DE102022204580A1 - METHOD OF MAKING OR OPERATION OF A MIRROR IN A LITHOGRAPHY PLANT - Google Patents
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Abstract
Es wird offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Spiegels (M3) zur Verwendung in einer Lithographieanlage (1) und/oder zum Betreiben eines Spiegels (M3) in einer Lithographieanlage (1), wobei der Spiegel (M3) ein erstes Material (G200) mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten (α300), welcher einen Nulldurchgang (304, 304') aufweist, und zweites Material (G202) mit einem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten (α302), welcher keinen Nulldurchgang aufweist, umfasst, mit insbesondere den folgenden Schritten:Ändern (S608) eines oder mehrerer der Folgenden in Abhängigkeit eines simulierten Wellenfrontfehlers:(i) einer Materialzusammensetzung ersten und/oder zweiten Materials (G200, G202) zur Anpassung des ersten und/oder zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten (α300, α302),(ii) einer Vorheiztemperatur des Spiegels (M3), und/oder(iii) einer Vorlauftemperatur eines Kühlmittels, mit welchem der Spiegel (M3) gekühlt wird; undHerstellen (S610) des Spiegels (M3) mit der geänderten Materialzusammensetzung und/oder Betreiben des Spiegels (M3) mit der geänderten Vorheiztemperatur und/oder geänderten Vorlauftemperatur in dem Belichtungsbetrieb (306, 306').A method is disclosed for producing a mirror (M3) for use in a lithography system (1) and/or for operating a mirror (M3) in a lithography system (1), the mirror (M3) having a first material (G200). a first thermal expansion coefficient (α300) which has a zero crossing (304, 304'), and second material (G202) with a second thermal expansion coefficient (α302) which has no zero crossing, with in particular the following steps: Changing (S608) a or several of the following depending on a simulated wavefront error: (i) a material composition of the first and/or second material (G200, G202) to adapt the first and/or second thermal expansion coefficient (α300, α302),(ii) a preheating temperature of the mirror (M3 ), and/or(iii) a flow temperature of a coolant with which the mirror (M3) is cooled; andmanufacturing (S610) the mirror (M3) with the changed material composition and/or operating the mirror (M3) with the changed preheating temperature and/or changed advance temperature in the exposure mode (306, 306').
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Spiegels zur Verwendung in einer Lithographieanlage und/oder zum Betreiben eines Spiegels in einer Lithographieanlage.The present invention relates to a method for producing a mirror for use in a lithography system and/or for operating a mirror in a lithography system.
Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.Microlithography is used to produce microstructured components such as integrated circuits. The microlithography process is carried out using a lithography system which has an illumination system and a projection system. The image of a mask (reticle) illuminated by the illumination system is projected by the projection system onto a substrate coated with a light-sensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection system, for example a silicon wafer, in order to place the mask structure on the light-sensitive coating of the substrate transferred to.
Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Da die meisten Materialien Licht dieser Wellenlänge absorbieren, müssen bei solchen EUV-Lithographieanlagen reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.Driven by the striving for ever smaller structures in the manufacture of integrated circuits, EUV lithography systems are currently being developed which use light with a wavelength in the range from 0.1 nm to 30 nm, in particular 13.5 nm. Since most materials absorb light of this wavelength, reflective optics, ie mirrors, must be used in such EUV lithography systems instead of—as before—refractive optics, ie lenses.
Gleichwohl absorbieren auch Spiegel einen nicht unerheblichen Anteil des einfallenden EUV-Lichts, je nach Einfallswinkel beispielsweise 30%. Dies führt zu einer entsprechenden Erwärmung der Spiegel. Damit geht eine thermale Deformation der Spiegel einher.Nevertheless, mirrors also absorb a not inconsiderable proportion of the incident EUV light, for example 30% depending on the angle of incidence. This leads to a corresponding heating of the mirrors. This is accompanied by a thermal deformation of the mirrors.
Diese wiederum führt regelmäßig zu Wellenfrontfehlern auf dem belichteten Substrat. Entsprechend ist es im Stand der Technik bekannt, Maßnahmen zu ergreifen, welche derartige thermale Deformationen minimieren.This in turn regularly leads to wavefront errors on the exposed substrate. Accordingly, it is known in the prior art to take measures that minimize such thermal deformations.
Eine solche Maßnahme besteht darin, insbesondere ungekühlte Spiegel aus einem Material mit einem sehr niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu fertigen. Als Beispiele für solche Materialien sind Glas, Keramiken oder Metalllegierungen bekannt. Insbesondere ist unter dem Markennamen „ULE“ (Ultra-Low Expansion Glass) ein Titansilikatglas der Firma Corning bekannt. Ein weiteres Beispiel ist SiSiC, bei dem es sich um einen Siliziumcarbid-Werkstoff, also eine Keramik, handelt. Ferner ist die Nickel-Eisen-Legierung „Invar“ aus dem Stand der Technik bekannt, die zu 64 % aus Eisen und zu 36 % aus Nickel besteht.One such measure consists in manufacturing uncooled mirrors, in particular, from a material with a very low coefficient of thermal expansion. Glass, ceramics or metal alloys are known as examples of such materials. In particular, a titanium silicate glass from the Corning company is known under the brand name “ULE” (Ultra-Low Expansion Glass). Another example is SiSiC, which is a silicon carbide material, i.e. a ceramic. Furthermore, the nickel-iron alloy "Invar" is known from the prior art, which consists of 64% iron and 36% nickel.
Die vorgenannten Materialien (im Weiteren auch „erstes Material“) besitzen einen temperaturabhängigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der so ausgelegt ist, dass er bei der voraussichtlichen Betriebstemperatur, also derjenigen Temperatur, bei welcher das Material eingesetzt wird, kleinstmöglich ist. Dadurch können relative Längenänderungen bei der Betriebstemperatur auf ein Minimum reduziert werden.The aforementioned materials (hereinafter also “first material”) have a temperature-dependent coefficient of thermal expansion that is designed in such a way that it is as small as possible at the expected operating temperature, i.e. the temperature at which the material is used. As a result, relative changes in length at the operating temperature can be reduced to a minimum.
Allerdings umfassen die Spiegel in Lithographieanlagen auch Bauteile aus anderen Materialien (im Weiteren auch „zweites Material“). Dies gilt beispielsweise für Buchsen, Kleberspots oder die optische Beschichtung, welche die optisch wirksame Fläche („Optical Footprint“) aufweist. Diese Materialien dehnen sich linear aus und tragen zu einem nicht vernachlässigbaren Beitrag zur Deformation des Spiegels, insbesondere zur Deformation von dessen optisch wirksamer Fläche, bei.However, the mirrors in lithography systems also include components made of other materials (hereinafter also “second material”). This applies, for example, to sockets, adhesive spots or the optical coating, which has the optically effective area ("optical footprint"). These materials expand linearly and make a non-negligible contribution to the deformation of the mirror, in particular to the deformation of its optically effective surface.
Des Weiteren ist es bekannt, Spiegel vor dem eigentlichen Belichtungsbetrieb vorzuheizen. Dies hat den Effekt, dass sich der Spiegel während der eigentlichen Belichtung (beispielsweise mit einem Di- oder Quadrupol) nur mehr unwesentlich verformt. Auch durch diese Maßnahme kann einer Änderung der thermalen Deformation des Spiegels in zeitlicher Hinsicht entgegengewirkt werden.Furthermore, it is known to preheat mirrors before the actual exposure operation. This has the effect that the mirror only deforms insignificantly during the actual exposure (e.g. with a dipole or quadrupole). A change in the thermal deformation of the mirror over time can also be counteracted by this measure.
Schließlich sind gekühlte Spiegel bekannt. Bei diesen wird insbesondere das Spiegelsubstrat mithilfe eines Kühlmittels, beispielsweise Wasser, gekühlt. Bei dieser Lösung wird also die Wärme abgeführt, so dass sie gar nicht erst eine Wärmeausdehnung des Spiegelsubstrats bewirken kann.Finally, cooled mirrors are known. In these, the mirror substrate in particular is cooled using a coolant, for example water. With this solution, the heat is dissipated so that it cannot even bring about a thermal expansion of the mirror substrate.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten Ansatz bereitzustellen.Against this background, it is an object of the present invention to provide an improved approach.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Spiegels zur Verwendung in einer Lithographieanlage und/oder zum Betreiben eines Spiegels in einer Lithographieanlage bereitgestellt. Der Spiegel weist ein erstes Material mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten, welcher einen Nulldurchgang aufweist, auf. Ferner weist der Spiegel ein zweites Material mit einem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, welcher keinen Nulldurchgang aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- a) Simulieren einer Temperaturverteilung auf dem Spiegel in einem Belichtungsbetrieb der Lithographieanlage;
- b) Simulieren einer Deformation des Spiegels in Abhängigkeit der simulierten Temperaturverteilung sowie des ersten und zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten;
- c) Simulieren eines Wellenfrontfehlers in Abhängigkeit der simulierten Deformation;
- d) Ändern eines oder mehrerer der Folgenden in Abhängigkeit des simulierten Wellenfrontfehlers:
- (i) einer Materialzusammensetzung des ersten und/oder zweiten Materials zur Anpassung des ersten und/oder zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten,
- (ii) einer Vorheiztemperatur des Spiegels, und/oder
- (iii) einer Vorlauftemperatur eines Kühlmittels, mit welchem der Spiegel gekühlt wird; und
- e) Herstellen des Spiegels mit der geänderten Materialzusammensetzung und/oder Betreiben des Spiegels mit der geänderten Vorheiztemperatur und/oder geänderten Vorlauftemperatur in dem Belichtungsbetrieb.
- a) simulating a temperature distribution on the mirror in an exposure operation of the lithography system;
- b) simulating a deformation of the mirror as a function of the simulated temperature distribution and the first and second coefficients of thermal expansion;
- c) simulating a wavefront error depending on the simulated deformation;
- d) changing one or more of the following depending on the simulated wavefront error:
- (i) a material composition of the first and/or second material to adjust the first and/or second coefficient of thermal expansion,
- (ii) a preheat temperature of the mirror, and/or
- (iii) an inlet temperature of a coolant with which the mirror is cooled; and
- e) producing the mirror with the changed material composition and/or operating the mirror with the changed preheating temperature and/or changed flow temperature in the exposure mode.
Eine Erkenntnis des Erfinders besteht darin, dass Beiträge des zweiten Materials zu der Oberflächendeformation des Spiegels und damit zu dem Wellenfrontfehler nicht oder kaum reduzierbar sind. Eine Änderung des zweiten Materials, beispielsweise der Spiegelbeschichtung, ist ein vergleichsweise großer Eingriff in die Architektur des Spiegels und sollte vorzugsweise vermieden werden. Gleichzeitig kann aber bereits allein die Ausdehnung der optischen Beschichtung, insbesondere bei einem wassergekühlten Spiegel, dazu führen, dass die Oberflächendeformation die Spezifikation überschreitet. Ein weiteres Problem in diesem Zusammenhang besteht darin, dass Materialparameter, beispielsweise der optischen Beschichtung, oftmals nur unzureichend bekannt sind. Die Deformationsbeiträge der optischen Beschichtung können insbesondere bei räumlich konzentrierten, hohen Leistungsspitzen auf der optisch wirksamen Fläche zutage treten.One finding of the inventor is that contributions of the second material to the surface deformation of the mirror and thus to the wavefront error cannot be reduced or can hardly be reduced. A change in the second material, for example the mirror coating, is a comparatively large intervention in the architecture of the mirror and should preferably be avoided. At the same time, the expansion of the optical coating alone, especially in the case of a water-cooled mirror, can lead to the surface deformation exceeding the specification. A further problem in this context is that material parameters, for example the optical coating, are often only insufficiently known. The deformation contributions of the optical coating can become apparent in particular in the case of spatially concentrated, high power peaks on the optically effective surface.
Eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht daher darin, Beiträge des zweiten Materials zur Wärmeausdehnung und damit zum Wellenfrontfehler zu kompensieren. Dies kann auf unterschiedliche Weise geschehen. Gemeinsam ist den Ansätzen, dass zunächst eine Simulation der Temperaturverteilung auf dem Spiegel, der Deformation des Spiegels und schließlich des aus der Deformation resultierenden Wellenfrontfehlers erfolgt. In Abhängigkeit dieser Simulation wird dann beispielsweise die Materialzusammensetzung des ersten oder des zweiten Materials angepasst. Dies mit dem Ziel, den ersten und/oder zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten zu verändern.One idea on which the present invention is based is therefore to compensate for the contributions of the second material to thermal expansion and thus to the wavefront error. This can be done in different ways. What the approaches have in common is that the temperature distribution on the mirror, the deformation of the mirror and finally the wavefront error resulting from the deformation are first simulated. Depending on this simulation, the material composition of the first or the second material is then adapted, for example. This with the aim of changing the first and/or second coefficient of thermal expansion.
In bevorzugten Ausführungsformen wird ausschließlich die Materialzusammensetzung des ersten Materials angepasst und nicht die des zweiten. Die Anpassung der Materialzusammensetzung umfasst insbesondere eine Änderung der chemischen Zusammensetzung des Materials. Zusätzlich könnte eine Geometrie des Materials, beispielsweise durch das Vorsehen von Bohrungen etc., angepasst werden, um auf die Wärmeausdehnung Einfluss zu nehmen. Beispielsweise kann bei einem ersten Material, welches mit Titanoxid dotiertes Siliziumoxid umfasst, der Anteil des Titanoxids erhöht oder verringert werden. Die Änderung der Materialzusammensetzung führt insbesondere dazu, dass sich der Nulldurchgang verschiebt. Mit „Nulldurchgang“ ist die Temperatur gemeint, bei welcher der erste Wärmeausdehnungskoeffizient Null beträgt (Engl.: Zero-Crossing Temperature - ZCT). Durch eine geeignete Wahl des Nulldurchgangs kann der Beitrag des ersten Materials zur Oberflächendeformation des Spiegels und damit zum Wellenfrontfehler so angepasst werden, dass er den entsprechenden Beitrag des zweiten Materials möglichst gut kompensiert.In preferred embodiments, only the material composition of the first material is adjusted and not that of the second. The adaptation of the material composition includes in particular a change in the chemical composition of the material. In addition, the geometry of the material could be adjusted, for example by providing bores etc., in order to influence the thermal expansion. For example, in the case of a first material which comprises silicon oxide doped with titanium oxide, the proportion of titanium oxide can be increased or decreased. The change in the material composition leads in particular to a shift in the zero crossing. "Zero crossing" means the temperature at which the first coefficient of thermal expansion is zero (Zero-Crossing Temperature - ZCT). Through a suitable choice of the zero crossing, the contribution of the first material to the surface deformation of the mirror and thus to the wavefront error can be adjusted in such a way that it compensates the corresponding contribution of the second material as well as possible.
In anderen Ausführungsformen wird die Vorheiztemperatur des Spiegels oder eine Vorlauftemperatur eines Kühlmittels, mit welchem der Spiegel gekühlt wird, in Abhängigkeit des simulierten Wellenfrontfehlers geändert.In other embodiments, the preheating temperature of the mirror or a pre-flow temperature of a coolant with which the mirror is cooled is changed depending on the simulated wavefront error.
Die Vorheiztemperatur des Spiegels kann insbesondere durch ein oder mehrere Heizstrahler, welche insbesondere mit Infrarotlicht die optisch wirksame Fläche beheizen, eingestellt werden. Die „Vorheiztemperatur“ bezieht sich insbesondere auf eine Temperatur des Spiegels unmittelbar vor dem Belichtungsvorgang. The preheating temperature of the mirror can be set in particular by one or more radiant heaters, which heat the optically effective surface in particular with infrared light. The “preheating temperature” specifically refers to a temperature of the mirror just before the exposure process.
Der Belichtungsvorgang beziehungsweise Belichtungsbetrieb meint vorliegend allgemein, d.h. ohne dass ein Bezug zu einem möglichen Vorheizen vorausgesetzt wird, den Zustand der Lithographieanlage, in welchem Arbeits- beziehungsweise Nutzlicht auf den zu belichtenden Wafer fällt. Der Belichtungsbetrieb kann insbesondere mehrere „Steps“ in einem Stepper-Betrieb der Lithographieanlage umfassen. Der Belichtungsbetrieb endet (vorübergehend), wenn der vollständig belichtete Wafer (oder eine Mehrzahl derselben) entnommen wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass der Wafer, welcher auf einem Wafertisch unter dem Projektionsobjektiv angeordnet ist, herausgefahren wird. Anschließend (auch dieser Zeitraum gehört nicht mehr zu dem Belichtungsvorgang) wird ein neuer Wafer (oder mehrere neue Wafer) auf dem Wafertisch unterhalb des Projektionsobjektivs angeordnet.In the present case, the exposure process or exposure operation generally means, i.e. without assuming a reference to possible preheating, the state of the lithography system in which working or useful light falls on the wafer to be exposed. The exposure mode can in particular include a number of “steps” in a stepper mode of the lithography system. The exposure operation ends (temporarily) when the fully exposed wafer (or a plurality thereof) is removed. This can be done, for example, by moving out the wafer, which is arranged on a wafer table below the projection objective. Subsequently (this period of time also no longer belongs to the exposure process), a new wafer (or several new wafers) is arranged on the wafer table below the projection lens.
Die „Vorlauftemperatur“ meint die initiale Temperatur (d.h., vor dem Kühlvorgang) eines Kühlfluids, insbesondere einer Flüssigkeit oder eines Gases, welches zur Spiegelkühlung eingesetzt wird. Der „Vorlauf‟ meint den Abschnitt des Kühlmittels, welcher sich strömungstechnisch vor dem Spiegel befindet. Als Kühlmittel kommt insbesondere Wasser in Betracht. Die Vorlauftemperatur kann beispielsweise zwischen 15 und 60 Grad Celsius betragen.The "supply temperature" means the initial temperature (ie before the cooling process) of a cooling fluid, in particular a liquid or a gas, which is used for mirror cooling. The "forward" means the section of the coolant that is in front of the mirror in terms of flow located. Water, in particular, comes into consideration as a coolant. The flow temperature can be between 15 and 60 degrees Celsius, for example.
Indem die Vorheiztemperatur oder die Vorlauftemperatur verändert wird, wird die mittlere Temperatur des ersten und/oder zweiten Materials verändert. Aufgrund der Tatsache, dass sich die Wärmeausdehnungskoeffizienten des ersten und zweiten Materials unterschiedlich in Abhängigkeit der Temperatur verhalten, können sich auch durch diese Maßnahmen die jeweiligen Beiträge des ersten und zweiten Materials zur Oberflächendeformation des Spiegels und damit zu dem Wellenfrontfehler so eingestellt werden, dass sich diese kompensieren.By changing the preheating temperature or the flow temperature, the mean temperature of the first and/or second material is changed. Due to the fact that the coefficients of thermal expansion of the first and second material behave differently depending on the temperature, these measures can also be used to adjust the respective contributions of the first and second material to the surface deformation of the mirror and thus to the wavefront error in such a way that these compensate.
Die vorgenannten Maßnahmen können miteinander kombiniert werden, um den Wellenfrontfehler möglichst klein zu halten. The aforementioned measures can be combined with one another in order to keep the wavefront error as small as possible.
In Ausführungsformen kann es sich bei dem Spiegel um ein anderes optisches Element, beispielsweise eine Linse, ein optisches Gitter oder eine Lambda-Platte handeln. Solche Linsen können beispielsweise in DUV-Lithographieanlagen eingesetzt werden.In embodiments, the mirror can be another optical element, such as a lens, an optical grating, or a lambda plate. Such lenses can be used in DUV lithography systems, for example.
Der erste Wärmeausdehnungskoeffizient kann eine lineare oder im Wesentlichen lineare Abhängigkeit zur Temperatur aufweisen. Der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient kann temperaturunabhängig oder im Wesentlichen temperaturunabhängig sein.The first coefficient of thermal expansion may have a linear or substantially linear dependence on temperature. The second coefficient of thermal expansion may be temperature independent or substantially temperature independent.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Ändern der Materialzusammensetzung der Vorheiztemperatur und/oder der Vorlauftemperatur gemäß Schritt d) derart beschaffen, dass eine Summe aus einer relativen Längenänderung des ersten Materials und einer relativen Längenänderung des zweiten Materials im Belichtungsbetrieb reduziert ist.According to one embodiment, changing the material composition of the preheating temperature and/or the flow temperature according to step d) is such that a sum of a relative change in length of the first material and a relative change in length of the second material during exposure operation is reduced.
Die relative Längenänderung wird üblicherweise als Verhältnis der Längenänderung (ΔL) zur Gesamtlänge (L) ausgedrückt. Die „Reduzierung“ bezieht sich hier auf einen Zustand vor Schritt d) als Bezugs- bzw. Vergleichspunkt, also etwa auf einen Zustand in dem Simulationsmodell des Spiegels. Das Ändern gemäß Schritt d) kann zunächst eine Änderung in dem Simulationsmodell bedeuten. Dieses Simulationsmodell kann dann wiederum die Schritte a) bis d) (auch wiederholt) durchlaufen, um festzustellen, ob mit der Änderung (tatsächlich) eine Reduzierung des Wellenfrontfehlers einhergeht. Alternativ wird der Spiegel mit der geänderten Materialzusammensetzung hergestellt und/oder in Betrieb genommen.Relative length change is commonly expressed as the ratio of length change (ΔL) to total length (L). The "reduction" refers here to a state before step d) as a reference or comparison point, ie to a state in the simulation model of the mirror. The change according to step d) can initially mean a change in the simulation model. This simulation model can then in turn run through steps a) to d) (also repeatedly) in order to determine whether the change is (actually) accompanied by a reduction in the wavefront error. Alternatively, the mirror is manufactured and/or put into operation with the modified material composition.
Die relative Längenänderung des ersten und/oder zweiten Materials bezieht sich vorliegend auf zumindest einen Punkt innerhalb des jeweiligen Materials oder eine Achse (entlang derer die Längenänderung betrachtet wird), die sowohl das erste als auch das zweite Material schneidet, und zwar das zweite Material insbesondere in einem Bereich, in dem die optisch wirksame Fläche des Spiegels liegt. Insbesondere kann die Achse senkrecht zu der Fläche orientiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Längenänderung in einer Ebene betrachtet werden, insbesondere in der Ebene der Beschichtung bzw. optisch wirksamen Fläche. Denn die Ausdehnung der Beschichtung in ihrer Haupterstreckungsebene x, y kann zu einem bimetallartigen Verbiegen des Gesamtkörpers (Spiegel) führen.The relative change in length of the first and/or second material here refers to at least one point within the respective material or an axis (along which the change in length is viewed) that intersects both the first and the second material, namely the second material in particular in an area in which the optically effective surface of the mirror is located. In particular, the axis can be oriented perpendicular to the surface. Alternatively or additionally, a change in length in one plane can be considered, in particular in the plane of the coating or optically effective surface. This is because the expansion of the coating in its main extension plane x, y can lead to a bimetal-like bending of the entire body (mirror).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die relativen Längenänderungen des ersten und zweiten Materials ein entgegengesetztes Vorzeichen auf.According to a further embodiment, the relative changes in length of the first and second material have opposite signs.
Dadurch kompensieren sich die relativen Längenänderungen des ersten und zweiten Materials vorteilhaft, so dass deren Summe kleiner ist als die Summe des Absolutbetrags der Längenänderung des ersten Materials und des Absolutbetrags der relativen Längenänderung des zweiten Materials.As a result, the relative changes in length of the first and second material advantageously compensate each other, so that their sum is smaller than the sum of the absolute value of the change in length of the first material and the absolute value of the relative change in length of the second material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Ändern der Materialzusammensetzung, der Vorheiztemperatur und/oder der Vorlauftemperatur gemäß Schritt d) derart beschaffen, dass der erste Wärmeausdehnungskoeffizient über den gesamten Belichtungsbetrieb negativ ist.According to a further embodiment, the changing of the material composition, the preheating temperature and/or the flow temperature according to step d) is such that the first coefficient of thermal expansion is negative over the entire exposure operation.
Dadurch ergibt sich eine günstige Kompensation der relativen Längenänderungen des ersten und zweiten Materials.This results in favorable compensation for the relative changes in length of the first and second material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Summe aus dem ersten und zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem dem Belichtungsbetrieb entsprechenden Temperaturbereich einen Nulldurchgang aufweist.According to a further embodiment, it is provided that the sum of the first and second thermal expansion coefficients has a zero crossing in a temperature range corresponding to the exposure mode.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in dem Belichtungsbetrieb der Lithographieanlage folgende Schritte ausgeführt:
- aa) Erfassen von Messdaten, insbesondere eines Wellenfrontfehlers; und
- bb) Ändern eines oder mehrerer der Folgenden in Abhängigkeit der erfassten Messdaten:
- (i) einer Vorheiztemperatur des Spiegels, und/oder
- (ii) einer Vorlauftemperatur eines Kühlmittels, mit welcher der Spiegel gekühlt wird;
- aa) acquisition of measurement data, in particular a wavefront error; and
- bb) Changing one or more of the following depending on the recorded measurement data:
- (i) a preheat temperature of the mirror, and/or
- (ii) an inlet temperature of a coolant with which the mirror is cooled;
Dieser Ausführungsform liegt die Idee zugrunde, auch im laufenden Betrieb der Lithographieanlage, d. h. im Belichtungsbetrieb, die Vorheiztemperatur und/oder die Vorlauftemperatur so zu steuern, dass sich die Wärmeausdehnungsbeiträge des ersten und zweiten Materials kompensieren. Dies geschieht in Abhängigkeit von Messdaten. Diese umfassen insbesondere den Wellenfrontfehler. Daneben können die Messdaten auch beispielsweise eine Ist-Temperatur einer Spiegeloberfläche, insbesondere der optisch wirksamen Fläche, einen Partialdruck innerhalb der Vakuumkammer der Lithographieanlage, in welcher der Spiegel untergebracht ist, oder ein Belichtungsmuster oder einen damit in Zusammenhang stehenden Wert umfassen. Umfasst das Belichtungsmuster beispielsweise einen Quadrupol anstelle eines Dipols, spricht dies für einen höheren Energieeintrag in den Spiegel, so dass ein Gegensteuern gegen eine potenzielle Oberflächendeformation mit Hilfe der geänderten Vorheiztemperatur oder geänderten Vorlauftemperatur angezeigt sein kann.This embodiment is based on the idea, even during operation of the lithography system, i. H. in exposure mode, to control the preheating temperature and/or the flow temperature in such a way that the thermal expansion contributions of the first and second material compensate each other. This happens depending on measurement data. These include, in particular, the wavefront error. In addition, the measurement data can also include, for example, an actual temperature of a mirror surface, in particular the optically effective area, a partial pressure within the vacuum chamber of the lithography system in which the mirror is housed, or an exposure pattern or a value associated therewith. For example, if the exposure pattern includes a quadrupole instead of a dipole, this speaks for a higher energy input into the mirror, so that countermeasures against a potential surface deformation with the help of the changed preheating temperature or changed flow temperature can be indicated.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Schritte a) bis d) und/oder aa) und bb) wiederholt, bis der simulierte oder erfasste Wellenfrontfehler einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet.According to a further embodiment, steps a) to d) and/or aa) and bb) are repeated until the simulated or detected wavefront error falls below a predetermined threshold value.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erste Material Glas, eine Keramik und/oder eine Metalllegierung auf. In Betracht kommen insbesondere ULE, SiSiC oder Invar. Vorzugsweise ist das erste Material als Spiegelsubstrat ausgebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zweite Material als eine Spiegelbeschichtung ausgebildet. Die Spiegelbeschichtung ist vorzugsweise auf dem Spiegelsubstrat angeordnet.According to a further embodiment, the first material has glass, a ceramic and/or a metal alloy. In particular, ULE, SiSiC or Invar come into consideration. The first material is preferably in the form of a mirror substrate. According to a further embodiment, the second material is designed as a mirror coating. The mirror coating is preferably arranged on the mirror substrate.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt der Nulldurchgang in einem Temperaturbereich zwischen 15 und 50 Grad Celsius.According to a further embodiment, the zero crossing is in a temperature range between 15 and 50 degrees Celsius.
Dies entspricht einem typischen Wert im Lithographiebereich.This corresponds to a typical value in the field of lithography.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Spiegel zur Verwendung in einem Projektionsobjektiv der Lithographieanlage bestimmt. Alternativ oder zusätzlich wird er dort verwendet.According to a further embodiment, the mirror is intended for use in a projection objective of the lithography system. Alternatively or additionally, it is used there.
Gemäß eines zweiten Aspekts wird bereitgestellt ein Verfahren zum Betreiben eines Spiegels in einer Lithographieanlage in einem Belichtungsbetrieb, wobei der Spiegel ein erstes Material mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten, welcher einen Nulldurchgang aufweist, und zweites Material umfasst, mit einem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten, welcher keinen Nulldurchgang aufweist, mit den folgenden Schritten:
- aa) Erfassen von Messdaten, insbesondere eines Wellenfrontfehlers; und
- bb) Ändern eines oder mehrerer der Folgenden in Abhängigkeit der erfassten Messdaten:
- (i) einer Vorheiztemperatur des Spiegels, und/oder
- (ii) einer Vorlauftemperatur, mit welcher der Spiegel gekühlt wird;
- aa) acquisition of measurement data, in particular a wavefront error; and
- bb) Changing one or more of the following depending on the recorded measurement data:
- (i) a preheat temperature of the mirror, and/or
- (ii) a flow temperature with which the mirror is cooled;
Die Lithographieanlage ist insbesondere eine EUV- oder DUV-Lithographieanlage. EUV steht für „Extreme Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Die Projektionsbelichtungsanlage kann auch eine DUV-Lithographieanlage sein. DUV steht für „Deep Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.The lithography system is in particular an EUV or DUV lithography system. EUV stands for "Extreme Ultraviolet" and designates a working light wavelength between 0.1 nm and 30 nm. The projection exposure system can also be a DUV lithography system. DUV stands for "Deep Ultraviolet" and describes a working light wavelength between 30 nm and 250 nm.
„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist."A" is not necessarily to be understood as being limited to exactly one element. Rather, a plurality of elements, such as two, three or more, can also be provided. Any other count word used here should also not be understood to mean that there is a restriction to precisely the stated number of elements. Rather, numerical deviations upwards and downwards are possible, unless otherwise stated.
Die für den ersten Aspekt beschriebenen Vorteile und Merkmale gelten entsprechend für den zweiten Aspekt und umgekehrt.The advantages and features described for the first aspect apply correspondingly to the second aspect and vice versa.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.Further possible implementations of the invention also include combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. The person skilled in the art will also see individual aspects as improvements or add supplements to the respective basic form of the invention.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
-
1 zeigt einen schematischen Meridionalschnitt einer Projektionsbelichtungsanlage bzw. Lithographieanlage für die EUV-Projektionslithographie; -
2 zeigt einen Ausschnitt aus der Lithographieanlage gemäß1 im Bereich der Projektionsoptik; -
3 bis 5 zeigen jeweils in einem Diagramm die relative Längenänderung als Funktion der Temperatur; -
6 zeigt ein erstes Flussdiagramm; und -
7 zeigt ein zweites Flussdiagramm.
-
1 shows a schematic meridional section of a projection exposure system or lithography system for EUV projection lithography; -
2 shows a section of the lithography system according to FIG1 in the field of projection optics; -
3 until5 each show the relative change in length as a function of temperature in a diagram; -
6 shows a first flow chart; and -
7 shows a second flowchart.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.Elements that are the same or have the same function have been provided with the same reference symbols in the figures, unless otherwise stated. Furthermore, it should be noted that the representations in the figures are not necessarily to scale.
Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9, insbesondere in einer Scanrichtung, verlagerbar.A reticle 7 arranged in the
In der
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.The projection exposure system 1 includes
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung y verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.A structure on the reticle 7 is imaged onto a light-sensitive layer of a
Bei der Lichtquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Lichtquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 16 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Engl.: Laser Produced Plasma, mit Hilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Engl.: Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Engl.: Free-Electron-Laser, FEL) handeln.The
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Lichtquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Engl.: Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Engl.: Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.The
Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Lichtquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.After the
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 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 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche auch als Feldfacetten bezeichnet werden können. Von diesen ersten Facetten 21 sind in der
Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.The
Wie beispielsweise aus der
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung y.The
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.The
Bei den zweiten Facetten 23 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
Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.The
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Engl.: Fly's Eye Integrator) bezeichnet.The illumination optics 4 thus forms a double-faceted system. This basic principle is also known as a honeycomb condenser (English: Fly's Eye Integrator).
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der zweite Facettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.The individual
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 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, Grazing Incidence Spiegel) umfassen.In another embodiment of the illumination optics 4 that is not shown, transmission optics can be arranged in the beam path between the
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.In a further embodiment of the illumination optics 4, the
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.The imaging of the
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.The
Bei dem in der
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 4, hochreflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without an axis of rotational symmetry. Alternatively, the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one axis of rotational symmetry of the reflection surface shape. Just like the mirrors of the illumination optics 4, the mirrors Mi can have highly reflective coatings for the
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung y zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung y kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.The
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung x, y auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab 6 bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab 6 bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.The
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung x, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.The
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung y, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.The
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung x, y, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.Other imaging scales are also possible. Image scales with the same sign and absolutely the same in the x and y directions x, y, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung x, y im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung x, y sind bekannt aus der
Jeweils eine der zweiten Facetten 23 ist genau einer der ersten Facetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der ersten Facetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die ersten Facetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten zweiten Facetten 23.In each case one of the
Die ersten Facetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten zweiten Facette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.The
Durch eine Anordnung der zweiten Facetten 23 kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der zweiten Facetten 23, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.The illumination of the entrance pupil of the
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.A likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 4 can be achieved by redistributing the illumination channels.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.Further aspects and details of the illumination of the
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.The
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des zweiten Facettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 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.The entrance pupil of the
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 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 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.The
Bei der in der
Der Spiegel M3 umfasst - jeweils im Schnitt gesehen - ein Spiegelsubstrat 200, auf dem eine Beschichtung 202 aufgebracht ist. Das Spiegelsubstrat 200 ist aus einem Material G200, wie beispielsweise einem Glas, insbesondere Titanoxiddotiertes Siliziumoxid, einer Keramik, insbesondere SiSiC, oder einer Metalllegierung, insbesondere Invar, gefertigt. Die Beschichtung 202 umfasst ein zweites Material G202, wie beispielsweise eine Multilayer-Schicht aus Molybdän und Silizium. Die Beschichtung 202 bildet die optisch wirksame Fläche (Optical Footprint) des Spiegels M3. Auf dieser trifft die Beleuchtungsstrahlung 16 (siehe auch
Der Spiegel M3 kann eine Kühleinrichtung aufweisen. Dazu kann das Spiegelsubstrat 200 beispielweise ein oder mehrere Kühlkanäle 204 umfassen. Das die Kühlkanäle 204 durchströmende Fluid, insbesondere Wasser, kühlt das Spiegelsubstrat 200 sowie die Beschichtung 202 und führt dabei die durch die Beleuchtungsstrahlung 16 eingetragene Wärme ab. Weiterhin zusätzlich oder alternativ kann die Lithographieanlage 1 eine in
Der Graph 300 weist eine Steigung α300 auf, welche dem Wärmeausdehnungskoeffizienten (vorliegend auch „erster Wärmeausdehnungskoeffizient“) des Spiegelsubstrats 200 entspricht. Wie
Der Graph 302 beschreibt die relative Längenänderung dL/L der Beschichtung 202 in Abhängigkeit der Temperatur T. Die relative Längenänderung bezieht sich hier ebenfalls auf die z-Richtung, wie vorstehend in Zusammenhang mit dem Graphen 300 erläutert. Der Graph 302 weist eine Steigung α302 auf, welche dem Wärmeausdehnungskoeffizienten (vorliegend auch „zweiter Wärmeausdehnungskoeffizient“) der Beschichtung 202 entspricht. Der Wärmeausdehnungskoeffizient α302 ist konstant, das heißt unabhängig von der Temperatur T und ohne Nulldurchgang.The
Weiterhin zeigt
In einem Schritt 600 wird ein Simulationsmodell der Lithographieanlage 1 beziehungsweise von Teilen derselben erstellt. Das Simulationsmodell umfasst insbesondere den Spiegel M3 mit seinem Spiegelsubstrat 200 und zugeordnetem Wärmeausdehnungskoeffizienten α300 sowie seiner Beschichtung 202 mit zugeordnetem Wärmeausdehnungskoeffizienten α302. Zu diesem Zeitpunkt kann eine entsprechende Lithographieanlage 1 mit dem Spiegel M3 bereits existieren, muss aber nicht.In a step 600, a simulation model of the lithography system 1 or of parts thereof is created. The simulation model includes, in particular, the mirror M3 with its
In einem Schritt S602 wird nun eine Temperaturverteilung auf dem Spiegel M3 in einem Belichtungsbetrieb 306 der Lithographieanlage 1 simuliert. Die Temperaturverteilung ist vielfältig beeinflusst. Beispielsweise hängt diese von der jeweiligen Beleuchtungssetting bzw. -muster ab. So führt beispielsweise ein Dipol zu einem anderen Wärmeeintrag als ein Quadrupol. Des Weiteren hängt die Temperaturverteilung davon ab, ob vor dem Belichtungsbetrieb der Spiegel M3 mit Hilfe der Heizeinrichtung 206 vorgeheizt wurde oder nicht. Genauso hängt die Temperaturverteilung davon ab, ob eine Kühleinrichtung 204 vorgesehen ist, und von der jeweiligen Vorlauftemperatur. Grundsätzlich kann das vorliegende Verfahren für Fälle ablaufen, in denen keine Heizeinrichtung 206 und auch keine Kühleinrichtung 204 oder auch nur eines davon oder beide vorgesehen sind. Die Temperaturverteilung kann beispielsweise in dem Simulationsmodell mit Hilfe einer Finite-Elemente-Methode simuliert werden.In a step S602, a temperature distribution on the mirror M3 in an
In dem Schritt S604 wird die Deformation des Spiegels M3 in Abhängigkeit der simulierten Temperaturverteilung sowie der Wärmeausdehnungskoeffizienten α300, α302 simuliert. Insbesondere kann die Deformation der optisch wirksamen Fläche simuliert werden. Neben den genannten Faktoren können für die Deformation des Spiegels noch weitere miteinbezogen werden. Zu den weiteren Faktoren gehören beispielsweise eine Steifigkeit des Spiegelsubstrats 200 sowie der Beschichtung 202.In step S604, the deformation of the mirror M3 is simulated as a function of the simulated temperature distribution and the thermal expansion coefficients α 300 , α 302 . In particular, the deformation of the optically effective surface can be simulated. In addition to the factors mentioned, other factors can also be included for the deformation of the mirror. The other factors include, for example, a rigidity of the
In einem weiteren Schritt S608 wird ein Wellenfrontfehler simuliert, insbesondere berechnet. Dies geschieht in Abhängigkeit der simulierten Deformation. Beispielsweise kann der Wellenfrontfehler als die Abweichung eines RMS (Route Mean Square)-Werts einer simulierten Wellenfront von dem RMS-Wert einer Soll-Wellenfront ermittelt werden.In a further step S608, a wavefront error is simulated, in particular calculated. This happens depending on the simulated deformation. For example, the wavefront error can be determined as the deviation of an RMS (Route Mean Square) value of a simulated wavefront from the RMS value of a target wavefront.
In dem Schritt S608 können in Abhängigkeit des simulierten Wellenfrontfehlers insbesondere drei verschiedene Änderungen an dem Simulationsmodell vorgenommen werden, was durch die Rückführung 610 in
Zurückkehrend zu Schritt S608 wird dort im Falle einer Rückführung 610 eine Änderung einer (simulierten) Materialzusammensetzung des ersten und/oder zweiten Materials G200, G202 ermittelt. Dies mit dem Ziel, den ersten und/oder zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten α300, α302 anzupassen, um dadurch den Wellenfrontfehler zu reduzieren.Returning to step S608, a change in a (simulated) material composition of the first and/or second material G 200 , G 202 is determined there in the event of a return 610 . This is with the aim of adjusting the first and/or second coefficient of thermal expansion α 300 , α 302 in order to thereby reduce the wavefront error.
Alternativ oder zusätzlich kann in dem Simulationsmodell die Vorheiztemperatur des Spiegels M300 mit Hilfe der (simulierten) Heizeinrichtung 206 verändert werden.Alternatively or additionally, the preheating temperature of the mirror M 300 can be changed in the simulation model with the aid of the (simulated)
Weiterhin alternativ oder zusätzlich kann die Vorlauftemperatur, mit welcher der Spiegel M3 gekühlt wird, mit Hilfe der (simulierten) Kühleinrichtung 204 geändert werden.Furthermore, as an alternative or in addition, the flow temperature with which the mirror M3 is cooled can be changed with the aid of the (simulated) cooling
Hiernach läuft das Verfahren mit dem angepassten Simulationsmodell (Schritt S600) gemäß den Schritten S602 bis S608 erneut durch. Unterschreitet der simulierte Wellenfrontfehler einen definierten Schwellwert (dieser kann beispielsweise empirisch ermittelt und bei Start des Verfahrens mit dem Schritt S600 vorgegeben sein), so folgt der Schritt S612.The method then runs through again with the adapted simulation model (step S600) according to steps S602 to S608. If the simulated wavefront error falls below a defined threshold value (this can, for example, be determined empirically and specified in step S600), step S612 follows.
In dem Schritt S612 wird der Spiegel 300 hergestellt. Dies jedenfalls dann, wenn eine geänderte Materialzusammensetzung in dem Schritt S608 ermittelt wurde. In diesem Fall wird der Spiegel M3 mit der geänderten Materialzusammensetzung hergestellt. Beispielsweise wird eine chemische Zusammensetzung des ersten Materials definiert, welche von der zunächst für das Simulationsmodell im Schritt S600 festgelegten abweicht. Die eruierte Zusammensetzung kann beispielsweise einen größeren Titanoxid-Dotierungsanteil in dem Siliziumoxid-Grundmaterial aufweisen.In step S612, the
Der Spiegel M3 muss jedoch nicht im Schritt S612 neu gefertigt werden. Existiert dieser beispielsweise bereits in in die Lithographieanlage 1 integrierter Weise, so kann auf Basis der Simulation (Schritte S600 bis S608) in der (realen) Lithographieanlage eine geänderte Vorheiztemperatur oder eine geänderte Vorlauftemperatur in dem Belichtungsbetrieb eingestellt werden. Das heißt, dass etwa die (reale) Heizeinrichtung 206 zur Bereitstellung einer geänderten Vorheiztemperatur (gemäß der Simulation) bereitstellt und/oder dass die (reale) Kühleinrichtung 204 mit einer geänderten Vorlauftemperatur (gemäß der Simulation) betrieben wird und den Spiegel M3 entsprechend kühlt.However, the mirror M3 does not have to be newly manufactured in step S612. If this already exists, for example, in a way that is integrated in the lithography system 1, a changed preheating temperature or a changed flow temperature in the exposure mode can be set in the (real) lithography system on the basis of the simulation (steps S600 to S608). This means that the (real)
Es ist genauso denkbar, den Spiegel M3 mit der geänderten Materialzusammensetzung herzustellen und anschließend mit der geänderten Vorheiztemperatur und geänderten Vorlauftemperatur in dem Belichtungsbetrieb zu betreiben. In diesem Fall wären mehrere Maßnahmen kombiniert, um (in der Realität unter Zuhilfenahme der vorherigen Simulation) den (realen) Wellenfrontfehler zu minimieren.It is just as conceivable to produce the mirror M3 with the altered material composition and then to operate it in the exposure mode with the altered preheating temperature and altered flow temperature. In this case, several measures would be combined in order (in reality with the help of the previous simulation) to minimize the (real) wavefront error.
Nun zurückkehrend zu
Die Verschiebung des Betriebsfensters 306 wird durch eine veränderte Vorheiztemperatur oder eine veränderte Vorlauftemperatur im Schritt S608 (siehe
Wie in
Nun wiederum Bezug nehmend auf
Im Unterschied zu Schritt S612, welcher einmalige, im Simulationsmodell ermittelte Vorgabewerte für die Vorheiztemperatur und/oder Vorlauftemperatur im Realbetrieb der Lithographianlage 1 enthalten kann bzw. von diesen Vorgabewerten Gebrauch machen kann, werden in dem Schritt S614 Messdaten der Lithographieanlage 1, insbesondere des Spiegels M3, erfasst. Zu diesem können beispielsweise eine erfasste Spiegeltemperatur, Spiegelposition und/oder - orientierung, ein Partialdruck innerhalb der Vakuumkammer und so weiter gehören. Bevorzugt gehört zu diesen Messdaten auch ein erfasster oder abgeleiteter Wellenfrontfehler. In dem Schritt S614 werden diese Messdaten erfasst. In dem sich anschließenden Schritt S616 werden die Vorheiztemperatur des Spiegels M3 oder die Vorlauftemperatur, mit welcher der Spiegel M3 gekühlt wird, in Abhängigkeit der erfassten Messdaten geändert. Dies wiederum mit dem Ziel, eine Kompensation der relativen Längenänderungen des Materials G200 und G202 zu erreichen, wie bereits anhand der
Der Nulldurchgang 304 und/oder 304' kann beispielsweise in einem Temperaturbereich zwischen 15 und 50 Grad Celsius liegen.The zero
Aspekte der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend in Bezug auf eine Beschichtung 202 mit dem zweiten Material G202 beschrieben. Anstelle der Beschichtung 202 könnte es sich genauso gut um eine Buchse, eine Klebstoffschicht oder ein sonstiges die Wärmeausdehnung des Spiegels M3 beeinflussendes Bauteil handeln.Aspects of the present invention have been described above in relation to a
Obwohl vorstehend anhand einer EUV-Lithographieanlage erläutert, lassen sich die vorstehend beschriebenen Aspekte genauso auf Linsen oder andere optische Elemente, beispielsweise in einer DUV-Lithographieanlage oder in einer anderen Einrichtung im Lithographiebereich anwenden. „Projektionsbelichtungsanlage“ und „Lithographieanlage“ haben vorliegend die gleiche Bedeutung.Although explained above on the basis of an EUV lithography system, the aspects described above can also be applied to lenses or other optical elements, for example in a DUV lithography system or in another device in the field of lithography. “Projection exposure system” and “lithography system” have the same meaning here.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.Although the present invention has been described using exemplary embodiments, it can be modified in many ways.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Projektionsbelichtungsanlageprojection exposure system
- 22
- Beleuchtungssystemlighting system
- 33
- Lichtquellelight source
- 44
- Beleuchtungsoptiklighting optics
- 55
- Objektfeldobject field
- 66
- Objektebeneobject level
- 77
- Retikelreticle
- 88th
- Retikelhalterreticle holder
- 99
- Retikelverlagerungsantriebreticle displacement drive
- 1010
- Projektionsoptikprojection optics
- 1111
- Bildfeldimage field
- 1212
- Bildebenepicture plane
- 1313
- Waferwafers
- 1414
- Waferhalterwafer holder
- 1515
- WaferverlagerungsantriebWafer displacement drive
- 1616
- Beleuchtungsstrahlungillumination radiation
- 1717
- Kollektorcollector
- 1818
- Zwischenfokusebeneintermediate focal plane
- 1919
- Umlenkspiegeldeflection mirror
- 2020
- erster Facettenspiegelfirst facet mirror
- 2121
- erste Facettefirst facet
- 2222
- zweiter Facettenspiegelsecond facet mirror
- 2323
- zweite Facettesecond facet
- 200200
- Spiegelsubstratmirror substrate
- 202202
- Beschichtungcoating
- 204204
- Kühleinrichtungcooling device
- 206206
- Heizeinrichtungheating device
- 300300
- Graphgraph
- 300'300'
- Graphgraph
- 302302
- Graphgraph
- 304304
- Nulldurchgangzero crossing
- 304'304'
- Nulldurchgangzero crossing
- 306306
- Betriebsfensteroperating window
- 306'306'
- Betriebsfensteroperating window
- 400400
- Graphgraph
- 400'400'
- Graph graph
- G200G200
- erstes Materialfirst material
- G202G202
- zweites Materialsecond material
- M1M1
- SpiegelMirror
- M2M2
- SpiegelMirror
- M3M3
- SpiegelMirror
- M4M4
- SpiegelMirror
- M5M5
- SpiegelMirror
- M6M6
- SpiegelMirror
- S600 - S616S600 - S616
- Verfahrensschritteprocess steps
- S700, S702S700, S702
- Verfahrensschritteprocess steps
- T1 - T4T1-T4
- Temperaturentemperatures
- ze.g
- z-Richtungz direction
- dL/LdL/L
- relative Längenänderung relative length change
- α300 - α400'α300 - α400'
- Wärmeausdehnungskoeffizientencoefficient of thermal expansion
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- US 2006/0132747 A1 [0058]US 2006/0132747 A1 [0058]
- EP 1614008 B1 [0058]EP 1614008 B1 [0058]
- US 6573978 [0058]US6573978 [0058]
- DE 102017220586 A1 [0063]DE 102017220586 A1 [0063]
- US 2018/0074303 A1 [0077]US 2018/0074303 A1 [0077]
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-
2022
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