DE102022208204A1

DE102022208204A1 - Verfahren zur Kompensation von Abbildungsfehlern einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102022208204A1
Application number: DE102022208204.4A
Authority: DE
Inventors: Daniel Lenz; Maike Lorenz; Werner Weiss
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-08-08
Filing date: 2022-08-08
Publication date: 2023-08-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Abbildungsfehlern einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage (1) durch eine Positionierung mindestens eines optischen Elementes (M1, M2 ,M3, M4, M5, M6), wobei das optische Element (M1, M2 ,M3, M4, M5, M6), während eines zur Prozessierung eines Wafers durch Belichtung mehrerer Teilbereiche des Wafer (13) benötigten Zeitraums, positioniert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Abbildungsfehlern einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere zur Kompensation von durch einen Ausfall von Korrekturmitteln bewirkter Abbildungsfehler.
Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithografie zeigen im Hinblick auf ihre Abbildungsqualität ein stark temperaturabhängiges Verhalten. Sowohl nicht unmittelbar an der optischen Abbildung beteiligte Elemente, wie beispielsweise Fassungen und Halter oder Gehäuseteile als auch optische Elemente selbst, wie beispielsweise Linsen oder, im Fall der EUV-Lithografie, Spiegel, verändern bei Erwärmung oder Abkühlung ihre Ausdehnung bzw. ihre Oberflächenform, was sich unmittelbar in der Qualität der mit dem System vorgenommenen Abbildung einer Lithografiemaske, z. B. einer Phasenmaske, eines sogenannten Retikels, auf ein Halbleitersubstrat, einen sogenannten Wafer, niederschlägt.
Die Erwärmung der einzelnen Komponenten der Anlage im Betrieb rührt dabei von der Absorption eines Teiles derjenigen elektromagnetischen Strahlung her, welche zur Abbildung des Retikels auf den Wafer verwendet wird. Diese Strahlung wird von einer im Folgenden als Nutzlichtquelle bezeichneten Lichtquelle erzeugt. Im Fall der EUV-Lithografie handelt es sich bei der Nutzlichtquelle um eine vergleichsweise aufwendig ausgeführte Plasmaquelle, bei welcher mittels Laserbestrahlung von Zinnpartikeln ein in den gewünschten kurzwelligen Frequenzbereichen elektromagnetische Strahlung emittierendes Plasma erzeugt wird.
Üblicherweise sind Projektionsbelichtungsanlagen auf einen stationären Zustand während des Betriebes ausgelegt, das heißt auf einen Zustand, in welchem keine wesentlichen Änderungen der Temperatur von Anlagenkomponenten über der Zeit zu erwarten sind.
Insbesondere nach langen Ruhezeiten der Anlage und einer damit typischerweise verbundenen Abkühlung der Komponenten, aber auch während des Betriebs ist es deswegen erforderlich, die Anlage bzw. ihre Komponenten mittels Heizern vorzuheizen oder auf Temperatur zu halten, das heißt, einen Zustand herzustellen, in welchem die Projektionsbelichtungsanlage und ihre einzelnen Komponenten jeweils auf Temperaturen eingestellt sind, welche den im Betrieb erreichten Werten nahe kommen.
Abbildungsfehler, die auf anderen Ursachen beruhen, wie beispielsweise Setzeffekte oder Drift auf Basis von mechanischer Anregung, können mit diesen Heizern nicht kompensiert werden. Dies ist einerseits durch die langen Reaktionszeiten der Wirkung der Heizer im Vergleich zu der Geschwindigkeit, mit welcher die Störungen auftreten, begründet, andererseits ist die Auflösung der optischen Heizer meist nicht ausreichend. Ein zu kontrollierender Abbildungsfehler ist beispielsweise eine Abweichung der für den Herstellungsprozess wichtigen Position der Belichtung auf dem Wafer. Bei einer im Herstellungsprozess der Halbleiterbauelemente typischerweise verwendeten Mehrfachbelichtung führt eine von den Sollpositionen der Überlagerung der einzelnen Belichtungen abweichende Positionierung der Belichtungen zu dem sogenannten Overlayfehler.
Die Verwendung von Manipulatoren zur Kompensation von Abbildungsfehlern durch eine Festkörperverschiebung von Spiegeln wird daher im Stand der Technik für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen immer dann angewendet, wenn die Korrektur durch einen Heizer nicht ausreichend schnell oder zu ungenau ist. Diese Verschiebung wird üblicherweise beim Wechsel von einem Wafer zum nächsten Wafer oder nach der Bearbeitung von einer bestimmten Anzahl von Wafern, einem sogenannten Lot, durchgeführt. Die Stellwege zur Kompensation der Abbildungsfehler beruhen auf einer ebenfalls während des Austauschs der Wafer oder zwischen zwei Lots durchgeführten optischen Bestimmung der Abbildungsfehler.
Durch die mit jeder Generation steigenden Produktanforderungen sind die weiter oben beschriebenen Maßnahmen, insbesondere in Bezug auf das Auftreten einer schnellen und/oder während der Belichtung eines Wafers auftretende Verschlechterung der Abbildungsqualität oftmals nicht mehr ausreichend, um diese Anforderungen zu erfüllen, wodurch ein Teil der auf dem Wafer belichteten Strukturen fehlerhaft gefertigt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Kompensation von Abbildungsfehlern in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welches die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile beseitigt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Kompensation von Abbildungsfehlern einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage durch eine Positionierung mindestens eines optischen Elementes, wobei das optische Element, während eines zur Prozessierung eines Wafers durch Belichtung mehrerer Teilbereiche des Wafer benötigten Zeitraums, positioniert wird. Die Teilbereiche umfassen dabei sogenannte Dies, aus welchen durch weitere nachfolgende Prozesse Halbleiterbauelemente, wie beispielsweise Computerchips, hergestellt werden. Die Kompensation der Abbildungsfehler kann dabei entweder mit dem für den Abbildungsfehler ursächlich verantwortlichen optischen Element oder mit einem oder mehreren anderen zur Kompensation geeigneten optischen Elementen oder mit einer Kombination des verantwortlichen und anderer optischer Elemente kompensiert werden. Dies ist abhängig von der Art der auftretenden Abbildungsfehler und der Kompensationswirkung der einzelnen optischen Elemente.
Insbesondere kann die Positionierung des optischen Elementes während einer Belichtungspause zwischen der Belichtung von zwei Teilbereichen des Wafers vorgenommen werden. Dies hat den Vorteil, dass eine durch die Positionierung des optischen Elementes bewirkte mechanische Anregung anderer optischer Elemente keinen Einfluss auf die Abbildungsqualität hat und nach Erreichen der vorbestimmten Position noch Zeit zur Beruhigung des positionierten optischen Elementes und der Anregung des gesamten Systems bleibt.
Weiterhin kann die Positionierung des optischen Elementes während einer Belichtung eines Teilbereichs des Wafers vorgenommen werden. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere durch Modellrechnungen bekannte Veränderungen der Abbildungsqualität durch Abbildungsfehler beim Belichten durch eine durch eine Vorsteuerung bestimmbare Positionsänderung während der Belichtung, also während der Entstehung, kompensiert werden können. Dadurch können die negativen Auswirkungen auf die Abbildungsqualität vorteilhaft minimiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das optische Element in mindestens drei Freiheitsgraden positioniert werden. Diese können beispielsweise die drei translatorischen Freiheitsgrade sein, aber auch einen translatorischen Freiheitsgrad und zwei rotatorische Freiheitsgrade aufweisen. Wird beispielsweise der translatorische Freiheitsgrad in Richtung der zur Belichtung verwendeten elektromagnetischen Strahlung verwendet und die zwei rotatorischen Freiheitsgrade jeweils um die zwei zum translatorischen Freiheitsgrad senkrechten Achsen ausgebildet sind, kann das optische Element mit einem vergleichsweise einfachen Aufbau in drei Freiheitsgraden positioniert werden. Dabei wird die Tatsache genutzt, dass in der Optik die Verkippung eines optischen Elementes um eine Achse senkrecht zur Lichtrichtung für kleine Winkel in erster Näherung einer Verschiebung senkrecht zur Lichtrichtung entspricht.
Insbesondere kann das optische Element zur Kompensation der Abbildungsfehler in sechs Freiheitsgraden positioniert werden, wodurch alle Starkörperbewegungen ausgeführt werden können.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann mindestens ein Teil der Abbildungsfehler durch eine von der im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage erforderlichen Temperaturverteilung abweichende Temperaturverteilung in mindestens einem optischen Element bewirkt werden. Die zur Abbildung einer Struktur verwendete elektromagnetische Strahlung der EUV-Projektionsbelichtungsanlage beaufschlagt die optischen Elemente nicht homogen, sondern in Abhängigkeit der verwendeten Belichtungsparameter teilweise sehr lokal, wodurch sich eine inhomogene Temperaturverteilung in den Spiegeln ausbildet. In Folge dessen kann sich eine auf den Spiegeln ausgebildete optische Wirkfläche, also die mit der zur Abbildung verwendeten elektromagnetischen Strahlung beaufschlagte Fläche, unerwünscht deformieren, wodurch Abbildungsfehler bewirkt werden.
Weiterhin kann die Kompensation der Abbildungsfehler durch die Positionierung des optischen Elementes, während eines zur Prozessierung eines Wafers durch Belichtung mehrerer Teilbereiche des Wafers benötigten Zeitraums, durch eine Temperierungsvorrichtung mindestens eines optischen Elementes unterstützt werden. Dabei kann die Temperierungsvorrichtung, wie weiter oben bereits für die Positionierung der Spiegel erläutert, entweder parallel zur Belichtung der Teilbereiche der Wafer oder in den Pausen zwischen den Belichtungen der Teilbereich der Wafer oder durchgehend eingeschaltet sein.
Insbesondere kann die Kompensation der Anteile der Abbildungsfehler, welche durch eine von der im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage erforderlichen Temperaturverteilung abweichenden Temperaturverteilung in einem optischen Element bewirkt werden, durch eine Temperierungsvorrichtung mindestens eines optischen Elementes kompensiert werden und nur die darüber hinaus vorbleibenden Abbildungsfehler durch die Positionierung des optischen Elementes, während eines zur Prozessierung eines Wafers durch Belichtung mehrerer Teilbereiche des Wafers benötigten Zeitraums, kompensiert werden. Die Temperierungsvorrichtungen können eine für den Betrieb erforderliche üblicherweise homogene Temperaturverteilung zumindest im Bereich der optischen Wirkfläche bewirken, wodurch sich nahezu keine Deformationen in der optischen Wirkfläche ausbilden können und die Abbildungsfehler im Rahmen der zulässigen Abweichungen eines vorbestimmten Grenzwertes verbleiben. Ein Beispiel einer solchen Temperierungsvorrichtung ist in der internationalen Patentanmeldung WO 2021/115641 A1 offenbart. Es können also die durch die inhomogene Temperaturverteilung und durch die Trägheit der Wärmeleitung relativ langsam auftretende Abbildungsfehler mit langsam korrigierenden Temperiervorrichtungen kompensiert werden, wogegen beispielsweise durch Druckänderungen oder mechanische Anregungen auftretende Fehler durch die weiter oben bereits erwähnte Positionierung der optischen Elemente korrigiert werden.
Weiterhin kann die abweichende Temperaturverteilung durch den Ausfall einer Temperierungsvorrichtung bewirkt werden. Dies kann zumindest für das betroffene optische Element zu einer signifikanten Erhöhung der durch eine nicht der im Betrieb erforderlichen Temperaturverteilung entsprechenden Temperaturverteilung bewirkten Abbildungsfehler führen.
Insbesondere kann die Kompensation aller Anteile der von mindestens einem optischen Element bewirkten Abbildungsfehler durch die Positionierung des optischen Elementes, während eines zur Prozessierung eines Wafers durch Belichtung mehrerer Teilbereiche des Wafers benötigten Zeitraums, kompensiert werden. Dies hat den Vorteil, dass durch die Positionierung des optischen Elementes oder mehrerer optischer Elemente ein Ausfall der Temperierungsvorrichtung und die sich dadurch über die Belichtung der einzelnen Teilbereiche des Wafers aufsummierenden Abbildungsfehler unmittelbar nach dem Auftreten oder bei Verwendung einer Vorsteuerung auch beim Entstehen zu großen Teilen bereits kompensiert werden können. Durch diese Redundanz bei der Kompensation der durch Abweichungen in der Temperaturverteilung bewirkten Abbildungsfehlern, kann zumindest für einen begrenzten Zeitraum die EUV-Projektionsbelichtungsanlage ohne signifikante Einschränkung der Abbildungsqualität weiter betrieben werden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie beschrieben mit welcher das weiter oben beschriebene Verfahren ausgeführt werden kann. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sind hierbei nicht einschränkend verstanden.
Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.
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.
In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
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.
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 verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 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 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 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 (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 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.
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 Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
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 im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
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.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.
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 US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
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 DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
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 Pupillenfacettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
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.
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, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.
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.
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.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 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 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 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 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Zumindest ein Teil der Spiegel Mi umfasst zur Positionierung und Ausrichtung Manipulatoren 25, welche in der 1 beispielhaft für den Spiegel M2 dargestellt ist. Die Manipulatoren 25 werden beispielsweise zur Kompensation von Fertigungstoleranzen und Montagetoleranzen beim Aufbau der EUV-Projektionsbelichtungsanlage und Schwankungen in den Umgebungsbedingungen und anderen Einflussfaktoren beim Betrieb der EUV-Projektionsbelichtungsanlage verwendet. Die Manipulatoren 25 weisen drei bis sechs Freiheitsgrade auf, wobei der in der Figur dargestellte Manipulator 25 mit drei Aktuatoren 26 drei Freiheitsgrade umfasst. Neben den Manipulatoren 25 zur Positionierung der Spiegel Mi sind bei einem Teil der Spiegel Mi auch Temperierungsvorrichtungen 24, wie in der 1 ebenfalls für den Spiegel M2 beispielhaft dargestellt, ausgebildet, welche üblicherweise die Spiegel Mi entweder durch ein mit dem Spiegel Mi in Kontakt gebrachtes Fluid oder durch Strahlung temperieren. Die Temperierungsvorrichtung 24 kompensiert eine Abweichung der für den Betrieb erforderlichen Temperaturverteilung einer von der elektromagnetischen Strahlung beaufschlagten optischen Wirkfläche des Spiegels Mi. Dadurch werden die auf Grund einer Deformation der optischen Wirkfläche als Folge der thermischen Ausdehnung des Spiegels Mi bewirkten Abbildungsfehler vermieden. Es werden also die durch einen durch Absorption der für die Abbildung verwendeten elektromagnetischen Strahlung verursachten Wärmeeintrag in den Spiegel Mi bewirkten Abbildungsfehler durch die Temperierungsvorrichtung 24 kompensiert. Eine mit Blick auf die Geschwindigkeit der Änderung der Abbildungsfehler langsame Fehlerquelle (Absorption von elektromagnetischer Strahlung) wird mit einer langsamen Korrekturmethode (Temperierungsvorrichtung 24) kompensiert. Im Vergleich dazu ist die Positionierung der Spiegel Mi durch Manipulatoren 25 schnell und wird daher üblicherweise immer dann eingesetzt, wenn eine Kompensation von Abbildungsfehlern schnell erfolgen muss, beispielsweise, nach einer optischen Messung der Abbildung zur Prüfung der Abbildungsqualität in einem Zeitraum zwischen der Belichtung von zwei Wafern.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die Positionierung der Spiegel Mi neben der erläuterten Korrektur nach einer optischen Messung der Abbildungsfehler zusätzlich auch während der Prozessierung eines Wafers, bei welcher mehrere Teilbereiche, sogenannte Dies, auf dem Wafer nacheinander belichtet werden. Dies hat einerseits den Vorteil, dass auch, im Vergleich zu den auf Temperaturänderungen basierenden langsame Störungen, schnelle Störungen kompensiert werden können und andererseits kann eine langsame Störung durch zyklische und immer wiederkehrende kleine Positionsänderungen ebenfalls korrigiert werden. Die Positionierung der Spiegel Mi ist also ein redundantes System für eine langsame Temperiervorrichtung 24 zur Kompensation langsamer Störungen und kann diese im Fall eines Ausfalls ersetzten.
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung 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 kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
Die Projektionsoptik 10 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 10 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 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 10 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 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 sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 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 Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.
Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 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.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 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.
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.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.
Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
Bezugszeichenliste

1: Projektionsbelichtungsanlage
2: Beleuchtungssystem
3: Strahlungsquelle
4: Beleuchtungsoptik
5: Objektfeld
6: Objektebene
7: Retikel
8: Retikelhalter
9: Retikelverlagerungsantrieb
10: Projektionsoptik
11: Bildfeld
12: Bildebene
13: Wafers
14: Waferhalter
15: Waferverlagerungsantrieb
16: EUV-Strahlung
17: Kollektor
18: Zwischenfokusebene
19: Umlenkspiegel
20: Facettenspiegel
21: Facetten
22: Facettenspiegel
23: Facetten
24: Temperiervorrichtung
25: Manipulator
26: Aktuatoren
M1-M6: 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 2021/115641 A1 [0018]
DE 102008009600 A1 [0033, 0037]
US 2006/0132747 A1 [0035]
EP 1614008 B1 [0035]
US 6573978 [0035]
DE 102017220586 A1 [0040]
US 2018/0074303 A1 [0056]

Claims

Verfahren zur Kompensation von Abbildungsfehlern einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage (1) durch eine Positionierung mindestens eines optischen Elementes (M1, M2, M3, M4, M5, M6), dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (M1,M2,M3,M4,M5,M6), während eines zur Prozessierung eines Wafers durch Belichtung mehrerer Teilbereiche des Wafers (13) benötigten Zeitraums, positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung des optischen Elementes (M1,M2,M3,M4,M5,M6) während einer Belichtungspause zwischen der Belichtung von zwei Teilbereichen des Wafers (13) vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung des optischen Elementes (M1,M2,M3,M4,M5,M6) während einer Belichtung eines Teilbereichs des Wafers (13) vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (M1, M2, M3, M4, M5, M6) in mindestens drei Freiheitsgraden positioniert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (M1, M2, M3, M4, M5, M6) zur Kompensation der Abbildungsfehler in sechs Freiheitsgraden positioniert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Abbildungsfehler durch eine von den im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage (1) erforderlichen Werten abweichende Temperaturverteilung in mindestens einem optischen Element (M1, M2, M3, M4, M5, M6) bewirkt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensation der Abbildungsfehler durch die Positionierung des optischen Elementes (M1, M2 ,M3, M4, M5, M6), während eines zur Prozessierung eines Wafers (13) durch Belichtung mehrerer Teilbereiche des Wafers (13) benötigten Zeitraums, durch eine Temperierungsvorrichtung (24) mindestens eines optischen Elementes (M1, M2, M3, M4, M5, M6) unterstützt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensation der Anteile der Abbildungsfehler, welche durch eine von den im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage (1) erforderlichen Werten abweichenden Temperaturverteilung in einem optischen Element (M1, M2, M3, M4, M5, M6) bewirkt werden, durch eine Temperierungsvorrichtung (24) mindestens eines optischen Elementes (M1, M2, M3, M4, M5, M6) kompensiert werden und nur die darüber hinaus vorbleibenden Abbildungsfehler durch die Positionierung des optischen Elementes (M1, M2 ,M3, M4, M5, M6), während eines zur Prozessierung eines Wafers (13) durch Belichtung mehrerer Teilbereiche des Wafers (13) benötigten Zeitraums, kompensiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die abweichende Temperaturverteilung durch den Ausfall einer Temperierungsvorrichtung (24) bewirkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensation aller Anteile der von mindestens einem optischen Element (M1, M2, M3, M4, M5, M6) bewirkten Abbildungsfehler durch die Positionierung des optischen Elementes (M1, M2 ,M3, M4, M5, M6), während eines zur Prozessierung eines Wafers (13) durch Belichtung mehrerer Teilbereiche des Wafers (13) benötigten Zeitraums, kompensiert werden.