn causes a deterioration in the optical image.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik löst.The object of the present invention is to provide a method which solves the disadvantages of the prior art described above.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.This object is achieved by a method with the features of the independent claim. The subclaims relate to advantageous developments and variants of the invention.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Kalibrierung eines Moduls einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, beispielsweise eines Feldfacettenspiegels, wobei das Modul eine optische Einheit mit mindestens einem optischen Element sowie eine Antriebseinheit zur Ausrichtung des optischen Elementes umfasst und wobei die Antriebseinheit mindestens einen Sensor zur Positionsbestimmung eines mit dem optischen Element mitbewegten Sensortargets umfasst, umfasst folgende Verfahrensschritte:

- Herstellung mindestens einer bekannten und reproduzierbaren Ausrichtung des optischen Elementes und Erfassung der korrespondierenden Sensorsignale
- Kalibrierung der Sensorsignale in Bezug auf die Position und die Ausrichtung des optischen Elementes.

A method according to the invention for calibrating a module of a projection exposure system for semiconductor lithography, for example a field facet mirror, wherein the module comprises an optical unit with at least one optical element and a drive unit for aligning the optical element and wherein the drive unit comprises at least one sensor for determining the position of one with the optical Element includes moving sensor targets, includes the following process steps:

- Production of at least one known and reproducible alignment of the optical element and acquisition of the corresponding sensor signals
- Calibration of the sensor signals in relation to the position and alignment of the optical element.

Unter einer bekannten und reproduzierbaren Ausrichtung des optischen Elementes ist insbesondere eine Ausrichtung zu verstehen, bei welcher die optische Wirkung des optischen Elementes, also insbesondere seine Wirkung auf einfallende elektromagnetische Strahlung, bekannt ist. Mit anderen Worten ist der Strahlverlauf eines auf das optische Element einfallenden Lichtstrahls in einem gegenüber der Projektionsbelichtungsanlage festen Koordinatensystem bekannt. Unter reproduzierbar ist dabei zu verstehen, dass sich die Ausrichtung des optischen Elementes auch nach Änderungen an dem Modul, insbesondere auch nach einem Austausch der Antriebseinheit, reproduzieren lässt, also nach Anfahren der bekannten Ausrichtung ein Lichtstrahl, der auf das optische Element fällt, wieder denselben Verlauf nimmt wie vor der Änderung am Modul.A known and reproducible alignment of the optical element is to be understood in particular as an alignment in which the optical effect of the optical element, that is to say in particular its effect on incident electromagnetic radiation, is known. In other words, the beam path of a light beam incident on the optical element is known in a coordinate system that is fixed with respect to the projection exposure system. In this context, reproducible means that the alignment of the optical element can be reproduced even after changes to the module, in particular also after the drive unit has been replaced, i.e. after starting the known alignment, a light beam that falls on the optical element is the same again Process takes place as before the change to the module.

Insbesondere kann die reproduzierbar herstellbare Ausrichtung unter Verwendung mindestens eines Referenzelementes hergestellt werden, welches beispielsweise als ein mechanischer Endanschlag der optischen Einheit ausgebildet sein kann. Die Verwendung des mechanischen Endanschlags der optischen Einheit hat dabei den Vorteil, dass dieser sich bei einem Austausch der Antriebseinheit nicht ändert.In particular, the reproducibly producible alignment can be produced using at least one reference element, which can be designed, for example, as a mechanical end stop of the optical unit. The use of the mechanical end stop of the optical unit has the advantage that it does not change when the drive unit is replaced.

Die reproduzierbar herstellbare Ausrichtung des optischen Elementes wird dabei insbesondere durch mechanischen Kontakt zwischen dem Sensortarget und dem Referenzelement erreicht.The alignment of the optical element, which can be reproducibly produced, is achieved in particular by mechanical contact between the sensor target and the reference element.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die bekannte und reproduzierbare Position und Ausrichtung des optischen Elementes vor der Kalibrierung mit einem externen Messgerät erfasst. Mit anderen Worten kann bei der Herstellung der Projektionsbelichtungsanlage einmalig eine entsprechende Messung vorgenommen werden, durch welche die an dem Endanschlag vorliegende Position und Ausrichtung des optischen Elements ermittelt wird. Als Messgerät kann hierfür insbesondere ein optisches Messgerät verwendet werden.In an advantageous embodiment of the invention, the known and reproducible position and alignment of the optical element is recorded with an external measuring device before the calibration. In other words, a corresponding measurement can be carried out once during the production of the projection exposure system, by means of which the position and alignment of the optical element present at the end stop is determined. In particular, an optical measuring device can be used as the measuring device for this purpose.

Vorteilhaft dabei ist, dass das Koordinatensystem der Endanschläge und das Koordinatensystem des optischen Elementes in einer bekannten und gegenüber einem Austausch der Antriebseinheit invarianten Beziehung zu einander stehen. Ist also insbesondere im Koordinatensystem des Sensors, im Folgenden als Sensorkoordinatensystem bezeichnet, die Lage des Koordinatensystems der Endanschläge beziehungsweise die Beziehung des Koordinatensystems der Endanschläge zu dem Sensorkoordinatensystem bekannt, kann leicht auf die relative Lage des Sensorkoordinatensystems zu dem Koordinatensystem des optischen Elementes geschlossen werden.It is advantageous here that the coordinate system of the end stops and the coordinate system of the optical element are in a known relationship that is invariant to an exchange of the drive unit. If the position of the coordinate system of the end stops or the relationship of the coordinate system of the end stops to the sensor coordinate system is known in particular in the coordinate system of the sensor, hereinafter referred to as the sensor coordinate system, the relative position of the sensor coordinate system to the coordinate system of the optical element can easily be inferred.

Das Verfahren eignet sich besonders zur Neukalibrierung des Moduls nach einem Austausch der Antriebseinheit. Dabei macht man sich zunutze, dass bei einem Austausch der Antriebseinheit die optische Einheit typischerweise unverändert bleibt, also sich die Ausrichtung des optischen Elementes in denjenigen Zuständen, in welchen ein Endanschlag angefahren ist, nicht ändert.The method is particularly suitable for recalibrating the module after replacing the drive unit. This makes use of the fact that when the drive unit is replaced, the optical unit typically remains unchanged, that is to say the alignment of the optical element does not change in those states in which an end stop has been reached.

Eine Verbesserung der Kalibrierung kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass drei bekannte und reproduzierbare Ausrichtungen und Positionen des optischen Elementes hergestellt werden.The calibration can be improved in particular by producing three known and reproducible alignments and positions of the optical element.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

1 den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die Erfindung verwirklicht sein kann,
2 den prinzipiellen Aufbau eines Moduls,
3 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen einem Sensorkoordinatensystem und einem optischen Koordinatensystem,
4 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung eines Referenzkoordinatensystems zu den Koordinatensystemen der 3,
5 ein weiteres Diagramm, welches das Vorgehen bei einem Austausch einer Antriebseinheit beschreibt, und
6 ein Flussdiagramm zu einem erfindungsgemäßen Verfahren.

In the following, exemplary embodiments and variants of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. Show it

1 the basic structure of an EUV projection exposure system in which the invention can be implemented,
2 the basic structure of a module,
3 a diagram showing the relationship between a sensor coordinate system and an optical coordinate system,
4th a diagram showing the relationship of a reference coordinate system to the coordinate systems of FIG 3 ,
5 Another diagram that describes the procedure for replacing a drive unit, and
6th a flow chart for a method according to the invention.

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. 1 shows an example of the basic structure of an EUV projection exposure system 1 for microlithography in which the invention can find application. A lighting system of the projection exposure machine 1 points next to a light source 3 an illumination optics 4th for illuminating an object field 5 in one object level 6th on. One by the light source 3 generated EUV radiation 14th as useful optical radiation is by means of an in the light source 3 Integrated collector aligned in such a way that it is in the area of an intermediate focus plane 15th passes through an intermediate focus before moving onto a field facet mirror 2 meets. According to the field facet mirror 2 becomes the EUV radiation 14th from a pupil facet mirror 16 reflected. With the help of the pupil facet mirror 16 and an optical assembly 17th with mirrors 18th , 19th and 20th become field facets of the field facet mirror 2 in the object field 5 pictured.

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.A is illuminated in the object field 5 arranged reticle 7th , that of a reticle holder shown schematically 8th is held. A projection optics shown only schematically 9 serves to map the object field 5 in an image field 10 in an image plane 11 . A structure is imaged on the reticle 7th onto a light-sensitive layer in the area of the image field 10 in the image plane 11 arranged wafers 12th , that of a wafer holder also shown in detail 13th is held. The light source 3 can emit useful radiation in particular in a wavelength range between 5 nm and 120 nm.

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.The invention can also be used in a DUV system which is not shown. A DUV system is basically like the EUV system described above 1 constructed, whereby mirrors and lenses can be used as optical elements in a DUV system and the light source of a DUV system emits useful radiation in a wavelength range from 100 nm to 300 nm.

2 zeigt eine prinzipielle Darstellung eines Moduls 30 nach dem Stand der Technik mit einer optischen Einheit 31, einem Endanschlag 39 und einer Antriebseinheit 36. Das Modul 30 kann insbesondere ein Teil eines in 1 dargestellten Feldfacettenspiegels 2 sein. Die optische Einheit 31 umfasst ein als Facette 32 ausgebildetes optisches Element, welches einen Hebel 34 aufweist, der an einem ersten Ende an einer der optisch aktiven Fläche 33 abgewandten Seite mit der Facette 32 verbunden ist. Die optisch aktive Fläche 33 ist dabei diejenige Oberfläche der Facette 32, die während des Betriebes der Projektionsbelichtungsanlage mit der zur Belichtung verwendeten Strahlung beaufschlagt wird. Bewegungen des Hebels 34 werden durch einen Sensor 37 mit einem Sensortarget 35 und einem Sensorkopf 38 erfasst, wobei das Sensortarget 35 am zweiten Ende des Hebels 34 angeordnet ist (und somit einen Teil der optischen Einheit 31 bildet) und der Sensorkopf 38, der die Bewegung des Sensortargets 35 erfasst, in der Antriebseinheit 36 angeordnet ist. 2 shows a basic representation of a module 30th according to the prior art with an optical unit 31 , an end stop 39 and a drive unit 36 . The module 30th can especially part of an in 1 shown field facet mirror 2 be. The optical unit 31 includes one as a facet 32 formed optical element, which has a lever 34 having which at a first end on one of the optically active surface 33 remote side with the facet 32 connected is. The optically active surface 33 is the surface of the facet 32 , which is acted upon by the radiation used for exposure during operation of the projection exposure system. Movements of the lever 34 are through a sensor 37 with a sensor target 35 and a sensor head 38 detected, the sensor target 35 at the second end of the lever 34 is arranged (and thus part of the optical unit 31 forms) and the sensor head 38 showing the movement of the sensor target 35 detected in the drive unit 36 is arranged.

Die Facette 32 ist derart gelagert (nicht dargestellt), dass eine Auslenkung des Hebels 34 eine Verkippung der Facette 32 um einen auf der optisch aktiven Fläche 33 der Facette 32 liegenden Drehpunkt 40 bewirkt. Die Bewegung des Hebels 34 ist durch einen an der optischen Einheit 31 angeordneten Endanschlag 39 begrenzt, der einerseits eine Kollision der sehr eng nebeneinander angeordneten Facetten 32 untereinander und andererseits eine plastische Deformation der üblicherweise als monolithisches Gelenk ausgebildeten Lagerung (nicht dargestellt) der Feldfacette 32 verhindern soll. Der Hebel 34 wird über einen nicht dargestellten elektromagnetischen Aktuator, der ebenfalls in der Antriebseinheit 36 angeordnet ist, angetrieben. Die Antriebseinheit 36 kann an einer Schnittstelle 41, die zwischen dem Sensortarget 35 und dem Sensorkopf 38 verläuft, vom Modul 30 gelöst werden. Dadurch kann bei einem Defekt des Sensorkopfs 38 oder des Aktuators (nicht dargestellt) die komplette Antriebseinheit 36 ausgetauscht werden, ohne die optische Einheit 31 und damit auch die Facette 32 tauschen zu müssen. Dadurch bleiben die Position der Facette 32 und damit deren optische Wirkung in dem Modul 30 erhalten.The facet 32 is mounted in such a way (not shown) that a deflection of the lever 34 a tilt of the facet 32 around one on the optically active surface 33 the facet 32 lying pivot point 40 causes. The movement of the lever 34 is through one on the optical unit 31 arranged end stop 39 limited, which on the one hand a collision of the very closely arranged facets 32 one another and, on the other hand, a plastic deformation of the bearing (not shown) of the field facet, which is usually designed as a monolithic joint 32 should prevent. The lever 34 is via an electromagnetic actuator, not shown, which is also in the drive unit 36 is arranged, driven. The drive unit 36 can at one interface 41 between the sensor target 35 and the sensor head 38 runs from the module 30th be solved. This can prevent a defect in the sensor head 38 or the actuator (not shown) the complete drive unit 36 can be exchanged without the optical unit 31 and with it the facet 32 to have to swap. This will keep the position of the facet 32 and thus their optical effect in the module 30th obtain.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines (mit der Antriebseinheit 36 verbundenen) Sensorkoordinatensystems 42 und eines (mit der optischen Einheit 31 verbundenen) optischen Koordinatensystems 44. Die Position des mit der optischen Einheit 31 verbundenen Sensortargets 35 kann mit Hilfe des Sensors 37 im Sensorkoordinatensystem 42 der Antriebseinheit 36 bestimmt werden. Letztlich entsprechen dabei bestimmte Signalwerte oder Sätze von Signalwerten des Sensors 37 einer Position des Targets 35 im Sensorkoordinatensystem 42. Bei der Kalibrierung des Sensors 37 werden diesen Werten im Sensorkoordinatensystem 42 Werte im optischen Koordinatensystem 44 zugeordnet. Bei den Werten im optischen Koordinatensystem 44 handelt es sich beispielsweise um eine bestimmte Ausrichtung der Facette 32. 3 shows a schematic representation of a (with the drive unit 36 connected) sensor coordinate system 42 and one (with the optical unit 31 connected) optical coordinate system 44 . The position of the with the optical unit 31 connected sensor targets 35 can with the help of the sensor 37 in the sensor coordinate system 42 the drive unit 36 to be determined. Ultimately, certain signal values or sets of signal values correspond to the sensor 37 a position of the target 35 in the sensor coordinate system 42 . When calibrating the sensor 37 are these values in the sensor coordinate system 42 Values in the optical coordinate system 44 assigned. With the values in the optical coordinate system 44 it is, for example, a specific orientation of the facet 32 .

Die Kalibrierung des Moduls 30 erfolgt im Einzelnen dadurch, dass die Facette 32 unter Zuhilfenahme der Sensorsignale in die in 3 durch die Punkte P1, P2 und P3 bezeichnete Kippzustände gebracht wird, wobei die Facette 32 dabei, wie in 2 beschrieben, um den Drehpunkt 40 verkippt wird. Die Kippzustände der P1, P2 und P3 der Facette entsprechen dabei Ausrichtungen der Facette zum Beleuchten eines definierten Zielpunktes mittels eines durch die Facette 32 reflektierten Lichtpunktes; dabei befindet sich das Sensortarget im Allgemeinen nicht an einem der Endanschläge 39. Da jedoch die Positionen P1, P2 und P3 der Kippzustände in einer festen Beziehung zu den Endanschlägen 39 stehen, ist eine Kalibrierung dennoch möglich, indem der Zusammenhang des Koordinatensystems der Endanschläge mit dem Sensorkoordinatensystem 42 nach einem Tausch der Antriebseinheit ermittelt wird. Der Kippzustand der Facette 32 wird bei einer erstmaligen Kalibrierung mit einem externen optischen Messgerät bestimmt. Der für die jeweiligen Zustände ermittelte Sensorwert wird dann den jeweiligen Kippzuständen zugeordnet. Aus den mit dem optischen Messgerät ermittelten Messwerten der Kippzustände P1, P2 und P3 wird das optische Koordinatensystem 44 definiert. Auf Basis der beiden Koordinatensysteme 42, 44 wird ein Transformationswert TW, der in 3 als Doppelpfeil dargestellt ist, zwischen einem Ursprung 43 des Sensorkoordinatensystems 42 und einem Ursprung 45 des optischen Koordinatensystems 44 bestimmt. Dieser Transformationswert TW umfasst sowohl Beiträge der Antriebseinheit 36 als auch Beiträge der optischen Einheit 31, die in 2 näher beschrieben wurden. Er stellt im Wesentlichen eine Vorschrift zur Zuordnung von Sensorsignalen zu Kippzuständen der Facette 32 dar. Mit Hilfe des Transformationswertes TW können nun weitere Punkte im optischen Koordinatensystem 44, also Kippzustände der Facette 32, auf Basis der Sensorsignale des Sensorkoordinatensystems 42 angesteuert werden.The calibration of the module 30th takes place in detail by the fact that the facet 32 with the aid of the sensor signals in the in 3 through the points P1 , P2 and P3 designated tilted states is brought, with the facet 32 as in 2 described about the fulcrum 40 is tilted. The tilted states of P1, P2 and P3 of the facet correspond to orientations of the facet for illuminating a defined target point by means of a through the facet 32 reflected light point; the sensor target is generally not at one of the end stops 39 . Since, however, the positions P1 , P2 and P3 the tilting states in a fixed relationship to the end stops 39 calibration is still possible by establishing the relationship between the coordinate system of the end stops and the sensor coordinate system 42 is determined after replacing the drive unit. The tilted state of the facet 32 is determined during the initial calibration with an external optical measuring device. The sensor value determined for the respective states is then assigned to the respective tilt states. From the measured values of the tilted states determined with the optical measuring device P1 , P2 and P3 becomes the optical coordinate system 44 Are defined. Based on the two coordinate systems 42 , 44 becomes a transformation value TW who is in 3 is shown as a double arrow, between an origin 43 of the sensor coordinate system 42 and an origin 45 of the optical coordinate system 44 certainly. This transformation value TW includes both contributions from the drive unit 36 as well as contributions from the optical unit 31 , in the 2 have been described in more detail. It essentially provides a rule for assigning sensor signals to tilted states of the facet 32 with the help of the transformation value TW can now add further points in the optical coordinate system 44 , i.e. tilted states of the facet 32 , based on the sensor signals of the sensor coordinate system 42 can be controlled.

Der Transformationswert TW kann dabei eine Verschiebung, eine Drehung oder auch eine Skalierung ebenso wie eine Kombination aus zweien oder allen der genannten Möglichkeiten repräsentieren. Dabei ist ein lineares Verhalten des Sensors vorteilhaft, um auch im Bereich zwischen den definierten Kippzuständen P1, P2 und P3 eine verlässliche Aussage über den aktuellen Kippzustand treffen zu können.The transformation value TW can represent a shift, a rotation or a scaling as well as a combination of two or all of the mentioned possibilities. A linear behavior of the sensor is advantageous in order to also in the area between the defined tilting states P1 , P2 and P3 to be able to make a reliable statement about the current state of tipping.

4 zeigt ein weiteres Diagramm, in dem neben dem aus 3 bekannten Sensorkoordinatensystem 42 und dem ebenfalls aus 3 bekannten optischen Koordinatensystem 44 ein Referenzkoordinatensystem 46 mit Ursprung 47 dargestellt ist. Das Referenzkoordinatensystem 46 ist dabei das Koordinatensystem der Endanschläge 39, also der Referenzelemente. Da - wie aus 2 ersichtlich - die Endanschläge 39 fest mit der optischen Einheit 31 verbunden sind, besteht ein fester Zusammenhang zwischen dem Referenzkoordinatensystem 46 und dem optischen Koordinatensystem 44. Der Transformationswert TWO zwischen diesen beiden Koordinatensystemen ist also bekannt und auch gegenüber einem Wechsel der Antriebseinheit 36 invariant. Er kann beispielsweise durch Anfahren der Endanschläge 39 und optischer Bestimmung des zugehörigen Kippzustands der Facette 32 ermittelt werden. Auch TWA, also die Transformationsvorschrift zwischen dem Sensorkoordinatensystem 42 und dem Referenzkoordinatensystem 46, kann durch Anfahren der Endanschläge 39 bestimmt werden. 4th shows another diagram in which next to that from 3 known sensor coordinate system 42 and that too 3 known optical coordinate system 44 a reference coordinate system 46 with origin 47 is shown. The reference coordinate system 46 is that Coordinate system of the end stops 39 , i.e. the reference elements. There - how out 2 visible - the end stops 39 firmly to the optical unit 31 are connected, there is a fixed relationship between the reference coordinate system 46 and the optical coordinate system 44 . The transformation value TWO between these two coordinate systems is therefore known and also with regard to a change in the drive unit 36 invariant. He can, for example, by approaching the end stops 39 and optical determination of the associated tilted state of the facet 32 be determined. Even TWA , so the transformation rule between the sensor coordinate system 42 and the reference coordinate system 46 , can by approaching the end stops 39 to be determined.

5 zeigt ein weiteres Diagramm, in dem das Vorgehen bei einem Austausch der Antriebseinheit 36 dargestellt ist. Durch den Austausch der Antriebseinheit 36 mit dem darin integrierten Sensorkopf 38 verändert sich auch die Position des Sensorkoordinatensystems: Das ursprüngliche Sensorkoordinatensystem 42 wird durch ein neues Sensorkoordinatensystem 48 ersetzt. Zur Verdeutlichung ist der Ursprung 43 des (nicht dargestellten) bisherigen Sensorkoordinatensystems 42 neben dem neuen Sensorkoordinatensystem 48 mit Ursprung 49 in 5 weiterhin dargestellt. Durch die Bestimmung der Koordinatenwerte des Ursprungs 47 des Referenzkoordinatensystems 46 im neuen Sensorkoordinatensystem 48 kann eine neue, der ausgetauschten Antriebseinheit 36 entsprechende, Transformationsvorschrift TWA_neu bestimmt werden. Das optische Koordinatensystem 44 und sein Ursprung 45 haben sich gegenüber der Position und Ausrichtung in 4 nicht verändert, so dass der neue Transformationswert TW_neu mit dem unverändert gebliebenen Anteil TWO der optischen Einheit 31 bestimmt wird. Das Modul 30 wird auf diese Weise kalibriert, ohne die Position der Facette 32 optisch neu zu erfassen, und kann weiterverwendet werden. 5 shows a further diagram in which the procedure for replacing the drive unit 36 is shown. By replacing the drive unit 36 with the integrated sensor head 38 the position of the sensor coordinate system also changes: The original sensor coordinate system 42 is due to a new sensor coordinate system 48 replaced. To clarify, is the origin 43 of the previous sensor coordinate system (not shown) 42 next to the new sensor coordinate system 48 with origin 49 in 5 still shown. By determining the coordinate values of the origin 47 of the reference coordinate system 46 in the new sensor coordinate system 48 can be a new, the replaced drive unit 36 corresponding, transformation rule TWA _new to be determined. The optical coordinate system 44 and its origin 45 have opposite the position and orientation in 4th not changed, so the new transformation value TW _new with the unchanged share TWO the optical unit 31 is determined. The module 30th is calibrated this way without affecting the position of the facet 32 to be visually recaptured and can be re-used.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Kalibrierung eines Moduls 30 einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Halbleiterlithographie. Wie in 2 dargestellt, umfasst das Modul 30 dabei eine optische Einheit 31 mit mindestens einem optischen Element 32 sowie eine Antriebseinheit 36 und einen Sensor 37. 6th shows a schematic representation of a method for calibrating a module 30th a projection exposure system 1 for semiconductor lithography. As in 2 shown, includes the module 30th thereby an optical unit 31 with at least one optical element 32 as well as a drive unit 36 and a sensor 37 .

In einem ersten Verfahrensschritt 51 wird mindestens eine, insbesondere drei bekannte und reproduzierbare Positionen und Ausrichtungen des optischen Elementes 32 mit einem externen Messgerät erfasst.In a first process step 51 becomes at least one, in particular three, known and reproducible positions and orientations of the optical element 32 recorded with an external measuring device.

In einem zweiten Verfahrensschritt 52 wird die Antriebseinheit 36 ausgetauscht.In a second process step 52 becomes the drive unit 36 exchanged.

In einem dritten Verfahrensschritt 53 werden die bekannten und reproduzierbaren Positionen und Ausrichtungen des optischen Elementes 32 erneut angefahren und eine Kalibration der neuen Antriebseinheit in Bezug auf Lage und Ausrichtung des optischen Elementes 32 durchgeführt.In a third process step 53 become the known and reproducible positions and orientations of the optical element 32 Started again and a calibration of the new drive unit with regard to the position and alignment of the optical element 32 carried out.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
22: FeldfacettenspiegelField facet mirror
33rd: LichtquelleLight source
44th: BeleuchtungsoptikLighting optics
55: ObjektfeldObject field
66th: ObjektebeneObject level
77th: RetikelReticle
88th: RetikelhalterReticle holder
99: ProjektionsoptikProjection optics
1010: BildfeldField of view
1111: BildebeneImage plane
1212th: WaferWafer
1313th: WaferhalterWafer holder
1414th: EUV-StrahlungEUV radiation
1515th: ZwischenfeldfokusebeneInterfield focus plane
1616: PupillenfacettenspiegelPupil facet mirror
1717th: Baugruppemodule
1818th: Spiegelmirrors
1919th: Spiegelmirrors
2020th: Spiegelmirrors
3030th: Modul (Feldfacettenspiegel)Module (field facet mirror)
3131: optische Einheitoptical unit
3232: Facette (optisches Element)Facet (optical element)
3333: optisch aktive Flächeoptically active surface
3434: Hebellever
3535: SensortargetSensor target
3636: AntriebseinheitDrive unit
3737: Sensorsensor
3838: SensorkopfSensor head
3939: Endanschlag (Referenzelement)End stop (reference element)
4040: Drehpunktpivot point
4141: Schnittstelle AustauschInterface exchange
4242: SensorkoordinatensystemSensor coordinate system
4343: Ursprung Sensor KoordinatensystemOrigin sensor coordinate system
4444: optisches Koordinatensystemoptical coordinate system
4545: Ursprung optisches KoordinatensystemOrigin optical coordinate system
4646: ReferenzkoordinatensystemReference coordinate system
4747: Ursprung ReferenzkoordinatensystemOrigin reference coordinate system
4848: Sensorkoordinatensystem neuSensor coordinate system new
4949: Ursprung Sensorkoordinatensystem neuOrigin of sensor coordinate system new
5151: Verfahrensschritt 1Process step 1
5252: Verfahrensschritt 2Step 2
5353: Verfahrensschritt 3Step 3
P1P1: Position 1position 1
P2P2: Position 2Position 2
P3P3: Position 3Position 3
TWTW: TransformationswertTransformation value
TWATWA: Anteil Antriebseinheit am TransformationswertShare of drive unit in the transformation value
TWOTWO: Anteil optische Einheit am TransformationswertShare of optical unit in the transformation value
TWneuTWnew: Transformationswert nach Tausch AntriebseinheitTransformation value after replacing the drive unit
TWAneuTWA new: Anteil Antriebseinheit am Transformationswert nach Tausch AntriebseinheitShare of drive unit in the transformation value after replacement of the drive unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2007/128407 A1 [0003]

Claims

Method for calibrating a module (30) of a projection exposure system (1) for semiconductor lithography, - wherein the module (30) comprises an optical unit (31) with at least one optical element (32) and a drive unit (36) for aligning the optical element (32), - wherein the drive unit (36) comprises at least one sensor (37) for determining the position of a sensor target (35) moved with the optical element (32), comprising the following method steps: - Production of at least one known and reproducible alignment of the optical element (32) and detection of the corresponding sensor signals, - Calibration of the sensor signals in relation to the position and the alignment of the optical element (32).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the reproducibly producible alignment is produced using at least one reference element (39).

Procedure according to Claim 2 , characterized in that the reference element (39) is designed as a mechanical end stop of the optical unit (31).

Method according to one of the Claims 2 or 3 , characterized in that the reproducibly producible alignment of the optical element (32) is achieved by mechanical contact between the sensor target (35) and the reference element (39).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the known and reproducible position and alignment of the optical element (32) is recorded with an external measuring device before the calibration.

Procedure according to Claim 5 , characterized in that the measuring device is designed as an optical measuring device.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that when the drive unit (36) is replaced, the optical unit (31) remains unchanged.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that three known and reproducible alignments and positions of the optical element are produced.