DE102021201257A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Spektrums einer Strahlung, Computerprogrammprodukt und Lithografiesystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Spektrums (2) einer Strahlung in einem Lithografiesystem, insbesondere in einer Projektionsbelichtungsanlage (100, 200), wonach die von einer Strahlungsquelle (3), insbesondere einer EUV-Strahlungsquelle (102), erzeugte Strahlung als Eingangsstrahlung (4) auf eine Zielstruktur (5) geleitet wird, welche an einer Retikelebene (6) angeordnet ist, wonach eine von der Zielstruktur ausgehende Ausgangsstrahlung (7) zu einer Projektionsoptik (8) geleitet wird, und von dort in eine Waferebene (9) projiziert wird, und wonach mittels eines Detektors (10) eine winkelaufgelöste Intensitätsverteilung (16) der Ausgangsstrahlung (7) bestimmt wird. Vorgesehen ist, dass die Eingangsstrahlung (4) an einem optischen Gitter (11) gebeugt wird, welches als Zielstruktur (5) an der Retikelebene (6) angeordnet wird. Das optische Gitter (11) wird zur Bestimmung des Spektrums (2) gegenüber der Retikelebene (9) derart um einen Verkippungswinkel (19) verkippt, dass annähernd ausschließlich Beugungsstrahlung (12) einer ersten Beugungsordnung der Ausgangsstrahlung (7) in eine Eintrittspupille (13) der Projektionsoptik (8) wenigstens annähernd vollständig eingeleitet wird. Eine Periode (14) des optischen Gitters (11) wird derart eingestellt, dass die Eintrittspupille (13) durch einen Beugungsfächer (15), welcher durch die Beugungsstrahlung (12) ausgebildet wird, wenigstens entlang eines Winkelbereichs größtmöglich ausgefüllt wird. Auf der Waferebene (9) wird mittels des Detektors (10) eine Intensitätsverteilung (16) entlang des Beugungsfächers (15) winkelaufgelöst gemessen, wonach ein relatives Spektrum (2) der Beugungsstrahlung (12) bestimmt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Spektrums einer Strahlung in einer Projektionsbelichtungsanlage, wonach die von einer Strahlungsquelle, insbesondere einer EUV-Strahlungsquelle, erzeugte Strahlung als Eingangsstrahlung auf eine Zielstruktur geleitet wird, welche an einer Retikelebene angeordnet ist, wonach eine von der Zielstruktur ausgehende Ausgangsstrahlung zu einer Projektionsoptik geleitet wird, und von dort in eine Waferebene projiziert wird, und wonach mittels eines Detektors eine winkelaufgelöste Intensitätsverteilung der Ausgangsstrahlung bestimmt wird.
• Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Spektrums einer Strahlung in einer Projektionsbelichtungsanlage, wobei eine von einer Strahlungsquelle, insbesondere einer EUV-Strahlungsquelle, erzeugte Strahlung als Eingangsstrahlung auf eine Zielstruktur ausgerichtet ist, welche an einer Retikelebene angeordnet ist, und eine von der Zielstruktur ausgehende Ausgangsstrahlung durch eine Projektionsoptik auf einen in einer Waferebene angeordneten winkelauflösenden Detektor projiziert ist
• Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln.
• Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie, mit einem Beleuchtungssystem, das eine Strahlungsquelle, eine Beleuchtungsoptik und eine Projektionsoptik aufweist, wobei die Beleuchtungsoptik und/oder die Projektionsoptik wenigstens ein optisches Element aufweist.
• Lithografiesysteme, insbesondere Projektionsbelichtungsanlagen, bilden in bekannter Weise mittels EUV (Extreme-Ultraviolet)-Strahlung und/oder DUV (Deep-Ultraviolet)-Strahlung auf Masken vergegenständlichte Strukturen aus einer Retikelebene in eine Bildebene bzw. Waferebene ab.
• Die EUV-Strahlung bzw. die DUV-Strahlung bzw. allgemein die Strahlung wird nachfolgend auch als EUV-Licht bzw. DUV-Licht bzw. allgemein als Licht bezeichnet.
• Das bei Projektionsbelichtungsanlagen verwendete EUV-Licht bzw. DUV-Licht weist hierbei keine idealtypischen deltaförmigen Spektren auf.
• Beispielsweise arbeiten EUV-Systeme nur näherungsweise bei einer Wellenlänge von λ_EUV = 13,5 nm. Tatsächlich liefert die EUV-Strahlungsquelle ein breitbandiges Spektrum, welches zwar nur zum Teil von einer nach der Quelle angeordneten Optik weitertransportiert werden kann, welches aber in der Waferebene immer noch als breitbandig angesehen werden muss.
• Daher ist das Wissen über das Spektrum der Strahlungsquelle für das Verständnis bzw. die Kontrolle vieler Effekte in dem Lithografiesystem hilfreich.
• Das Spektrum einer in der Waferebene ankommenden Strahlung ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten Projektionsbelichtungsanlagen typischerweise nicht bekannt. Auch das Spektrum der Strahlung welches auf die Maske bzw. das Retikel in der Retikelebene auftrifft, ist von Interesse und typischerweise nicht bekannt.
• Alle Wellenlängen des in einem Lithografiesystem verwendeten Lichts, insbesondere EUV-Lichts bzw. DUV-Lichts, tragen zum Zustandekommen einer Abbildung bei. Hierbei beeinflusst das Spektrum des Lichts die Güte der Abbildung deutlich. Für ein Verständnis eines Prozesses des Zustandekommens der Abbildung ist daher eine Kenntnis des Spektrums des auf einem Wafer in der Waferebene ankommenden Lichtes wichtig. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, bei polychromatischen Imagingsimulationen jeweils ein Spektrum anzunehmen.
• Messungen und Wellenfronten mit verschiedenen Testmasken in Lithografiesystemen können sehr unterschiedliche Ergebnisse ausgeben. Die Variabilität der Ergebnisse konnte beispielsweise an Simulationen durch unterschiedliche Spektren des Lichts erklärt werden.
• Zu einer Sicherstellung einer Stabilität des Lithografiesystems in einem Zeitverlauf kann es nützlich sein, das Spektrum des Lichtes in dem Lithografiesystem messen zu können. Dies gilt insbesondere, wenn sich das Spektrum der Strahlungsquelle beispielsweise aufgrund eines Upgrades der Quelle im Feld verändert.
• Durch eine Kenntnis des Quellspektrums kann beispielsweise eine Systemauslegung besser optimiert werden, beispielsweise indem Schichten angepasst werden.
• Aus der WO 2020/173635 A1 ist ein Strahlungsmesssystem bekannt. Das Strahlungsmesssystem weist eine optische Vorrichtung auf, welche eingerichtet ist, um einen Leuchtstrahl aufzunehmen und eine Intensitätsverteilung des Leuchtstrahls zu verändern, um einen konditionierten Leuchtstrahl auszugeben. Ferner weist das Strahlungsmesssystem ein Spektrometer auf, welches verwendbar ist, um den konditionierten Leuchtstrahl aufzunehmen und einen spektralen Inhalt des konditionierten Leuchtstrahls zu bestimmen. Das Strahlungsmesssystem kann hierbei einen Teil einer Lithografievorrichtung ausbilden.
• Nachteilig am Stand der Technik ist, dass keine geeigneten Lösungen zur Bestimmung von Spektren der auf die Maske eintreffenden Strahlung sowie der auf die Waferebene eintreffenden Strahlung bekannt sind.
• Nachteilig am Stand der Technik ist ferner, dass keine geeigneten Lösungen zur Bestimmung eines Spektrums der Strahlungsquelle des Lithografiesystems bekannt ist.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung eines Spektrums einer Strahlung in einem Lithografiesystem, insbesondere in einer Projektionsbelichtungsanlage, zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine Bestimmung des Spektrums der Strahlung vereinfacht.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
• Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Spektrums einer Strahlung in einem Lithografiesystem, insbesondere in einer Projektionsbelichtungsanlage zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine Bestimmung des Spektrums der Strahlung vereinfacht.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 8 genannten Merkmalen gelöst.
• Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Computerprogrammprodukt zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine Bestimmung eines Spektrums einer Strahlung in einem Lithografiesystem, insbesondere in einer Projektionsbelichtungsanlage vereinfacht.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Computerprogrammprodukt mit den in Anspruch 15 genannten Merkmalen gelöst.
• Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage, zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine Bestimmung eines Spektrums einer Strahlung in dem Lithografiesystem, insbesondere in der Projektionsbelichtungsanlage vereinfacht
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage, mit den in Anspruch 16 genannten Merkmalen gelöst.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung eines Spektrums einer Strahlung in einem Lithografiesystem, insbesondere in einer Projektionsbelichtungsanlage, wird die von einer Strahlungsquelle, insbesondere einer EUV-Strahlungsquelle, erzeugte Strahlung als Eingangsstrahlung auf eine Zielstruktur geleitet wird, welche an einer Retikelebene angeordnet ist. Vorgesehen ist, dass eine von der Zielstruktur ausgehende Ausgangsstrahlung zu einer Projektionsoptik geleitet wird und von dort in eine Waferebene projiziert wird. Mittels eines Detektors wird eine winkelaufgelöste Intensitätsteilung der Ausgangsstrahlung bestimmt.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Eingangsstrahlung an einem optischen Gitter gebeugt wird, welches als Zielstruktur an der Retikelebene angeordnet wird, wonach das optische Gitter zur Bestimmung des Spektrums gegenüber der Retikelebene derart verkippt wird, dass annähernd ausschließlich Beugungsstrahlung einer ersten Beugungsordnung der Ausgangsstrahlung in eine Eintrittspupille der Projektionsoptik wenigstens annähernd vollständig eingeleitet wird. Hierbei wird eine Periode des optischen Gitters derart eingestellt, dass die Eintrittspupille durch einen Beugungsfächer, welcher durch die Beugungsstrahlung ausgebildet wird, wenigstens entlang eines Winkelbereichs größtmöglich ausgefüllt wird, wonach auf der Waferebene mittels des Detektors eine Intensitätsverteilung entlang des Beugungsfächers winkelaufgelöst gemessen wird und wonach ein relatives Spektrum der Beugungsstrahlung bestimmt wird.
• Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Strahlung ausgehend von der Strahlungsquelle durch ein Beleuchtungssystem auf die Zielstruktur geleitet wird.
• Der Radius der Eintrittspupille ist insbesondere abhängig von der bildseitigen numerischen Apertur der Projektionsoptik.
• Unter der Eintrittspupille der Projektionsoptik kann im Rahmen der Erfindung ein objektseitiger Akzeptanzbereich in einem Ortsraum und in einem Winkelraum verstanden werden, innerhalb dessen die Ausgangsstrahlung auf die Waferebene projiziert ist. Insbesondere kann im Rahmen der Erfindung, beispielweise unter einer Annahme einer nahe bei der optischen Achse gelegenen Ausgangsstrahlung, unter der Eintrittspupille auch lediglich der Akzeptanzbereich der Projektionsoptik in dem Winkelraum, das heißt ein Akzeptanzwinkelbereich, verstanden werden.
• Die numerische Apertur wird abgekürzt auch als NA bezeichnet.
• Bei dem optischen Gitter kann es sich im Rahmen der Erfindung um jedes Blendenobjekt handeln, dessen optische Eigenschaften geeignet sind, signifikant beobachtbare Beugungsphänomene der Strahlung der Strahlungsquelle zu verursachen.
• Vorzugsweise handelt es sich bei dem optischen Gitter um ein Strichgitter und die Periode bezeichnet hierbei die Summe der Breiten eines Zwischenraumes und eines Striches.
• Bei anderen möglichen Blendenobjekten, welche das optische Gitter verkörpern können, wie beispielsweise einer Lochblende, einer Rechteckblende, einem Einfachspalt, einem Doppelspalt oder den dazu komplementären Blendenobjekten, ist unter der Periode eine Gesamtheit von für die Beugung charakteristischen Dimensionen des Blendenobjekts zu verstehen. Handelt es sich bei dem Blendenobjekt beispielsweise um eine Lochblende oder einen Einzelspalt, bzw. die entsprechenden Objekte in einer Reflexionskonfiguration, so ist unter der Periode die lichte Weite zu verstehen.
• Ferner kann im Rahmen der Erfindung, insbesondere im Zusammenhang mit einer Verwendung von DUV-Strahlung anstatt eines Blendenobjektes, insbesondere des optischen Gitters, auch ein Brechungsobjekt, insbesondere ein Prisma, verwendet werden. Die Verkippung und die Ermittlung des Spektrums kann vorteilhafterweise der veränderten, insbesondere inversen, Wellenlängenabhängigkeit der Brechung im Vergleich zu der Beugung angepasst werden.
• Ob Beugungsstrahlung der ersten Beugungsordnung oder einer minus-ersten Beugungsordnung in die Projektionsoptik eingeleitet wird, ist im Rahmen der Erfindung gleichwertig, sofern nicht beispielsweise geometrische Beschränkungen, beispielsweise innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage, gegen ein Einleiten einer ersten oder einer minus-ersten Beugungsstrahlung sprechen.
• Im Rahmen der Erfindung ist der Begriff erste Beugungsordnung daher derart zu verstehen, dass es sich sowohl um die erste Beugungsordnung als auch um die minus-erste Beugungsordnung der Beugungsstrahlung handeln kann.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird an der Retikelebene der Projektionsbelichtungsanlage ein optisches Gitter angeordnet, welches als Zielstruktur dient. Trifft die Eingangsstrahlung, welche ein verbreitertes Spektrum aufweist, auf das optische Gitter, so wird die Eingangsstrahlung an dem optischen Gitter gebeugt. Dies bedeutet, dass nach einer Interaktion mit dem optischen Gitter die Ausgangsstrahlung das optische Gitter nur zum Teil in dem von einer geometrischen Optik vorgegebenen Pfad verlässt. Ein gewisser Teil der Ausgangsstrahlung geht von dem optischen Gitter in einem von dem aus der geometrischen Optik zu erwartenden Pfad verschiedenen Pfad aus.
• Diese gebeugte Ausgangsstrahlung, d. h. der von dem Pfad der geometrischen Optik abweichenden Teil der Strahlung, weicht von der ungebeugten Strahlung, der sogenannten nullten Beugungsordnung, unter einer unendlichen Folge von einzelnen, separierten Strahlpfaden, den sogenannten Beugungsordnungen, ab. Hierbei weist die erste Beugungsordnung den geringsten Winkelunterschied zu der ungebeugten nullten Beugungsordnung und meistens auch die höchste Intensität aller gebeugten Strahlen auf. Dieselbe Betrachtung gilt aus Symmetriegründen auch für die minus-erste Beugungsordnung und alle weiteren negativen Beugungsordnungen.
• Innerhalb der ersten Beugungsordnung, wie auch der weiteren Beugungsordnungen, weisen verschiedene spektrale Anteile der Ausgangsstrahlung verschiedene Winkel gegenüber der nullten Beugungsordnung auf. Dies ergibt sich aus der von der Wellenlänge abhängigen Natur des Beugungsphänomens. Es kommt demnach innerhalb der Ausgangsstrahlung der ersten Beugungsordnung zu einer geringen, jedoch gut beobachtbaren Auffächerung der Beugungswinkel gegenüber der nullten Ordnung, wobei die Auffächerung wellenlängenabhängig ist. Prinzipiell gilt, dass Strahlung, welche eine kürzere Wellenlänge aufweist, in geringerem Maß gebeugt wird als Licht mit größerer Wellenlänge.
• Eine derartige spektrale Winkelauftrennung der Strahlungen der Projektionsbelichtungsanlage ermöglicht erfindungsgemäß eine Bestimmung eines Spektrums der Eingangsstrahlung, sofern eine Intensitätsverteilung innerhalb der ersten Beugungsordnung winkelaufgelöst gemessen werden kann. Mittels eines geeigneten winkelauflösenden Detektors kann dies in einer puristischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits an dieser Stelle geschehen.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das optische Gitter zur Bestimmung des Spektrums gegenüber der Retikelebene derart verkippt wird, dass annähernd ausschließlich die Beugungsstrahlung der ersten Beugungsordnung und der Ausgangsstrahlung in die Eintrittspupille der Projektionsoptik eingeleitet wird.
• Durch die erfindungsgemäße Verkippung des optischen Gitters kann bewirkt werden, dass die nullte Beugungsordnung nunmehr die Eintrittspupille und damit den Akzeptanzbereich der Projektionsoptik verfehlt. Hierdurch wird nahezu ausschließlich Beugungsstrahlung in die Projektionsoptik eingeleitet. Dies führt dazu, dass aus der Projektionsoptik auf Seiten der Waferebene ebenfalls annähernd ausschließlich Beugungsstrahlung aus der Projektionsoptik austritt.
• Vorzugsweise erfolgt die Verkippung des optischen Gitters derart, dass auch die zweite oder weitere Beugungsordnungen nunmehr die Eintrittspupille und damit den Akzeptanzbereich der Projektionsoptik verfehlen.
• Die Auffächerung der Ausgangsstrahlung der ersten Beugungsordnung in den Beugungsfächer bleibt bei der aus der Projektionsoptik austretenden Beugungsstrahlung erhalten, da die Projektionsoptik in einer vereinfachten Näherung eine lineare Transformation der Winkelverteilung des Beugungsfächers bewirkt. Durch den in der Waferebene platzierten winkelauflösenden Detektor kann demnach das Spektrum der aus der Projektionsoptik austretenden Beugungsstrahlung in einer puristischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits an dieser Stelle durchgeführt werden.
• Die Verkippung des optischen Gitters kann sowohl in eine X- als auch in eine Y-Richtung durchgeführt werden. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird im Rahmen der vorliegenden Darstellung der Erfindung lediglich eine Verkippung in die Y-Richtung behandelt. Die Offenbarung ist jedoch derart zu verstehen, dass anstelle einer Verkippung in die Y-Richtung auch eine Verkippung in die X-Richtung oder in beide Richtungen erfolgen kann.
• Wie beschrieben wird aufgrund des optischen Gitters die Strahlung, welche aus dem Beleuchtungssystem auf das optische Gitter geleitet wird, in mehrere Beugungsordnungen geteilt.
• Ein Winkel β zwischen der nullten und der ersten Beugungsordnung erfüllt aufgrund der Natur der Beugung die Formel (1). Hierbei bezeichnet λ die Wellenlänge der gebeugten Strahlung und p die Periode des optischen Gitters. $$\beta \approx sin\beta =\frac{\lambda }{p}$$

  
• Sei ferner θ ein Abstrahlwinkel der nullten Beugungsordnung, welcher relativ zu einem Normalvektor der Retikelebene abgetragen ist, für eine Zielstruktur, welche nicht verkippt ist.
• Mit einer verkippten Zielstruktur, insbesondere einem verkippten optischen Gitter um einen Winkel α gegenüber der Retikelebene ändert sich ein Winkel der nullten Beugungsordnung auf θ - 2α.
• Damit die erste Beugungsordnung der Ausgangsstrahlung für eine ausgewählte Wellenlänge eine gleiche Richtung hat wie die nullte Beugungsordnung der Ausgangsstrahlung ohne Verkippung der Zielstruktur muss also die Formel (2) gelten. $$\theta =\theta -2\alpha +\beta \Rightarrow \alpha =\frac{\lambda }{2p}$$

  
• Für eine andere Wellenlänge λ' = λ + δλ gibt es dann eine Abweichung zwischen dem Winkel und der nullten Beugungsordnung ohne Verkippung und dem Winkel der ersten Beugungsordnung mit Verkippung, welche in Formel (3) dargestellt ist. $$\delta \theta =\frac{\delta \lambda }{p}=2\alpha \frac{\delta \lambda }{\lambda }$$

  
• Für eine zuverlässige Bestimmung des Spektrums müssen nah nebeneinanderliegende Wellenlängen aufgelöst werden können. Damit zwei Wellenlänge aufgelöst werden können, ist es von Vorteil, wenn δθ größer ist als eine Winkelauflösung des Detektors in der Waferebene. Für einen Detektor mit einem Detektionsbereich zwischen NA = -0,33 und NA = 0,33 und N = 801 Pixeln, kann vorteilhafterweise die Formel (4) gelten. $$\delta \theta \ge 2\ast \mathrm{0,33}\frac{1}{801-1}$$

  
• Beträgt beispielsweise eine angestrebte spektrale Auflösung der Wellenlängen δλ = 0,02 nm, folgt aus der Formel (4), dass α ungefähr gleich 16° beträgt und p ≈ 24 nm beträgt.
• Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, optische Gitter mit einer dichten Periode, beispielsweise einer Periode von 24 nm, mit einem Elektronenstrahlschreiber zu fertigen. Dies ist insbesondere von Vorteil, da strukturtragende Bereiche der Zielstruktur nicht sehr groß sein müssen, beispielsweise im Bereich einer Kantenlänge von 10 Mikrometern.
• Für eine gegebene Anzahl von Pixeln N des Detektors ist es von Vorteil, die spektrale Wellenlängenauflösung δθ nicht beliebig klein zu wählen, da falls die Periode p kleiner als eine mittlere Nutzlichtwellenlänge von 13,5 nm wird, der Ablenkungswinkel β zwischen der nullten und der ersten Beugungsordnung zu groß wird.
• Die vorgenannten Abschätzungen wurden hierbei für einen isolierten Strahl der Ausgangsstrahlung gemacht, der nur durch einen Pixel des Detektors detektiert wird. Für einen Strahl der Ausgangsstrahlung, welcher ein, insbesondere realistischeres, Gauß-Profil mit einer Breite von mehreren Pixeln aufweist, wäre eine praktisch erreichbare spektrale Wellenlängenauflösung von δλ ≤ 0,02 nm möglich. Hierbei können nützliche Informationen über eine spektrale Verteilung der Strahlung auf einem Wafer ermittelt werden.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Beugungsstrahlung der ersten Beugungsordnung wenigstens annähernd vollständig in die Eintrittspupille und damit in den Akzeptanzbereich der Projektionsoptik eingeleitet wird. Durch eine annähernd vollständige Aufnahme der Beugungsstrahlung der ersten Beugungsordnung durch die Projektionsoptik wird vorteilhafterweise gewährleistet, dass das Spektrum der Ausgangsstrahlung wenigstens annähernd vollständig in der Waferebene ankommt und dort vermessen werden kann. In einer puristischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine wenigstens annähernd vollständige Bestimmung des Spektrums bereits an dieser Stelle erfolgen.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Periode des optischen Gitters derart eingestellt wird, dass die Eintrittspupille durch den Beugungsfächer wenigstens entlang eines Winkelbereichs größtmöglich ausgefüllt wird. Die Natur der Beugung bewirkt, dass bei einer Verkleinerung der Periode des optischen Gitters eine Verbreiterung des Beugungsfächers bzw. eine Verstärkung der Auffächerung resultiert. Vorteilhafterweise ist die Periode des optischen Gitters derart zu wählen, dass der Beugungsfächer eine größtmögliche Auffächerung aufweist. Die Auffächerung soll hierbei so groß als möglich ausgebildet sein, wobei jedoch sichergestellt sein soll, dass der Beugungsfächer immer noch wenigstens annähernd vollständig in die Eintrittspupille der Projektionsoptik eingeleitet wird. Das erfindungsgemäße Vorgehen hat hierbei den Vorteil, dass das vollständige Spektrum der Beugungsstrahlung über einen größtmögliches Winkelbereich verteilt ist. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine spektrale Auflösung, mit welcher das Spektrum der Beugungsstrahlung mittels des winkelauflösenden Detektors gemessen werden kann, erhöht. Ferner kann der Beugungsfächer linear, d. h. entlang eines Winkelbereichs innerhalb eines durch die Eintrittspupille definierten Raumwinkelbereichs ausgebildet sein. Von Vorteil kann auch eine Ausbildung des Beugungsfächers entlang mehrerer Winkelbereich in dem Raumwinkelausschnitt sein. In einer puristischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wäre eine Bestimmung des Spektrums der Beugungsstrahlung durch den winkelaufgelösten Detektor bereits an dieser Stelle möglich.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf der Waferebene mittels des Detektors eine Intensitätsverteilung entlang des Beugungsfächers winkelaufgelöst gemessen wird und hernach ein relatives Spektrum der Beugungsstrahlung bestimmt wird.
• Eine winkelaufgelöste Messung der Intensitätsverteilung ermöglicht eine Zuordnung der Anteile der Beugungsstrahlung zu ihren jeweiligen Wellenlängen. Da kurzwelliges Licht einen anderen Winkel im Beugungsfächer aufweist als langwelliges Licht, kann bei einer winkelaufgelösten Intensitätsmessung festgestellt werden, ob beispielsweise kurzwelliges Licht eine höhere Intensität aufweist als langwelliges Licht, da kurzwelliges Licht unter einem anderen Winkel auf den winkelauflösenden Detektor trifft als langwelliges Licht.
• Durch eine geeignete Eichung bzw. Kalibration des Detektors kann aus der Intensitätsverteilung entlang der Winkel des Beugungsfächers auf ein relatives Spektrum der Beugungsstrahlung geschlossen werden. Es kann beispielsweise festgestellt werden, dass die Beugungsstrahlung doppelt so viel Intensität in einem bestimmten um einen größeren Winkel zentrierten Winkelintervall aufweist als in einem bestimmten zweiten, um einen kleineren Winkel zentrierten Winkelintervall. Hieraus kann geschlossen werden, dass in einem bestimmten Bereich langwelliger Strahlung mehr Intensität zu verorten ist als in einem bestimmten, dem Winkelintervall entsprechenden Wellenlängenbereich kurzwelliger Strahlung.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhafterweise mit geringen technischen Eingriffen in einer, insbesondere einer bestehenden, Projektionsbelichtungsanlage das Spektrum der in der Projektionsbelichtungsanlage geformten und geleiteten Strahlung bestimmt werden. Hierdurch können beispielsweise eine Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit der Projektionsbelichtungsanlage erhöht werden.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das optische Gitter an einer Retikelstage angeordnet wird und verschoben wird.
• Eine Anordnung des optischen Gitters an der Retikelstage hat den Vorteil, dass der Retikelstage und damit das optische Gitter verschoben werden kann, wodurch die Beugungsstrahlung noch zuverlässiger wenigstens annähernd vollständig in die Projektionsoptik eingeleitet werden kann. Durch eine Verkippung des optischen Gitters in der Retikelebene kann ein Auftreffpunkt der Eingangsstrahlung auf dem optischen Gitter verschoben werden. Um diese Verschiebung zu kompensieren, kann es vorteilhaft sein, das optische Gitter mittels der Retikelstage derart zu verschieben, dass der Auftreffpunkt ein Einleiten der Beugungsstrahlung in die Projektionsoptik erleichtert.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Verkippungswinkel dynamisch und/oder schrittweise und/oder annähernd kontinuierlich verändert wird.
• Durch eine Veränderung des Verkippungswinkels kann die Lage des Beugungsfächers in dem von der Eintrittspupille ausgebildeten Raumwinkelausschnitt verändert werden. Geschieht dies dynamisch, so kann beispielsweise während eines Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage die Apodisationsfunktion bestimmt werden.
• Dies ermöglicht insbesondere eine kontinuierliche und zeitlich lückenlose Überwachung der Funktionsfähigkeit der Projektionsbelichtungsanlage.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass ein Verkippungswinkel des optischen Gitters verändert wird, wobei jeweils unter verschiedenen Verkippungswinkeln wenigstens ein Beugungsfächer detektiert wird und ein Spektrum der Beugungsstrahlung bestimmt, wonach eine relative winkelabhängige und wellenlängenabhängige Transmission der Projektionsoptik bestimmt wird, wonach eine spektrale Apodisationsfunktion der Projektionsoptik bestimmt wird.
• Durch eine Änderung des Verkippungswinkels des optischen Gitters gegenüber der Retikelebene kann die Lage des Beugungsfächers in dem von der Eintrittspupille der Projektionsoptik definierten Raumwinkelausschnitt verändert werden. Werden für verschiedene Verkippungswinkel jeweils Beugungsfächer vermessen und jeweils Spektren der Beugungsfächer bestimmt, so kann bestimmt werden, wie gut Strahlung einer gewissen Wellenlänge von der Projektionsoptik in Abhängigkeit des Verkippungswinkels und damit des Einleitungswinkels in die Projektionsoptik transmittiert wird. Beispielsweise kann hierdurch festgestellt werden, ob der kurzwelligere Anteil der Beugungsstrahlung im Vergleich zum langwelligeren Anteil in einem Zentrum der Eintrittspupille, d. h. entlang einer optischen Achse, besser transmittiert wird als an einem Rand des durch die Eintrittspupille aufgespannten Raumwinkelausschnitts. Hierdurch können beispielsweise chromatische Aberrationen in Abhängigkeit der Lage einer Struktur in der Retikelebene zur optischen Achse bestimmt werden. Eine Kenntnis dieser sogenannten Apodisationsfunktion, d. h. der wellenlängen- und winkelabhängigen Transmission der Projektionsoptik, kann zur Vorausbestimmung einer Abbildungsqualität von Vorteil sein.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Beugungsfächer unter den verschiedenen Verkippungswinkeln nicht überlappen.
• Ist ein Winkelinkrement bei der Veränderung des Verkippungswinkels derart gewählt, dass die Beugungsfächer im Ausschnitt der Eintrittspupille nicht überlappen, so kann hierdurch die Eintrittspupille vorteilhaft dicht, aber nicht zu dicht abgerastert werden. Hierdurch kann eine Doppelbestimmung an zwei Orten vermieden und gleichzeitig beispielsweise die Projektionsoptik effizient charakterisiert werden.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass aus gemessenen und/oder simulierten Daten des Spektrums der Strahlung der Strahlungsquelle und/oder der spektralen Transmission der Projektionsoptik und/oder der optischen Eigenschaften einer Zielstruktur, insbesondere einer Maske und/oder der spektralen Transmission eines Beleuchtungssystems der Projektionsbelichtungsanlage auf eine jeweils unbekannte Größe der vorgenannten Aufzählung geschlossen wird.
• Ausgehend von der Strahlungsquelle der Projektionsbelichtungsanlage erfährt das Spektrum der von der Strahlungsquelle ausgehenden Strahlung an einer Vielzahl von optischen Einrichtungen Veränderungen, da die optischen Eigenschaften, insbesondere eine Absorption, der optischen Einrichtungen häufig wellenlängenabhängig sind. Insbesondere können das Beleuchtungssystem, die Zielstruktur und die Projektionsoptik das Spektrum der Strahlung verändern.
• Sind die Einflüsse der genannten optischen Einrichtungen auf das Spektrum der Strahlung mit Ausnahme einer der optischen Einrichtungen bekannt, so kann durch Messung des Spektrums der Beugungsstrahlung in der Waferebene auf die Spektraltransmission der unbekannten optischen Einrichtung geschlossen werden.
• Dies ermöglicht beispielsweise auch eine Ermittlung der spektralen Transmissionseigenschaften des Beleuchtungssystems, obschon dies entlang des optischen Pfades weit entfernt von der Waferebene angeordnet ist.
• Das Spektrum in der Waferebene ergibt sich aus dem Spektrum der Strahlungsquelle, der wellenlängenabhängigen Transmission des Beleuchtungssystems, der Projektionsoptik sowie der wellenlängenabhängigen Beugungseffizienz bzw. Transmission der Maske. Mit dem Wissen mindestens dreier der vorgenannten Eigenschaften, welche simuliert oder anderweitig gemessen sein können, kann mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die jeweils unbekannte Größe der vorgenannten Aufzählung bzw. deren optische Eigenschaften geschlossen werden.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Größen, namentlich die gemessenen und/oder simulierten Daten des Spektrums der Strahlung der Strahlungsquelle und/oder der spektralen Transmission der Projektionsoptik und/oder der optischen Eigenschaften einer Zielstruktur, insbesondere der Maske und/oder der spektralen Transmission eines Beleuchtungssystems der Projektionsbelichtungsanlage, in einem zeitlichen Abstand mehrfach gemessen werden, um eine zeitliche Stabilität der Projektionsbelichtungsanlage zu bestimmen.
• Werden die vorgenannten Verfahrensschritte zur Ermittlung der spektralen Transmissionseigenschaften der Projektionsoptik und/oder der weiteren optischen Einrichtungen in regelmäßigen Abständen durchgeführt, so kann aus einer Veränderung der Transmissionseigenschaften beispielsweise auf eine Degradation einzelner optischer Einrichtungen geschlossen werden. Beispielsweise kann eine Degradation eines Beleuchtungssystems, beispielsweise bedingt durch die Einwirkung von Zinntropfen, durch ein Monitoring der Transmissionseigenschaft frühzeitig detektiert und ein Auswechseln des Beleuchtungssystems veranlasst werden.
• Hierdurch kann vorteilhafterweise ein Wartungsintervall zuverlässig bestimmt werden.
• Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass eine Überprüfung der Transmissionseigenschaft der Projektionsoptik in einem Wartungsintervall von 100 bis 1000, vorzugsweise 300 bis 700, insbesondere 500 Betriebsstunden durchgeführt wird.
• Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Spektrums einer Strahlung mit den in Anspruch 8 genannten Merkmalen.
• Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung eines Spektrums einer Strahlung in einem Lithografiesystem, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, ist vorgesehen, dass eine von einer Strahlungsquelle, insbesondere einer EUV-Strahlungsquelle, erzeugte Strahlung als Eingangsstrahlung auf eine Zielstruktur ausgerichtet ist, welche an einer Retikelebene angeordnet ist. Eine von der Zielstruktur ausgehende Ausgangsstrahlung ist durch eine Projektionsoptik auf einen in einer Waferebene angeordneten winkelauflösenden Detektor projiziert.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vorrichtung ein optisches Gitter aufweist, welches wenigstens einen Teil der Zielstruktur bildet und derart gegenüber der Retikelebene verkippt ist, dass eine Beugungsstrahlung einer ersten Beugungsordnung der Ausgangsstrahlung in eine Eintrittspupille der Projektionsoptik wenigstens annähernd vollständig eingeleitet ist, wobei eine Periode des optischen Gitters derart ausgebildet ist, dass die Eintrittspupille der Projektionsoptik durch einen Beugungsfächer, welcher durch die Beugungsstrahlung ausgebildet ist, wenigstens entlang eines Winkels größtmöglich ausgefüllt ist. Ferner ist vorgesehen, dass der Beugungsfächer auf den Detektor projiziert ist, und der Detektor eingerichtet ist, eine Intensitätsverteilung entlang des Beugungsfächers winkelaufgelöst zu messen, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, um aus der Intensitätsverteilung ein relatives Spektrum der Beugungsstrahlung zu bestimmen.
• Insbesondere kann ein Beleuchtungssystem vorgesehen sein, um die von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlung auf die Zielstruktur zu leiten.
• In einer puristischen Ausführungsform der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Zielstruktur lediglich ein optisches Gitter aufweist, welches gegenüber der Retikelebene verkippt ist, wobei ein winkelauflösender Detektor eingerichtet ist, um eine Intensitätsverteilung entlang des Beugungsfächers winkelaufgelöst zu messen, und wobei die Einrichtung vorgesehen ist, um aus der Intensitätsverteilung das relative Spektrum der Beugungsstrahlung zu bestimmen. In einer derartigen puristischen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Detektor außerhalb des vorgesehenen Strahlpfads der nullten Beugungsordnung angeordnet ist und der Beugungsfächer durch die Verkippung des optischen Gitters auf den winkelauflösenden Detektor gerichtet ist.
• Der genannten puristischen Ausführungsform kann in einer weiteren, ebenfalls puristischen Ausführungsform das Merkmal hinzugefügt werden, dass die Beugungsstrahlung der ersten Beugungsordnung der Ausgangsstrahlung in die Eintrittspupille der Projektionsoptik eingeleitet ist. Hierdurch kann der winkelauflösende Detektor in der gut zugänglichen Waferebene platziert werden. Durch die Projektionsoptik erfährt der Beugungsfächer eine lineare Transformation der Winkel, wodurch das Spektrum durch den winkelauflösenden Detektor im Zusammenspiel mit der Einrichtung bestimmbar ist. Diese Ausführungsform ist im Vergleich zu der vorgenannten puristischeren Ausführungsform leichter zu realisieren, da der winkelauflösende Detektor in der gut zugänglichen Waferebene platziert ist.
• In einer weiteren puristischen Ausführungsform kann der vorgenannten Ausführungsform das Merkmal hinzugefügt werden, dass die Beugungsstrahlung der ersten Beugungsordnung in die Eintrittspupille der Projektionsoptik wenigstens annähernd vollständig eingeleitet ist. Durch die annähernd vollständige Einleitung wird sichergestellt, dass das Spektrum der Beugungsstrahlung von dem in der Waferebene angeordneten winkelauflösenden Detektor im Zusammenwirken mit der Einrichtung wenigstens annähernd vollständig bestimmbar ist, da keine Anteile des Beugungsfächers und damit des Spektrums am Eintritt in die Projektionsoptik, beispielsweise durch einen falsch gewählten Verkippungswinkel oder eine ungünstig gewählte Anordnung des optischen Gitters in der Retikelebene, gehindert wird.
• In einer weiteren puristischen Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der vorgenannten Ausführungsform das Merkmal hinzugefügt werden, dass die Periode des optischen Gitters derart ausgebildet ist, dass die Eintrittspupille der Projektionsoptik durch den Beugungsfächer, welcher durch die Beugungsstrahlung ausgebildet ist, wenigstens entlang eines Winkels ausgefüllt ist.
• Wird die Periode des optischen Gitters derart gewählt, dass der Beugungsfächer über ein großes Winkelintervall ausgebildet ist, erleichtert dies die Trennung der Anteil der einzelnen Wellenlängen an der Beugungsstrahlung gemäß den jeweiligen Winkeln. Bei der Vergrößerung, insbesondere durch eine Verkleinerung der Periode des optischen Gitters, ist jedoch ist es vorteilhaft, wenn die Beugungsstrahlung wenigstens annähernd vollständig in die Projektionsoptik eingeleitet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Vergrößerung des Beugungsfächers derart gewählt ist, dass das Spektrum der Beugungsstrahlung über ein derartiges Winkelintervall aufgefächert ist, dass die Winkelauflösung des Detektors eine hinreichende Wellenlängenauflösung des Spektrums durch die Einrichtung ermöglicht. Ein Grad der Auffächerung kann demnach vorteilhafterweise von einer Pixelgröße, das heißt dem kleinesten abtastbaren Winkelintervall und damit der Winkelauflösung, des Detektors abhängig ausgelegt werden.
• Der vorgenannten puristischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Merkmal hinzugefügt werden, wonach die Eintrittspupille der Projektionsoptik durch den Beugungsfächer größtmöglich ausgefüllt ist, wobei sichergestellt ist, dass die Beugungsstrahlung wenigstens annähernd vollständig in die Projektionsoptik eingeleitet ist. Durch eine größtmögliche Auffächerung des Beugungsfächers wird eine größtmögliche Wellenlängenauflösung mittels des winkelauflösenden Detektors im Zusammenwirken mit der Einrichtung erzielt.
• Limitationen für die Auffächerung des Beugungsfächers kann beispielsweise sein, dass der Beugungsfächer ein zu großes Winkelintervall umfasst, um von der Eintrittspupille aufgenommen zu werden. Ferner steigt mit abnehmender Periode des optischen Gitters auch der Beugungswinkel an. Um eine vollständige Einleitung der Beugungsstrahlung in die Projektionsoptik zu gewährleisten, könnte eine zu starke Verkippung des optischen Gitters erforderlich sein, was beispielsweise zu Schattenwürfen führen würde, welche eine vollständige Einleitung der Beugungsstrahlung in die Projektionsoptik behindern könnte.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass eine Verkippungseinrichtung vorgesehen ist, um einen Verkippungswinkel des optischen Gitters einzustellen.
• Eine, vorzugsweise genaue, Einstellbarkeit des Verkippungswinkels des optischen Gitters gegen die Retikelebene hat den Vorteil, dass ein Einleiten der Beugungsstrahlung in die Projektionsoptik vorteilhaft einfach bewerkstelligt werden kann.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Verkippungseinrichtung wenigstens einen Keil aufweist, welcher einen definierten Keilwinkel aufweist und welcher zwischen einer Retikelstage und dem optischen Gitter angeordnet ist.
• Eine Ausbildung der Verkippungseinrichtung als Keil hat den Vorteil, dass das optische Gitter auf einem Keil stabil angeordnet werden kann und der Keil keine beweglichen Teile aufweist. Ferner kann der Keil vorteilhaft einfach aus vakuumtauglichen, insbesondere projektionsbelichtungsanlagentauglichen, Materialien hergestellt sein. Zur Einstellung eines bestimmten Verkippungswinkels können verschiedene Keile mit verschiedenen Keilwinkeln, insbesondere eine Serie von Keilen mit einer Serie vorzugsweise anwachsender Keilwinkel vorgesehen sein.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Verkippungseinrichtung eingerichtet ist, um den Verkippungswinkel des optischen Gitters dynamisch und/oder schrittweise und/oder kontinuierlich zu verändern.
• Eine dynamische Änderung des Verkippungswinkels, insbesondere ohne eine Veränderung der Vakuumbedingungen innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage, hat den Vorteil, dass ohne Eingriff von außen, beispielsweise eine Apodisationsfunktion der optischen Einrichtungen in der Projektionsbelichtungsanlage vermessen werden kann.
• Durch die Verwendung eines dynamisch verkippbaren optischen Gitters ist es möglich, den Verkippungswinkel α leicht zu ändern, so dass die Beugungsstrahlung andere Bereiche der Projektionsoptik abtastet. Hierdurch kann eine relative Transmission der Projektionsoptik winkelaufgelöst und wellenlängenaufgelöst bestimmt werden.
• Insbesondere kann es beispielsweise auch möglich sein, das Spektrum der Strahlungsquelle oder die spektrale Transmission des Beleuchtungssystems zu bestimmen.
• Vorteilhafterweise kann eine Messung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren relativ einfach in einem bestehenden System, insbesondere einer bestehenden Projektionsbelichtungsanlage, durchgeführt werden, da als Hardware nur eine spezielle Maske, insbesondere ein optisches Gitter sowie unter Umständen eine Verkippungseinrichtung benötigt wird.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass das optische Gitter und/oder weitere optische Gitter auf einem Gittergrundkörper ausgebildet sind, wobei die optischen Gitter unterschiedliche oder gleiche Perioden und/oder unterschiedliche oder gleiche Ausrichtungen aufweisen.
• Da das optische Gitter zur spektralen Auftrennung der Eingangsstrahlung nur wenig räumliche Ausdehnung benötigt, kann vorgesehen sein, dass auf den Gittergrundkörper weitere Gitter ausgebildet sind, welche unterschiedliche Perioden aufweisen können. Ist der Gittergrundkörper insbesondere auf einer verfahrbaren Retikelstage angeordnet und ist die Verkippungseinrichtung zur dynamischen Verkippung eingerichtet, so kann bei einer Veränderung der Periode der Verkippungswinkel derart verändert werden, dass die Beugungsstrahlung wiederum annähernd vollständig in die Projektionsoptik eingeleitet ist und durch ein Verfahren der Retikelstage kann der Auftreffpunkt der Eingangsstrahlung auf das optische Gitter optimiert werden.
• Ferner können mehrere optische Gitter derart auf dem Gittergrundkörper angeordnet sein, dass mehrere Beugungsfächer synchron ausgebildet und in die Projektionsoptik eingeleitet werden. Hierdurch können beispielsweise ohne eine Verkippung der optischen Gitter mehrere Bereiche der Eintrittspupille auf deren spektrale Transmission hin untersucht werden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Beugungsfächer ausreichend stark aufgefächert sind, um die jeweiligen Spektren mittels des Detektors zuverlässig zu bestimmen. Hierbei ist es auch von Vorteil, wenn die optischen Gitter derart ausgebildet sind, dass die Beugungsfächer nicht überlappen.
• Durch eine Verkippung des Grundkörpers werden alle Beugungsfächer synchron verkippt, wodurch eine Abrasterung zur Ermittlung der spektralen Apodisationsfunktion, beispielsweise der Projektionsoptik, vorteilhaft schnell in zwei Winkel-Dimensionen erfolgen kann.
• Durch eine Verwendung einer Beleuchtungseinstellung, welche mehrere Flecken und/oder Strahlen aufweist, kann dies vorteilhaft schnell durchgeführt werden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Beugungsfächer der mehreren Strahlen nicht überlappen. Beispielsweise eignen sich hierfür Beleuchtungssettings mit vertikalen und/oder horizontalen Linien. Von Vorteil ist es, wenn hierbei ein Effekt der unterschiedlichen Winkel an der Retikelebene auf das Spektrum berücksichtigt wird.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass das optische Gitter in Transmissionskonfiguration und/oder in Reflexionskonfiguration ausgebildet ist.
• Eine Ausbildung des optischen Gitters in Reflexionskonfiguration kann insbesondere bei EUV-Projektionsbelichtungsanlagen von Vorteil sein, da EUV-Projektionsbelichtungsanlagen vorzugsweise in Reflexionskonfiguration der optischen Elemente arbeiten.
• Eine Ausbildung des optischen Gitters in Transmissionskonfiguration kann insbesondere bei der Verwendung in DUV-Projektionsbelichtungsanlagen von Vorteil sein, da derartige Anlagen häufig in einer Transmissionskonfiguration der optischen Elemente arbeiten.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Verkippungswinkel des optischen Gitters zwischen 10° und 20°, insbesondere zwischen 15° und 17°, besonders bevorzugt 16°, beträgt und die Periode des optischen Gitters zwischen 20 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 22 nm und 26 nm, besonders bevorzugt 24 nm beträgt.
• Die vorgenannten Werte wurden von den Erfindern im Rahmen der Erfindung als besonders vorteilhaft zur Verwendung in Projektionsbelichtungsanlagen, insbesondere in DUV-Projektionsbelichtungsanlagen bzw. in EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, befunden.
• Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, um ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen durchzuführen, wenn das Programm auf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen ausgeführt wird.
• Die Einrichtung kann als Mikroprozessor ausgebildet sein. Anstelle eines Mikroprozessors kann auch eine beliebige weitere Einrichtung zur Implementierung der Einrichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine oder mehrere Anordnungen diskreter elektrischer Bauteile auf einer Leiterplatte, eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine sonstige programmierbare Schaltung, beispielsweise auch ein Field Programmable Gate Array (FPGA), eine programmierbare logische Anordnung (PLA) und/oder ein handelsüblicher Computer.
• Insbesondere vorteilhaft ist eine Ausführung des Computerprogrammprodukts auf einer Einrichtung, welche zu einem Betrieb und einer Kontrolle der Funktionalität in einem Lithografiesystem, insbesondere in einer Projektionsbelichtungsanlage, vorgesehen und in dieser gemäß dem Stand der Technik bereits implementiert ist.
• Die Erfindung betrifft ferner ein Lithografiesystem, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage mit den in Anspruch 16 genannten Merkmalen.
• Das erfindungsgemäße Lithografiesystem, insbesondere die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie, umfasst ein Beleuchtungssystem, das eine Strahlungsquelle, eine Beleuchtungsoptik und eine Projektionsoptik aufweist, wobei die Beleuchtungsoptik und/oder die Projektionsoptik wenigstens ein optisches Element aufweist. Hierbei ist vorgesehen, dass das Spektrum einer Strahlung in dem Lithografiesystem mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 bestimmt wird und/oder mittels einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14 bestimmt ist.
• Eine derartiges Lithografiesystem eignet sich besonders zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder zur Verwendung bzw. Implementierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lithografiesystems kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine wellenlängenabhängige Transmission wenigstens der Projektionsoptik und/oder des Beleuchtungssystems und/oder wenigstens eine wellenlängenabhängige optische Eigenschaft des Retikels und/oder der Strahlungsquelle wenigstens teilweise mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 bestimmt wird und/oder mittels einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14 bestimmt ist
• Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Vorrichtung, das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt und das erfindungsgemäße Lithografiesystem beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.
• Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
• In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
• Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie „erstes“ oder „zweites“ etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.
• Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
• Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
• In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
• Es zeigen:
• 1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage im Meridionalschnitt;
• 2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
• 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Projektionsbelichtungsanlage mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
• 4 eine schematische Darstellung eine Intensitätsverteilung und eines daraus ermittelten relativen Spektrums;
• 5 eine prinzipmäßige Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage nach dem Stand der Technik;
• 6 eine schematische Darstellung einer ungebeugten Ausgangsstrahlung in einer Austrittspupille;
• 7 eine prinzipmäßige Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem optischen Gitter als Zielstruktur;
• 8 eine schematische Darstellung einer gebeugten Ausgangsstrahlung in einer Austrittspupille;
• 9 eine schematische Darstellung des Beugungsfächers in der Austrittspupille bei dem Ausführungsbeispiel nach 3;
• 10 eine schematische Darstellung einer Zielstruktur;
• 11 eine schematische Darstellung einer Austrittspupille, welche durch drei Beugungsfächer vermessen wird;
• 12 eine schematische Darstellung einer Ausgangsstrahlung nullter Beugungsordnung bei dem Ausführungsbeispiel in 5;
• 13 eine schematische Darstellung des Beugungsfächers in der Austrittspupille;
• 14 eine schematische und stark vereinfachte Darstellung des Prinzips des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
• 15 eine schematische Darstellung einer Austrittspupille mit drei Beugungsfächern.
• Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 für die Mikrolithografie als Beispiel für ein Lithografiesystem beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
• Ein Beleuchtungssystem 101 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 weist neben einer Strahlungsquelle 102 eine Beleuchtungsoptik 103 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 104 in einer Objektebene 105 auf. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 104 angeordnetes Retikel 106. Das Retikel 106 ist von einem Retikelhalter 107 gehalten. Der Retikelhalter 107 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 108 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
• In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 105.
• Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 umfasst eine Projektionsoptik 109. Die Projektionsoptik 109 dient zur Abbildung des Objektfeldes 104 in ein Bildfeld 110 in einer Bildebene 111. Die Bildebene 111 verläuft parallel zur Objektebene 105. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111 möglich.
• Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 106 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 110 in der Bildebene 111 angeordneten Wafers 112. Der Wafer 112 wird von einem Waferhalter 113 gehalten. Der Waferhalter 113 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 114 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 106 über den Retikelverlagerungsantrieb 108 und andererseits des Wafers 112 über den Waferverlagerungsantrieb 114 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
• Bei der Strahlungsquelle 102 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 102 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 115, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 115 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle („Laser Produced Plasma“, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle („Gas Discharged Produced Plasma“, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser („Free-Electron-Laser“, FEL) handeln.
• Die Beleuchtungsstrahlung 115, die von der Strahlungsquelle 102 ausgeht, wird von einem Kollektor 116 gebündelt. Bei dem Kollektor 116 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 116 kann im streifenden Einfall („Grazing Incidence“, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall („Normal Incidence“, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 115 beaufschlagt werden. Der Kollektor 116 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung 115 und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
• Nach dem Kollektor 116 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 115 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 117. Die Zwischenfokusebene 117 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 102 und den Kollektor 116, und der Beleuchtungsoptik 103 darstellen.
• Die Beleuchtungsoptik 103 umfasst einen Umlenkspiegel 118 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 119. Bei dem Umlenkspiegel 118 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 118 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 115 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 119 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, die zur Objektebene 105 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 119 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 120, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 120 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
• Die ersten Facetten 120 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 120 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
• Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 120 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 119 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
• Zwischen dem Kollektor 116 und dem Umlenkspiegel 118 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 115 horizontal, also längs der y-Richtung.
• Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 ist dem ersten Facettenspiegel 119 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 121. Sofern der zweite Facettenspiegel 121 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 121 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 119 und dem zweiten Facettenspiegel 121 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
• Der zweite Facettenspiegel 121 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 122. Die zweiten Facetten 122 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
• Bei den zweiten Facetten 122 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
• Die zweiten Facetten 122 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
• Die Beleuchtungsoptik 103 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator („Fly's Eye Integrator“) bezeichnet.
• Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 121 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 109 optisch konjugiert ist, anzuordnen.
• Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 121 werden die einzelnen ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 121 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 115 im Strahlengang vor dem Objektfeld 104.
• Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Objektfeld 104 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, „Normal Incidence“-Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, „Gracing Incidence“-Spiegel) umfassen.
• Die Beleuchtungsoptik 103 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 116 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 118, den Feldfacettenspiegel 119 und den Pupillenfacettenspiegel 121.
• Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann der Umlenkspiegel 118 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 103 nach dem Kollektor 116 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 119 und den zweiten Facettenspiegel 121.
• Die Abbildung der ersten Facetten 120 mittels der zweiten Facetten 122 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 122 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 105 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
• Die Projektionsoptik 109 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 durchnummeriert sind.
• Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 109 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 115. Bei der Projektionsoptik 109 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 109 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
• Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 103, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 115 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
• Die Projektionsoptik 109 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 104 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 110. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111.
• Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 109 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
• Die Projektionsoptik 109 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
• Die Projektionsoptik 109 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
• Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
• Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 104 und dem Bildfeld 110 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 109, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
• Jeweils eine der Pupillenfacetten 122 ist genau einer der Feldfacetten 120 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 120 in eine Vielzahl an Objektfeldern 104 zerlegt. Die Feldfacetten 120 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 122.
• Die Feldfacetten 120 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 122 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 auf das Retikel 106 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 104 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2% auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
• Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
• Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 103 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
• Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 104 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 beschrieben.
• Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
• Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 121 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 109, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 121 telezentrisch auf den Wafer 112 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
• Es kann sein, dass die Projektionsoptik 109 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Retikel 106 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Bauelements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
• Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 103 ist der Pupillenfacettenspiegel 121 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Feldfacettenspiegel 119 ist verkippt zur Objektebene 105 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 118 definiert ist.
• Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 121 definiert ist.
• In 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 dargestellt. Die DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 weist ein Beleuchtungssystem 201, eine Retikelstage 202 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 203, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 204 bestimmt werden, einen Waferhalter 205 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 204 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich eine Projektionsoptik 206, mit mehreren optischen Elementen, insbesondere Linsen 207, die über Fassungen 208 in einem Objektivgehäuse 209 der Projektionsoptik 206 gehalten sind, auf.
• Alternativ oder ergänzend zu den dargestellten Linsen 207 können diverse refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente, unter anderem auch Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen, vorgesehen sein.
• Das grundsätzliche Funktionsprinzip der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 sieht vor, dass die in das Retikel 203 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 204 abgebildet werden.
• Das Beleuchtungssystem 201 stellt einen für die Abbildung des Retikels 203 auf den Wafer 204 benötigten Projektionsstrahl 210 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 201 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 210 beim Auftreffen auf das Retikel 203 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
• Mittels des Projektionsstrahls 210 wird ein Bild des Retikels 203 erzeugt und von der Projektionsoptik 206 entsprechend verkleinert auf den Wafer 204 übertragen. Dabei können das Retikel 203 und der Wafer 204 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 203 auf entsprechende Bereiche des Wafers 204 abgebildet werden.
• Optional kann ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 207 und dem Wafer 204 durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex größer 1,0 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf.
• Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, insbesondere auch nicht mit dem beschriebenen Aufbau, beschränkt. Die Erfindung eignet sich für beliebige Lithografiesysteme, insbesondere jedoch für Projektionsbelichtungsanlagen, mit dem beschriebenen Aufbau. Die Erfindung sowie die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sind ferner nicht auf eine spezifische Bauform beschränkt zu verstehen. Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar.
• 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zur Bestimmung eines in 4 dargestellten Spektrums 2 einer Strahlung in einer Projektionsbelichtungsanlage 100, 200, wobei eine von einer Strahlungsquelle 3, insbesondere einer EUV-Strahlungsquelle 102, erzeugte Strahlung als Eingangsstrahlung 4 auf eine Zielstruktur 5 ausgerichtet ist, welche an einer Retikelebene 6 angeordnet ist, und wobei eine von der Zielstruktur 5 ausgehende Ausgangsstrahlung 7 durch eine Projektionsoptik 8 auf einen in einer Waferebene 9 angeordneten winkelauflösenden Detektor 10 projiziert ist.
• Bei der in 3 dargestellten Vorrichtung 1 ist vorgesehen, dass die Vorrichtung 1 ein optisches Gitter 11 aufweist, welches wenigstens einen Teil der Zielstruktur 5 bildet und derart gegenüber der Retikelebene 6 verkippt ist, dass eine Beugungsstrahlung 12 einer ersten Beugungsordnung der Ausgangsstrahlung 7 in eine Eintrittspupille 13 der Projektionsoptik 8 wenigstens annähernd vollständig eingeleitet ist. Dargestellt ist auch eine Beugungsstrahlung 12' einer minus-ersten Beugungsordnung.
• Eine Periode 14 des optischen Gitters 11 ist derart ausgebildet, dass die Eintrittspupille 13 der Projektionsoptik 8 durch einen Beugungsfächer 15, welcher durch die Beugungsstrahlung 12 ausgebildet ist, wenigstens entlang eines Winkels größtmöglich ausgefüllt ist. Der Beugungsfächer 15 ist auf den Detektor 10 projiziert. Der Detektor 10 ist eingerichtet eine in 4 dargestellte Intensitätsverteilung 16 entlang des Beugungsfächers 15 winkelaufgelöst zu messen. Des Weiteren ist eine Einrichtung 17 vorgesehen um aus der Intensitätsverteilung 16 ein relatives Spektrum 2 der Beugungsstrahlung 12 zu bestimmen.
• Ein Beleuchtungssystem 3a ist hierbei eingerichtet, um die Strahlung der Strahlungsquelle 3 auf die Zielstruktur 5 auszurichten.
• Ob Beugungsstrahlung 12 der ersten Beugungsordnung oder Beugungsstrahlung 12' der minus-ersten Beugungsordnung in die Projektionsoptik 8 eingeleitet wird, ist im Rahmen der Erfindung gleichwertig, sofern nicht beispielsweise geometrische Beschränkungen innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage 100, 200 gegen ein Einleiten einer ersten Beugungsstrahlung 12 oder einer minus-ersten Beugungsstrahlung 12' sprechen.
• In den in den 3 bis 15 dargestellten Ausführungsbeispielen wird vorzugsweise die Beugungsstrahlung 12 der ersten Beugungsordnung in die Projektionsoptik 8 eingeleitet.
• In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 ist ferner eine Verkippungseinrichtung 18 vorgesehen, um einen Verkippungswinkel 19 des optischen Gitters 11 gegenüber der Retikelebene 6 einzustellen.
• Die Verkippungseinrichtung 18 weist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 einen Keil 20 auf, welcher einen definierten Keilwinkel aufweist und welcher zwischen einer Retikelstage 21 und dem optischen Gitter 11 angeordnet ist.
• In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass die Verkippungseinrichtung 18 eingerichtet ist, um den Verkippungswinkel 19 des optischen Gitters 11 dynamisch und/oder schrittweise und/oder kontinuierlich zu verändern.
• In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 ist das optische Gitter 11 in einer Reflexionskonfiguration ausgebildet.
• In einem nicht dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel, insbesondere zur Verwendung in einer DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200, kann vorgesehen sein, dass das optische Gitter 11 in einer Transmissionskonfiguration ausgebildet ist.
• In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Verkippungswinkel 19 des optischen Gitters 11 zwischen 10° und 20°, insbesondere zwischen 15° und 17°, und in dem in 3 dargestellten Fall konkret 16°.
• Ferner beträgt die Periode 14 des optischen Gitters 11 zwischen 20 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 22 nm und 26 nm, insbesondere in dem in 3 dargestellten Fall 24 nm.
• Die in 3 dargestellten Vorrichtung 1 eignet sich in besonderer Weise zur Durchführung eines Verfahrens zur Bestimmung des Spektrums 2 einer Strahlung in der Projektionsbelichtungsanlage 100, 200, wonach die von der Strahlungsquelle 3, insbesondere der EUV-Strahlungsquelle 102, erzeugte Strahlung als Eingangsstrahlung 4 auf die Zielstruktur 5 geleitet wird, welche an der Retikelebene 6 angeordnet ist. Die von der Zielstruktur 5 ausgehende Ausgangsstrahlung 7 wird zu der Projektionsoptik 8 geleitet und von dort in die Waferebene 9 projiziert. Mittels des Detektors 10 wird die winkelaufgelöste Intensitätsverteilung 16 der Ausgangsstrahlung 7 bestimmt.
• Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass die Eingangsstrahlung 4 an dem optischen Gitter 11 gebeugt wird, welches als Zielstruktur 5 an der Retikelebene 6 angeordnet wird. Das optische Gitter 11 wird zur Bestimmung des Spektrums 2 gegenüber der Retikelebene 6 derart um den Verkippungswinkel 19 verkippt, dass annähernd ausschließlich Beugungsstrahlung 12 der ersten Beugungsordnung der Ausgangsstrahlung 7 in die Eintrittspupille 13 der Projektionsoptik 8 wenigstens annähernd vollständig eingeleitet wird. Die Periode 14 des optischen Gitters 11 wird derart eingestellt, dass die Eintrittspupille 13 durch den Beugungsfächer 15, welcher durch die Beugungsstrahlung 12 ausgebildet wird, wenigstens entlang eines Winkelbereichs größtmöglich ausgefüllt wird. Hiernach wird auf der Waferebene 9 mittels des Detektors 10 die Intensitätsverteilung 16 entlang des Beugungsfächers 15 winkelaufgelöst gemessen und ein relatives Spektrum 2 der Beugungsstrahlung 12 bestimmt.
• Die Eintrittspupille 13 ist in einem oberen Bereich der Projektionsoptik 8 angeordnet. Eine Austrittspupille 13a ist in einem unteren Bereich der Projektionsoptik 8 angeordnet
• Gemäß dem Verfahren wird das optische Gitter 11 an der Retikelstage 21 angeordnet und verschoben.
• Ferner wird gemäß dem Verfahren der Verkippungswinkel 19 des optischen Gitters 11 verändert, wobei jeweils unter verschiedenen Verkippungswinkeln 19 wenigstens ein Beugungsfächer 15 detektiert wird und ein Spektrum 2 der Beugungsstrahlung 12 bestimmt wird. Hiernach wird eine relative winkelabhängige und wellenlängenabhängige Transmission der Projektionsoptik 8 bestimmt, wonach eine spektrale Apodisationsfunktion der Projektionsoptik 8 bestimmt wird.
• In dem Verfahren ist ferner vorgesehen, dass der Verkippungswinkel 19 schrittweise verändert wird.
• In alternativen Ausführungsformen des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Verkippungswinkel 19 dynamisch und/oder annähernd kontinuierlich verändert wird.
• Aus gemessenen und/oder simulierten Daten des Spektrums 2 der Strahlung der Strahlungsquelle 3 und/oder der spektralen Transmission der Projektionsoptik 8 und/oder den optischen Eigenschaften der Zielstruktur 5, insbesondere einer Maske, und/oder der spektralen Transmission des Beleuchtungssystems 3a der Projektionsbelichtungsanlage 8 kann auf eine jeweils unbekannte Größe der vorgenannten Aufzählung geschlossen werden.
• In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist ferner vorgesehen, dass die vorgenannten Größen soweit möglich wenigstens teilweise in einem zeitlichen Abstand mehrfach gemessen werden, um eine zeitliche Stabilität der Projektionsbelichtungsanlage 100, 200 zu bestimmen.
• 4 zeigt eine schematische Darstellung der winkelaufgelösten Intensitätsverteilung 16, welche auf einer mit I bezeichneten vertikalen Y-Achse aufgetragen ist und gegen eine auf einer horizontalen X-Achse aufgetragenen Winkelgröße w abgetragen ist. Die Intensitätsverteilung 16 wird auf der Waferebene 9 mittels des Detektors 10 entlang des Beugungsfächers 15 winkelaufgelöst gemessen. Hiernach wird mittels der Einrichtung 17 aus der Intensitätsverteilung 16 das relatives Spektrum 2 der Beugungsstrahlung 12 bestimmt. Das relative Spektrum 2 ist in dem in 4 gezeigten Beispiel auf einer mit S bezeichneten vertikalen Y-Achse aufgetragen und gegen eine auf einer horizontalen X-Achse aufgetragenen Wellenlänge L abgetragen
• 5 zeigt eine prinzipmäßige Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage nach dem Stand der Technik, wobei als Zielstruktur 5 anstatt einer Maske eine reflektierende Fläche in der Retikelebene 6 angeordnet ist und die Ausgangsstrahlung 7, welche lediglich als Ausgangsstrahlung 7a nullter Beugungsordnung vorliegt, in die Eintrittspupille 13 der Projektionsoptik 8 eingeleitet ist und nach der Projektionsoptik 8 von einem winkelaufgelösten Detektor 10 erfasst wird.
• 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Lage der Ausgangsstrahlung 7a nullter Beugungsordnung in der Austrittpupille 13a bzw. in einem von der Austrittspupille 13a aufgespannten und begrenzten Winkelraum bei der in 5 dargestellten Situation. Die Austrittpupille 13a ist hierbei als Kreis dargestellt, wobei jede Position innerhalb des Kreises einem bestimmten Winkel innerhalb eines Akzeptanzbereichs der Eintrittspupille 13 entspricht. Der Durchmesser der Austrittspupille entspricht hierbei der doppelten bildseitigen numerischen Apertur (NA) 13b der Projektionsoptik 8. Dabei kann beispielsweise 2 NA =0,66 gelten. Die Ausgangsstrahlung 7a nullter Beugungsordnung tritt, da keine beugungsbedingte Auffächerung stattfindet, unter einem einheitlichen Winkel in die Projektionsoptik 8 ein und erscheint daher innerhalb der Austrittspupille 13a als punktartige Intensität geringer Ausdehnung.
• Der Radius der Eintrittspupille 13 ist insbesondere abhängig von der bildseitigen numerischen Apertur. Im Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der Eintrittspupille 13 ist insbesondere abhängig von der doppelten bildseitigen numerischen Apertur 13b. Ferner ist, wie oben erläutert, auch der Durchmesser der Austrittspupille 13a abhängig von, insbesondere gleich, der doppelten bildseitigen numerischen Apertur 13b.
• Insbesondere können die Eintrittspupille 13 und die Austrittspupille 13a durch eine Skalierung wenigstens annähernd ineinander überführbar sein, wobei ein Skalierungsfaktor der Skalierung einem Vergrößerungsfaktor der Projektionsoptik 8 entspricht. Darstellungen, welche eine Lage der Ausgangsstrahlung 7 in der Austrittpupille 13a zeigen (siehe 6, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15), können wenigstens qualitativ auch als Darstellungen der Lage der Ausgangsstrahlung 7a in der Eintrittspupille 13 verstanden werden.
• 7 zeigt eine prinzipmäßige Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage, wobei als Zielstruktur 5 ein optisches Gitter 11 in der Retikelebene 5 angeordnet ist und die Ausgangsstrahlung sowie die Beugungsstrahlung 12 der ersten und die Beugungsstrahlung 12' minus-ersten Beugungsordnung in die Eintrittspupille 13 der Projektionsoptik 8 eingeleitet ist und nach der Projektionsoptik 8 von einem winkelaufgelösten Detektor 10 erfasst wird.
• 8 zeigt eine kreisförmige Darstellung der Austrittspupille 13a für die in 7 dargestellte Situation. Hierbei sind sowohl die punktförmige Ausgangsstrahlung 7a der nullten Beugungsordnung als auch die streifenförmigen Beugungsfächer 15 der Beugungsstrahlung 12 der ersten und der Beugungsstrahlung 12' der minus-ersten Beugungsordnung dargestellt.
• Die Beugungsfächer 15 erstrecken sich hierbei über ein zu kleines Winkelintervall (als Doppelpfeil dargestellt), um noch von dem winkelauflösenden Detektor 10 auflösbar zu sein.
• 9 zeigt eine kreisförmige Darstellung der Austrittspupille 13a für die in 3 dargestellte Situation in einer Vorrichtung 1. Hierbei ist der streifenförmige Beugungsfächer 15 der Beugungsstrahlung 12 der ersten Beugungsordnung dargestellt.
• Der Beugungsfächer 15 ist hierbei im Vergleich zu dem in 8 dargestellten Beugungsfächer 15 vergrößert und die nullte bzw. die minus-erste Beugungsordnung erreichen die Eintrittspupille 13 nicht (siehe 3).
• Durch die Vergrößerung des Beugungsfächers 15 ist dieser nunmehr mittels des Detektors 10 auflösbar. Das heißt, ein Pixel 23 des Detektors 10 ist klein im Vergleich zur Ausdehnung des Beugungsfächers 15. Der Beugungsfächer 15 kann demnach durch den Detektor 10 hinreichend dicht abgetastet werden, um eine hinreichend genaue Vermessung der winkelabhängigen Intensitätsverteilung 16 des Beugungsfächers 15 zu gewährleisten.
• Vorzugsweise umfasst der Beugungsfächer 15 ein Winkelintervall, welches wenigstens 500, vorzugsweise wenigstens 1000, besonders bevorzugt wenigstens 2000 Pixeln 23 des winkelauflösenden Detektors 10 entspricht.
• 10 zeigt eine schematische Darstellung der Zielstruktur 5, wobei das optische Gitter 11 und ein weiteres optisches Gitter 11 auf einem Gittergrundkörper 22 ausgebildet sind, wobei die optischen Gitter 11 unterschiedliche Perioden 14 sowie unterschiedliche Ausrichtungen aufweisen.
• 11 zeigt eine schematische Darstellung einer Austrittspupille 13a, welche durch drei Beugungsfächer 15 unter jeweils unterschiedlichen Verkippungswinkeln 19 und Perioden 14 vermessen wird. Der mittlere der drei Beugungsfächer 15 ist hierbei am stärksten aufgefächert und geht demnach auf die geringste Periode 14 zurück.
• Wird in dem Verfahren der Verkippungswinkel 19 geändert, so ist hierbei vorzugsweise vorgesehen, dass die Beugungsfächer 15 unter den verschiedenen Verkippungswinkeln 19 und bei verschiedenen optischen Gittern 11 (siehe 10) nicht überlappen.
• 12 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Ausgangsstrahlung 7a nullter Beugungsordnung bei dem Ausführungsbeispiel in 5 innerhalb der Austrittspupille 13a. Die Strahlung wird hierbei in Pixeln 23 des Detektors 10 erfasst.
• Bei der Verwendung eines Detektors 10 zur Auflösung des Beugungsfächers 15 werden Ausprägungen an verschiedenen Stellen des Beugungsfächers 15 von einzelnen Pixeln 23, welche jeweils einen gewissen Winkelausschnitt erfassen, erfasst.
• 13 zeigt eine schematische Darstellung des Beugungsfächers 15 der Beugungsstrahlung 12 innerhalb der Austrittspupille 13a wie Sie sich grundsätzlich bei einer Vorrichtung 1 gemäß 3 ergeben kann. Die Strahlung wird hierbei in Pixeln 23 des Detektors 10 erfasst.
• Hierbei können Werte von verschiedenen Pixeln 23 überlappen, beispielsweise ein Pixel 23 mit einer kleineren Wellenlänge und ein Pixel mit einer größeren Wellenlänge. Die von dem Detektor 10 erfasste Intensitätsverteilung ist demnach eine Messung einer Faltung der ursprünglichen Werte der Pixel 23 mit einem wellenlängenabhängigen Faltungskern.
• In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die von dem Detektor 10 gemessene Intensitätsverteilung 16 (siehe 4) unter Kenntnis des wellenlängenabhängigen Faltungskerns mittels beispielsweise eines Dekonvolutionsalgorithmus entfaltet wird.
• 14 zeigt eine schematische und stark vereinfachte Darstellung des Prinzips des erfindungsgemäßen Verfahrens. In 14 ist die Austrittspupille 13a abweichend von den vorhergehenden Figuren in Form eines Korridors in einem Winkelraum dargestellt und somit auf eine eindimensionale Situation projiziert.
• Innerhalb der Eintrittspupille 13, d. h. innerhalb eines Akzeptanzbereiches der Projektionsoptik 8 wird die Strahlung mittels des Detektors 10, welcher drei Detektorpixel 23 aufweist, winkelaufgelöst detektiert.
• In einem Ausgangsblock 30, welcher einer originalen Situation ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht, wird von einer rein reflektierenden Zielstruktur ausgehende Ausgangsstrahlung 31 zentral in die Projektionsoptik 8 eingeleitet.
• In einem Beugungsblock 32 wird als Zielstruktur 5 ein optisches Gitter 11 an der Retikelebene 6 angeordnet. Die Ausgangsstrahlung 7 wird hierbei in die Ausgangsstrahlung nullter Beugungsordnung 7a sowie in die Beugungsstrahlung 12 der ersten Beugungsordnung der Ausgangsstrahlung 7, sowie in Beugungsstrahlung 12' einer minus-ersten Beugungsordnung der Ausgangsstrahlung 7 aufgespalten.
• In dem Beugungsblock 32 ist das optische Gitter 11 nicht verkippt, weswegen die Ausgangsstrahlung nullter Beugungsordnung 7a, welche dem Pfad der geometrischen Optik folgt, zentral in die Projektionsoptik 8 eingeleitet ist. Die Beugungsstrahlung 12 wird nicht mehr in die Eintrittspupille 13 der Projektionsoptik 8 eingeleitet, sondern befindet sich außerhalb eines Akzeptanzbereiches der Projektionsoptik 8.
• In einem Verkippungsblock 33 wird nun ein Einfallswinkel der Ausgangsstrahlung 7 in die Projektionsoptik 8 durch eine Verkippung des optischen Gitters 11 gegenüber der Retikelebene 6 derart verändert, dass die Beugungsstrahlung 12 der ersten Beugungsordnung zentral in die Eintrittspupille 13 der Projektionsoptik 8 eingeleitet ist.
• Durch die Natur der Beugung bildet die Beugungsstrahlung 12 im Winkelraum den Beugungsfächer 15 aus, welcher mittels des winkelaufgelösten Detektors 10 detektierbar ist. In dem in 12 dargestellten schematisierten Ausführungsbeispiel wird der Beugungsfächer 15 von drei Pixeln 23 des winkelaufgelösten Detektors 10 detektiert.
• In einer solchen Konstellation kann das Spektrum der Beugungsstrahlung 12 in drei spektralen Intervallen, welche den Pixeln 23 entsprechen, bestimmt werden. Beispielsweise kann festgestellt werden, dass die kumulierte Intensität, welche ein linkes Pixel 23 des Detektors 10 aufnimmt, höher ist, als eine kumulierte Intensität, welche ein rechtes Pixel 23 des Detektors 10 aufnimmt. Hieraus kann beispielsweise geschlossen werden, dass ein langwelliger Anteil der Beugungsstrahlung 12, welcher aufgrund der Natur der Beugung von dem rechten Pixel 23 detektiert wird, in dem Spektrum 2 der Beugungsstrahlung geringer repräsentiert ist, als ein kurzwelliger Anteil der Beugungsstrahl 12, welcher aufgrund der Natur der Beugung von dem linken Pixel 23 detektiert wird.
• In dem Verkippungsblock 33 wird demnach der Beugungsfächer 15 in der Eintrittspupille 13 zentriert.
• Wird demnach ein optisches Gitter 11 mit der Periode 14 auf die Zielstruktur 5 aufgebracht, dann werden aus einem Fleck mehrere Flecken, was von der jeweiligen Beugungsordnung abhängt, und alle Flecken, außer der nullten Beugungsordnung werden wellenlängenabhängig geschmiert.
• Eine Beugungsverschiebung ist gegeben durch $\frac{\lambda }{p}.$

  

  Durch die Verkippung der Zielstruktur wird es ermöglicht, dass Beugungsstrahlung 12 der ersten Beugungsordnung durch die Projektionsoptik 8 kommt. Die Beugungsstrahlung 12 wird dann vom Detektor 10 vermessen. Vorteilhafterweise kann die Randbedingung eingehalten werden, wonach die Winkelauflösung des Detektors 10 hoch genug ist, um die Wellenlängenverschiebung von $\frac{\delta \lambda }{p}$

  

  für eine gewünschte Wellenlängenauflösung von δλ aufzulösen.
• 15 zeigt eine schematische Darstellung einer Austrittspupille 13a, welche drei synchron durch verschiedene optische Gitter 11 (siehe 10) ausgebildete Beugungsfächer 15 der Beugungsstrahlung 12 aufweist.
• Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung

2

Spektrum

3

Strahlungsquelle

3a

Beleuchtungssystem

4

Eingangsstrahlung

5

Zielstruktur

6

Retikelebene

7

Ausgangsstrahlung

7a

Ausgangsstrahlung nullter Beugungsordnung

8

Projektionsoptik

9

Waferebene

10

Winkelauflösender Detektor

11

Optisches Gitter

12

Beugungsstrahlung erster Beugungsordnung

12'

Beugungsstrahlung minus-erster Beugungsordnung

13

Eintrittspupille

13a

Austrittpupille

13b

Doppelte bildseitige numerische Apertur

14

Periode

15

Beugungsfächer

16

Intensitätsverteilung

17

Einrichtung

18

Verkippungseinrichtung

19

Verkippungswinkel

20

Keil

21

Retikelstage

22

Gittergrundkörper

23

Detektorpixel

30

Ausgangsblock

31

Nur reflektierte Ausgangsstrahlung

32

Beugungsblock

33

Verkippungsblock

100

EUV-Projektionsbelichtungsanlage

101

Beleuchtungssystem

102

Strahlungsquelle

103

Beleuchtungsoptik

104

Objektfeld

105

Objektebene

106

Retikel

107

Retikelhalter

108

Retikelverlagerungsantrieb

109

Projektionsoptik

110

Bildfeld

111

Bildebene

112

Wafer

113

Waferhalter

114

Waferverlagerungsantrieb

115

EUV- / Nutz- / Beleuchtungsstrahlung

116

Kollektor

117

Zwischenfokusebene

118

Umlenkspiegel

119

erster Facettenspiegel / Feldfacettenspiegel

120

erste Facetten / Feldfacetten

121

zweiter Facettenspiegel / Pupillenfacettenspiegel

122

zweite Facetten / Pupillenfacetten

200

DUV-Projektionsbelichtungsanlage

201

Beleuchtungssystem

202

Retikelstage

203

Retikel

204

Wafer

205

Waferhalter

206

Projektionsoptik

207

Linse

208

Fassung

209

Objektivgehäuse

210

Projektionsstrahl

Mi

Spiegel

• 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 2020/173635 A1 [0015]
• DE 102008009600 A1 [0137, 0141]
• US 2006/0132747 A1 [0139]
• EP 1614008 B1 [0139]
• US 6573978 [0139]
• US 2018/0074303 A1 [0158]

Claims (17)

1. Verfahren zur Bestimmung eines Spektrums (2) einer Strahlung in einem Lithografiesystem, insbesondere in einer Projektionsbelichtungsanlage (100, 200), wonach die von einer Strahlungsquelle (3), insbesondere einer EUV-Strahlungsquelle (102), erzeugte Strahlung als Eingangsstrahlung (4) auf eine Zielstruktur (5) geleitet wird, welche an einer Retikelebene (6) angeordnet ist, wonach eine von der Zielstruktur ausgehende Ausgangsstrahlung (7) zu einer Projektionsoptik (8) geleitet wird, und von dort in eine Waferebene (9) projiziert wird, und wonach mittels eines Detektors (10) eine winkelaufgelöste Intensitätsverteilung (16) der Ausgangsstrahlung (7) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsstrahlung (4) an einem optischen Gitter (11) gebeugt wird, welches als Zielstruktur (5) an der Retikelebene (6) angeordnet wird, wonach das optische Gitter (11) zur Bestimmung des Spektrums (2) gegenüber der Retikelebene (9) derart um einen Verkippungswinkel (19) verkippt wird, dass annähernd ausschließlich Beugungsstrahlung (12) einer ersten Beugungsordnung der Ausgangsstrahlung (7) in eine Eintrittspupille (13) der Projektionsoptik (8) wenigstens annähernd vollständig eingeleitet wird, wobei eine Periode (14) des optischen Gitters (11) derart eingestellt wird, dass die Eintrittspupille (13) durch einen Beugungsfächer (15), welcher durch die Beugungsstrahlung (12) ausgebildet wird, wenigstens entlang eines Winkelbereichs größtmöglich ausgefüllt wird, wonach auf der Waferebene (9) mittels des Detektors (10) eine Intensitätsverteilung (16) entlang des Beugungsfächers (15) winkelaufgelöst gemessen wird, wonach ein relatives Spektrum (2) der Beugungsstrahlung (12) bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Gitter (11) an einer Retikelstage (21) angeordnet wird und verschoben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verkippungswinkel (19) des optischen Gitters (11) verändert wird, wobei jeweils unter verschiedenen Verkippungswinkeln (19) wenigstens ein Beugungsfächer (15) detektiert wird und ein Spektrum (2) der Beugungsstrahlung (12) bestimmt wird, wonach eine relative winkelabhängige und wellenlängenabhängige Transmission der Projektionsoptik (8) bestimmt wird, wonach eine spektrale Apodisationsfunktion der Projektionsoptik (8) bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verkippungswinkel (19) dynamisch und/oder schrittweise und/oder annähernd kontinuierlich verändert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beugungsfächer (15) unter den verschiedenen Verkippungswinkeln (19) nicht überlappen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus gemessenen und/oder simulierten Daten des Spektrums (2) der Strahlung der Strahlungsquelle (3) und/oder der spektralen Transmission der Projektionsoptik (8) und/oder der optischen Eigenschaften der Zielstruktur (5), insbesondere einer Maske und/oder der spektralen Transmission eines Beleuchtungssystems (3a) der Projektionsbelichtungsanlage (100, 200) auf eine jeweils unbekannte Größe der vorgenannten Aufzählung geschlossen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Größen in einem zeitlichen Abstand mehrfach gemessen werden, um eine zeitliche Stabilität der Projektionsbelichtungsanlage (8) zu bestimmen.
8. Vorrichtung (1) zur Bestimmung eines Spektrums (2) einer Strahlung in einem Lithografiesystem, insbesondere in einer Projektionsbelichtungsanlage (100, 200), wobei eine von einer Strahlungsquelle (3), insbesondere einer EUV-Strahlungsquelle (102), erzeugte Strahlung als Eingangsstrahlung (4) auf eine Zielstruktur (5) ausgerichtet ist, welche an einer Retikelebene (6) angeordnet ist, und eine von der Zielstruktur (5) ausgehende Ausgangsstrahlung (7) durch eine Projektionsoptik (8) auf einen in einer Waferebene (9) angeordneten winkelauflösenden Detektor (10) projiziert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein optisches Gitter (11) aufweist, welches wenigstens einen Teil der Zielstruktur (5) bildet, und derart gegenüber der Retikelebene (6) verkippt ist, dass eine Beugungsstrahlung (12) einer ersten Beugungsordnung der Ausgangsstrahlung (7) in eine Eintrittspupille (13) der Projektionsoptik (8) wenigstens annähernd vollständig eingeleitet ist, wobei eine Periode (14) des optischen Gitters (11) derart ausgebildet ist, dass die Eintrittspupille (13) der Projektionsoptik (8) durch einen Beugungsfächer (15), welcher durch die Beugungsstrahlung (12) ausgebildet ist, wenigstens entlang eines Winkels größtmöglich ausgefüllt ist und wobei der Beugungsfächer (15) auf den Detektor (10) projiziert ist, und wobei der Detektor (10) eingerichtet ist, eine Intensitätsverteilung (16) entlang des Beugungsfächers (15) winkelaufgelöst zu messen und wobei eine Einrichtung (17) vorgesehen ist, um aus der Intensitätsverteilung (16) ein relatives Spektrum (2) der Beugungsstrahlung (12) zu bestimmen.
9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verkippungseinrichtung (18) vorgesehen ist, um einen Verkippungswinkel (19) des optischen Gitters (11) einzustellen.
10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkippungseinrichtung (18) wenigstens einen Keil (20) aufweist, welcher einen definierten Keilwinkel aufweist und welcher zwischen einer Retikelstage (21) und dem optischen Gitter (11) angeordnet ist.
11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkippungseinrichtung (18) eingerichtet ist, um den Verkippungswinkel (19) des optischen Gitters (11) dynamisch und/oder schrittweise und/oder kontinuierlich zu verändern.
12. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Gitter (11) und/oder weitere optische Gitter (11) auf einem Gittergrundkörper (22) ausgebildet sind, wobei die optischen Gitter (11) unterschiedliche oder gleiche Perioden (14) und/oder unterschiedliche oder gleiche Ausrichtungen aufweisen.
13. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Gitter (11) in Transmissionskonfiguration und/oder in Reflexionskonfiguration ausgebildet ist.
14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verkippungswinkel (19) des optischen Gitters (11) zwischen 10° und 20°, insbesondere zwischen 15° und 17°, besonders bevorzugt 16°, beträgt und die Periode (14) des optischen Gitters (11) zwischen 20 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 22 nm und 26 nm, besonders bevorzugt 24 nm beträgt.
15. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn das Programm auf einer Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14 ausgeführt wird.
16. Lithografiesystem, insbesondere Projektionsbelichtungsanlage (100, 200) für die Mikrolithografie, mit einem Beleuchtungssystem (3a, 101, 201), das eine Strahlungsquelle (3, 102), eine Beleuchtungsoptik (103) und eine Projektionsoptik (8, 109, 206) aufweist, wobei die Beleuchtungsoptik (103) und/oder die Projektionsoptik (8, 109, 206) wenigstens ein optisches Element (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) aufweist, wobei das Spektrum (2) einer Strahlung in dem Lithografiesystem mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 bestimmt wird und/oder mittels einer Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14 bestimmt ist.
17. Lithografiesystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine wellenlängenabhängige Transmission wenigstens der Projektionsoptik (8, 109, 206) und/oder des Beleuchtungssystems (3a, 101, 201) und/oder wenigstens eine wellenlängenabhängige optische Eigenschaft eines Retikels (107) bzw. einer Maske oder der Strahlungsquelle (3, 102) wenigstens teilweise mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 bestimmt wird und/oder mittels einer Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14 bestimmt ist.

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