DE102022212136A1 - Process for determining image errors in high-resolution imaging systems using wavefront measurement - Google Patents

Process for determining image errors in high-resolution imaging systems using wavefront measurement Download PDF

Info

Publication number
DE102022212136A1
DE102022212136A1 DE102022212136.8A DE102022212136A DE102022212136A1 DE 102022212136 A1 DE102022212136 A1 DE 102022212136A1 DE 102022212136 A DE102022212136 A DE 102022212136A DE 102022212136 A1 DE102022212136 A1 DE 102022212136A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
imaging system
illumination
image
design matrix
diffraction grating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022212136.8A
Other languages
German (de)
Inventor
Katie Louise Capelli
Rainer Hoch
Martin Schumann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Priority to DE102022212136.8A priority Critical patent/DE102022212136A1/en
Publication of DE102022212136A1 publication Critical patent/DE102022212136A1/en
Priority to PCT/EP2023/080813 priority patent/WO2024104806A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70591Testing optical components
    • G03F7/706Aberration measurement
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/005Testing of reflective surfaces, e.g. mirrors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/33Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face
    • G01M11/331Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face by using interferometer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Bildfehlern hochauflösender Abbildungssysteme per Wellenfrontmessung sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt. Gemäß der Erfindung werden dabei zur Ermittlung von Bildfehler eines Abbildungssystems auf eine Designmatrix zurückgegriffen, die neben Beugungen nullter und erster Ordnung auch noch Beugungen zweiter und/oder weiterer höherer Ordnungen berücksichtigt. Auf Basis von durch einen Interferogramm-Sensor erfasster Abbildungen des Abbildungssystems bekannter, zweifach gebeugter Beleuchtungsstrahlen lassen sich dann Abbildungsfehler präzise ermitteln.The invention relates to a method for determining image errors in high-resolution imaging systems using wavefront measurements and a corresponding computer program product. According to the invention, a design matrix is used to determine image errors of an imaging system, which in addition to diffractions of the zeroth and first order also takes into account diffractions of the second and/or other higher orders. On the basis of images of the imaging system of known, doubly diffracted illumination beams recorded by an interferogram sensor, imaging errors can then be precisely determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Bildfehlern hochauflösender Abbildungssysteme per Wellenfrontmessung sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.The invention relates to a method for determining image errors in high-resolution imaging systems using wavefront measurement and a corresponding computer program product.

Bei Anwendungen, wie der Mikrolithografie, werden besonders hochauflösende Abbildungssysteme verwendet, um die Struktur einer Maske (auch als Retikel bezeichnet) verkleinernd auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichtetes Substrat zu übertragen. Das Abbildungssystem wird dabei auch als Projektionssystem bezeichnet, welches zusammen mit einem Beleuchtungssystem, welches die Maske beleuchtet, eine Projektionsbelichtungsanlage bildet, wie sie insbesondere für die Mikrolithografie bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet wird.In applications such as microlithography, particularly high-resolution imaging systems are used in order to transfer the structure of a mask (also known as a reticle) in a reduced manner onto a substrate coated with a light-sensitive layer. The imaging system is also referred to as a projection system which, together with an illumination system which illuminates the mask, forms a projection exposure system such as is used in particular for microlithography in the production of semiconductor components.

Damit die in der Regel bereits sehr feinen Strukturen einer Maske ordnungsgemäß durch das Abbildungssystem, ggf. verkleinernd, abgebildet werden, sind die an dem Abbildungssystem beteiligten optischen Elemente, wie Spiegel oder Linsen, hochgenau zu fertigen. Trotz der hochgenauen Fertigung der einzelnen optischen Elemente zeigt sich, dass es bei deren Zusammenspiel in einem Abbildungssystem dennoch zu kleinen, bspw. bei der Herstellung von Halbleitern aber äußerst relevanten Abweichung in der Abbildung kommt, die auch als Bildfehler bezeichnet werden.The optical elements involved in the imaging system, such as mirrors or lenses, must be manufactured with high precision so that the structures of a mask, which are usually already very fine, are properly imaged by the imaging system, if necessary reduced. Despite the high-precision production of the individual optical elements, it has been shown that when they interact in an imaging system, there are still small deviations in the image, which are extremely relevant, for example in the manufacture of semiconductors, and are also referred to as image errors.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren bekannt, mit denen die Abbildungsqualität eines Abbildungssystems ermittelt bzw. mögliche Bildfehler des Abbildungssystems ortsaufgelöst aufgedeckt werden können. Mithilfe dieser Informationen lassen sich dann einzelne optische Elemente des Abbildungssystems identifizieren und derart nachbearbeiten, dass nach dem Wiedereinsetzen in das Abbildungssystem die Bildfelder derart reduziert worden sind, dass die Abbildungsqualität des Abbildungssystems auf ein gewünschtes Maß gesteigert werden kann.Methods are known from the prior art with which the imaging quality of an imaging system can be determined or possible image errors in the imaging system can be detected in a spatially resolved manner. Using this information, individual optical elements of the imaging system can then be identified and post-processed in such a way that after reinsertion into the imaging system, the image fields have been reduced in such a way that the imaging quality of the imaging system can be increased to a desired level.

Ein Verfahren zur Ermittlung von möglichen Bildfehlern ist die Wellenfronterfassung von mehrfach gitter-gebeugten Beleuchtungsstrahlen. Dabei werden Beleuchtungsstrahlen von bekannten Positionen in der objektseitigen Pupillenebene des Abbildungssystems auf ein in der objektseitigen Feldebene angeordneten erstes Beugungsgitter durch das Abbildungssystem auf ein in der bildseitigen Feldebene angeordnetes zweites Beugungsgitter übertragen, sodass sich in der bildseitigen Pupillenebene ein interferometrisches Abbild der Beleuchtungsstrahlen ergibt, welches mit einem geeigneten Sensor erfasst werden kann.A method for determining possible image errors is the wavefront detection of multiple grating-diffracted illumination beams. Illumination beams are transmitted from known positions in the object-side pupil plane of the imaging system to a first diffraction grating arranged in the object-side field plane through the imaging system to a second diffraction grating arranged in the image-side field plane, so that an interferometric image of the illumination rays results in the image-side pupil plane, which a suitable sensor can be detected.

Wird das Verfahren mit unterschiedlichen Positionen, von denen der Beleuchtungsstrahl ausgeht, und/oder beim planvollen Verschieben eines der beiden Beugungsgitters in der bildseitigen Feldebene wiederholt, ergeben sich eine Vielzahl von interferometrischen Bildern, aus denen dann die Abbildungsqualität des Abbildungssystems ortsgenau ermittelt werden kann, bspw. mittels einer Matrix, die auf die Messergebnisse in Form der interferometrischen Bilder gefittet wird. Es lassen sich dann diejenigen optischen Elemente in dem Abbildungssystem identifizieren, bei denen durch geeignete Nachbearbeitungsmaßnahmen Bildfehler des Abbildungssystems reduziert bzw. dessen Abbildungsqualität gesteigert werden kann.If the process is repeated with different positions from which the illumination beam emanates and/or with the planned displacement of one of the two diffraction gratings in the field plane on the image side, a large number of interferometric images result, from which the imaging quality of the imaging system can then be determined locally, e.g .using a matrix that is fitted to the measurement results in the form of the interferometric images. It is then possible to identify those optical elements in the imaging system in which image errors of the imaging system can be reduced or whose imaging quality can be increased by suitable post-processing measures.

Auch wenn sich mit aus einer gemäß dem Stand der Technik ermittelte Matrix ergebenden Maßnahmen zur Korrektur der optischen Elemente eines hochauflösenden Abbildungssystems regelmäßig gute und häufig auch ausreichende Ergebnisse bei der Steigerung der Abbildungsqualität erreichen lassen, ist insbesondere im Hinblick auf immer höhere Anforderungen an die Abbildungsqualität, wie sie sich bspw. bei der EUV-Technologie - also einer Belichtung mit einer Wellenlänge von 5 nm bis 30 nm - und den dabei möglichen besonders kleinen zu projizierenden Strukturen ergeben, nicht immer gesichert, dass mit der aus dem Stand der Technik bekannte Ermittlung von Bildfehlern auch bei solchen Systemen eine ausreichende Abbildungsqualität gewährleisten kann.Even if measures for correcting the optical elements of a high-resolution imaging system resulting from a matrix determined according to the state of the art can regularly achieve good and often also sufficient results in increasing the imaging quality, it is particularly important with regard to ever-increasing demands on the imaging quality, as they occur, for example, in EUV technology - i.e. exposure to a wavelength of 5 nm to 30 nm - and the particularly small structures that are possible to be projected, are not always certain that the determination of known from the prior art Image errors can also ensure adequate imaging quality in such systems.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt zur Ermittlung von Bildfehlern hochauflösender Abbildungssysteme zu schaffen, bei dem die möglichen Nachteile aus dem Stand der Technik nicht oder nur in gemindertem Umfang auftreten.It is therefore the object of the present invention to provide a method and a computer program product for determining image errors in high-resolution imaging systems in which the possible disadvantages of the prior art do not occur or occur only to a reduced extent.

Gelöst wird die Erfindung durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß dem nebengeordneten Anspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The invention is achieved by a method according to the main claim and a computer program product according to the independent claim. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.

Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung von Bildfehlern hochauflösender Abbildungssysteme per Wellenfrontmessung, wobei in einer objektseitigen Pupillenebene des Abbildungssystems eine Beleuchtungsquelle, in einer objektseitigen, zwischen Beleuchtungsquelle und Abbildungssystem liegenden Feldebene ein erstes Beugungsgitter, in einer bildseitigen Pupillenebene ein Interferogramm-Sensor und in einer bildseitigen, zwischen Abbildungssystem und Interferogramm-Sensor liegenden Feldebene ein zweites Beugungsgitter angeordnet sind, wobei eines der beiden Beugungsgitter in der Feldebene, in der es angeordnet ist, verschiebbar ist, umfassend die Schritte:

  • - Beleuchten des ersten Beugungsgitters mit durch die Beleuchtungsquelle erzeugten Beleuchtungsstrahlen ausgehend von bekannten Positionen in der objektseitigen Pupillenebene;
  • - Erfassen des sich durch die Beugungsgitter und das Abbildungssystem ergebenden Abbildes des Beleuchtungsstrahls auf dem Interferogramm-Sensor auch umfassend Beugungen 2ter und größerer Ordnungen;
  • - Wiederholen der vorstehenden Schritte bei vorgegebener Verschiebung des verschiebbaren Beugungsgitters in der zugehörigen Feldebene;
  • - Berechnen einer die idealen optischen Eigenschaften des Abbildungssystems wiedergebenden Designmatrix, wobei die Designmatrix wenigstens Beugungen nullter, erster, zweiter Ordnung umfasst; und
  • - Ermitteln von Bildfehlern des Abbildungssystems auf Basis der durch den Interferogramm-Sensor erfassten Abbildungen und einer die idealen optischen Eigenschaften des Abbildungssystems wiedergebenden Designmatrix, wobei die Designmatrix wenigstens Beugungen nullter, erster, zweiter Ordnung umfasst.
Accordingly, the invention relates to a method for determining image errors in high-resolution imaging systems by wavefront measurement, with in an object-side pupil plane of the imaging system an illumination source, a first diffraction grating in an object-side field plane lying between illumination source and imaging system, an interferogram sensor in an image-side pupil plane and a second diffraction grating in an image-side field plane lying between imaging system and interferogram sensor, with one of the two diffraction gratings in the field plane in which it is arranged, can be displaced, comprising the steps:
  • - Illuminating the first diffraction grating with illumination beams generated by the illumination source, starting from known positions in the object-side pupil plane;
  • - Detecting the image of the illumination beam produced by the diffraction grating and the imaging system on the interferogram sensor, also including diffractions of the 2nd and larger orders;
  • - repeating the above steps with a predetermined displacement of the displaceable diffraction grating in the associated field plane;
  • - calculating a design matrix which represents the ideal optical properties of the imaging system, the design matrix comprising at least zeroth, first and second order diffractions; and
  • - Determination of image errors of the imaging system on the basis of the images recorded by the interferogram sensor and a design matrix reflecting the ideal optical properties of the imaging system, the design matrix comprising at least zeroth, first, second order diffractions.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt oder einen Satz von Computerprogrammprodukten, umfassend Programmteile, welche, wenn geladen in einen Computer oder in untereinander vernetze Computer zur Berechnung die idealen optischen Eigenschaften des Abbildungssystems wiedergebende Designmatrix, wobei die Designmatrix wenigstens Beugungen nullter, erster, zweiter Ordnung umfasst, und zur Ermittlung von die Bildfehler des Abbildungssystems widerspiegelnden Werten auf Basis der durch den Interferogramm-Sensor erfassten Abbildungen und der Designmatrix ausgebildet sind.Furthermore, the invention relates to a computer program product or a set of computer program products, comprising program parts which, when loaded into a computer or into interconnected computers for calculation, reflect the ideal optical properties of the imaging system, the design matrix comprising at least diffractions of the zeroth, first, second order , and are designed to determine values reflecting the image errors of the imaging system on the basis of the images recorded by the interferogram sensor and the design matrix.

Zunächst werden einige in Verbindung mit der Erfindung verwendete Begriffe erläutert:First, some terms used in connection with the invention are explained:

Mit „objektseitige Pupillenebene“ sowie „objektseitige Feldebene“ sind Ebenen bezeichnet, die auf der Seite des Abbildungssystems liegen, auf der für gewöhnlich das abzubildende Objekt zu erwarten ist. In einer objektseitigen Pupillenebene kann bspw. die Beleuchtung angeordnet sein, während es sich bei einer objektseitige Feldebene bspw. um die Retikelebene handeln kann.“Object-side pupil plane” and “object-side field plane” designate planes that lie on the side of the imaging system on which the object to be imaged is usually to be expected. The illumination can, for example, be arranged in an object-side pupil plane, while a field plane on the object-side can be, for example, the reticle plane.

Mit „bildseitiger Pupillenebene“ sowie „bildseitiger Feldebene“ sind Ebenen bezeichnet, die auf der Seite des Abbildungssystems liegen, auf der für gewöhnlich die Abbildung eines Objektes zu erwarten ist. In einer bildseitigen Pupillenebene kann bspw. eine Kamera angeordnet sein. Bei einer bildseitigen Feldebene kann es sich bspw. um die Waferebene handeln.“Image-side pupil plane” and “image-side field plane” designate planes that lie on the side of the imaging system on which imaging of an object is usually to be expected. A camera, for example, can be arranged in an image-side pupil plane. An image-side field plane can be the wafer plane, for example.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die im Stand der Technik verbreitete Annahme, für die Ermittlung der Abbildungsqualität eines Abbildungssystems per Wellenfrontmessung sei es ausreichend, lediglich die Beugung nullter, und erster Ordnung zu betrachten - weshalb auch die bekannten Algorithmen zur Ermittlung einer Designmatrix eines Abbildungssystems abschließend auf diese Ordnungen beschränkt sind - nicht für sämtliche Anwendungsfälle eine ausreichende Genauigkeit ergeben. In der Folge können auch auf Basis einer solchen Designmatrix ermittelte Nachbearbeitungsmaßnahmen eine im Ergebnis ausreichende Abbildungsqualität des untersuchten Abbildungssystems nicht für alle Anwendungsfälle sicherstellen.The invention is based on the finding that the assumption, widespread in the prior art, that to determine the imaging quality of an imaging system by wavefront measurement, it is sufficient to only consider the zeroth and first order diffraction - which is why the known algorithms for determining a design matrix of a Imaging system are finally limited to these orders - do not result in sufficient accuracy for all applications. As a result, post-processing measures determined on the basis of such a design matrix cannot ensure an ultimately sufficient imaging quality of the imaging system examined for all applications.

Kern der Erfindung ist es, einen die Abbildungseigenschaften eines Abbildungssystems möglichst präzise in einer Designmatrix abzubilden, sodass sich aus einem Abgleich mit erfassten interferometrischen Abbildern von Belichtungsstrahlen genauere Informationen zu möglichen Abbildungsfehlern ergeben, aus der sich zuverlässiger zur Erhöhung der Abbildungsqualität geeignete Nachbearbeitungsmaßnahmen ableiten lassen.The core of the invention is to map the imaging properties of an imaging system as precisely as possible in a design matrix, so that a comparison with recorded interferometric images of exposure beams results in more precise information on possible imaging errors, from which post-processing measures suitable for increasing the imaging quality can be derived more reliably.

Dabei wurde erkannt, dass die im Stand der Technik als ausreichend angesehene und sich für eine Vielzahl der Anwendungen als ausreichend erwiesene Beschränkung auf Beugungen nullter und erster Ordnung letztendlich eine Begrenzung für die Realitätsnähe der Designmatrix und somit der möglichen Erhöhung der Abbildungsqualität durch geeignete Nachbearbeitungsmaßnahmen auf Basis der Designmatrix bedeutet und aufzuheben ist, damit auch Beugungen höherer Ordnung berücksichtigt werden können. Auch wenn diese Beugungen höherer Ordnung auf den ersten Blick ggf. nur einen kleinen Effekt auf die Abbildungsqualität und/oder die Genauigkeit der Designmatrix haben mögen, so hat sich gezeigt, dass die bei besonders hohen Anforderungen an die Abbildungsqualität nicht vernachlässigt werden können. Da die aus dem Stand der Technik bekannten Algorithmen zur Ermittlung einer Designmatrix auf Basis von interferometrischen Abbildern jedoch ausschließlich Beugungen nullter und erster Ordnung berücksichtigen können, ist Teil der vorliegenden Erfindung ein neuer Algorithmus, mit dem eine deutliche realitätsnähere Designmatrix erstellt werden kann, als im Stand der Technik möglich.It was recognized that the limitation to zeroth and first-order diffractions, which is considered sufficient in the prior art and has proven to be sufficient for a large number of applications, ultimately limits the realism of the design matrix and thus the possible increase in imaging quality through suitable post-processing measures on the basis of the design matrix and must be canceled so that higher-order diffractions can also be taken into account. Even if Although at first glance these higher-order diffractions may only have a small effect on the imaging quality and/or the accuracy of the design matrix, it has been shown that when the requirements for imaging quality are particularly high, they cannot be neglected. However, since the algorithms known from the prior art for determining a design matrix based on interferometric images can only take into account zeroth and first order diffractions, part of the present invention is a new algorithm with which a significantly more realistic design matrix can be created than in the prior art the technology possible.

Es hat sich auch gezeigt, dass - sofern gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren keine höhere Genauigkeit in der Designmatrix erforderlich ist - bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine gegenüber dem Stand der Technik reduzierte Anzahl an interferometrischen Messungen ausreichend ist, um vergleichbar verlässliche Aussagen zu Abbildungsfehlern treffen zu können. In solchen Fällen kann das erfindungsgemäße Verfahren also schneller sein als das aus dem Stand der Technik Bekannte.It has also been shown that - provided no higher accuracy in the design matrix is required compared to the methods known from the prior art - in the method according to the invention a reduced number of interferometric measurements compared to the prior art is sufficient to obtain comparably reliable statements to be able to meet imaging errors. In such cases, the method according to the invention can therefore be faster than that known from the prior art.

Eine bevorzugte Möglichkeit der Ermittlung von Bildfehlern hochauflösender Abbildungssysteme per Wellenfrontmessung, bei der auch Beugungen zweiter und/oder höherer Ordnungen berücksichtigt werden können, wird nachfolgend erläutert.A preferred possibility of determining image errors in high-resolution imaging systems by wavefront measurement, in which diffractions of the second and/or higher orders can also be taken into account, is explained below.

Die eigentliche Ermittlung interferometrischer Abbildungen erfolgt vergleichbar zum bekannten Stand der Technik: ausgehend von in einer objektseitigen Pupillenebene des Abbildungssystems angeordneten Beleuchtungsquelle werden definierte - d. h. in Position auf und Ausrichtung gegenüber der Pupillenebene bekannter - Beleuchtungsstrahlen in das Abbildungssystem ausgesandt. In der Regel ist es vorteilhaft, wenn der Beleuchtungsstrahl dieselbe oder eine vergleichbare Wellenlänge aufweist, wie die bei der späteren Verwendung des Abbildungssystems vorgesehen Beleuchtung. Handelt es sich bei dem Abbildungssystem also um ein Projektionsbelichtungssystem für die Mikrolithografie, weist der Beleuchtungsstrahl vorzugsweise eine Wellenlänge vergleichbar zu derjenigen auf, die für die Belichtung im Zuge der Mikrolithografie vorgesehen ist. Bei einem für die EUV-Mikrolithografie vorgesehenen Abbildungssystem liegt die Wellenlänge für den Beleuchtungsstrahl also bspw. im Bereich von 5 nm bis 30 nm auf.The actual determination of interferometric images takes place in a manner comparable to the known prior art: starting from an illumination source arranged in an object-side pupil plane of the imaging system, defined—i.e. H. illuminating rays are emitted into the imaging system - known in position on and orientation relative to the pupillary plane. As a rule, it is advantageous if the illumination beam has the same or a comparable wavelength as the illumination provided when the imaging system is later used. If the imaging system is therefore a projection exposure system for microlithography, the illumination beam preferably has a wavelength comparable to that which is provided for exposure in the course of microlithography. In the case of an imaging system provided for EUV microlithography, the wavelength for the illumination beam is therefore in the range from 5 nm to 30 nm, for example.

Die Beleuchtungsquelle kann unmittelbar in der Pupillenebene angeordnet sein; es ist aber auch möglich, dass die eigentlich das Licht erzeugende Element außerhalb der genannten Pupillenebene angeordnet ist, wobei optische Elemente das abseits der Pupillenebene erzeugte Licht so in die Pupillenebene umlenken, dass für die weitere Betrachtung angenommen werden kann, die von der Pupillenebene ausgehenden Beleuchtungsstrahlen wären durch eine auf der Pupillenebene angeordnete Beleuchtungsquelle erzeugt. In diesem Fall kann auch von einer „virtuellen Beleuchtungsquelle“ auf der Pupillenebene gesprochen werden.The illumination source can be arranged directly in the pupil plane; however, it is also possible for the element actually generating the light to be arranged outside of said pupil plane, with optical elements deflecting the light generated away from the pupil plane into the pupil plane in such a way that it can be assumed for further viewing that the illumination beams emanating from the pupil plane would be generated by an illumination source placed on the pupil plane. In this case one can also speak of a "virtual illumination source" on the pupil level.

Bevor der Beleuchtungsstrahl in das Abbildungssystem eintritt, hat es ein in der geeigneten objektseitigen Feldebene des Abbildungssystems angeordnetes erstes Beugungsgitter zu durchqueren. Das erste Beugungsgitter kann dabei entsprechend dem Stand der Technik ausgebildet sein und insbesondere ein dort bewährtes Muster aufweisen. In dem ersten Beugungsgitter wird der auftreffende Beleuchtungsstrahl in die diversen Beugungen nullter, erster, zweiter und höherer Ordnungen „aufgefächert“, wobei die einzelnen Beugungen entsprechend ihrer Ordnung ausgehend vom ersten Beugungsgitter als separate Strahlen angesehen werden können, die zumindest zum weit überwiegenden Teil in das Abbildungssystem eintreten und von diesem abgebildet werden.Before the illuminating beam enters the imaging system, it has to traverse a first diffraction grating arranged in the appropriate object-side field plane of the imaging system. The first diffraction grating can be designed according to the state of the art and in particular can have a pattern that has been tried and tested there. In the first diffraction grating, the incident illumination beam is "fanned out" into the various diffractions of the zeroth, first, second and higher orders, whereby the individual diffractions can be viewed as separate beams according to their order, starting from the first diffraction grating, which at least for the most part into the Enter imaging system and be mapped by this.

Handelt es sich bei dem Abbildungssystem um ein Projektionssystem für die Mikrolithografie, kann das erste Beugungsgitter bspw. in der Ebene angeordnet sein, in der sich für gewöhnlich die zu projizierende Maske (auch Retikel genannt) angeordnet ist. Das erste Beugungsgitter kann in der Folge auch als Retikel-Beugungsgitter bezeichnet werden.If the imaging system is a projection system for microlithography, the first diffraction grating can be arranged, for example, in the plane in which the mask (also called reticle) to be projected is usually arranged. The first diffraction grating can also be referred to below as a reticle diffraction grating.

In einer bildseitigen Feldebene des Abbildungssystems ist ein zweites Beugungsgitter angeordnet, welches ebenfalls wie aus dem Stand der Technik bekannt ausgebildet ist. Mithilfe dieses zweiten Beugungsgitters werden die durch das Abbildungssystem übertragenen Strahlengänge der einzelnen Beugungen erneut gebeugt.A second diffraction grating is arranged in an image-side field plane of the imaging system, which is also designed as known from the prior art. With the help of this second diffraction grating, the beam paths of the individual diffractions transmitted through the imaging system are diffracted again.

Wenigstens eines der beiden Beugungsgitter ist dabei in der Feldebene, in der es angeordnet ist, verschiebbar, um - je nach Position - andere Beugungsmuster zu erzeugen.At least one of the two diffraction gratings can be displaced in the field plane in which it is arranged, in order to generate other diffraction patterns, depending on the position.

Handelt es sich bei dem Abbildungssystem um ein Projektionssystem für die Mikrolithografie, kann das zweite Beugungsgitter bspw. in der Ebene angeordnet sein, in der sich für gewöhnlich der Halbleiter-Wafer angeordnet ist, auf den das Abbild der Maske bzw. des Retikels projiziert werden soll. Das zweite Beugungsgitter wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Sensor-Beugungsgitter genannt.If the imaging system is a projection system for microlithography, the second diffraction grating can be arranged, for example, in the plane in which the semiconductor wafer is usually arranged, onto which the image of the mask or reticle is to be projected . Within the scope of the present invention, the second diffraction grating is also referred to as a sensor diffraction grating.

Für das zwischen den beiden genannten Feldebenen gelegene Abbildungssystem lässt sich, unabhängig von dessen Ausgestaltung und bspw. der tatsächlichen Anzahl an Zwischenpupillen- bzw. -feldebenen, in einer modellhaften Betrachtung eine einzelne Pupillenebene annehmen, in den sich bspw. auch die numerische Apertur des Abbildungssystems definieren lässt.For the imaging system located between the two field planes mentioned, a single pupil plane can be assumed in a model consideration, regardless of its design and e.g. the actual number of intermediate pupil or field planes, in which, for example, the numerical aperture of the imaging system is also located can be defined.

Die vom zweiten Beugungsgitter gebeugten Strahlen treffen auf einen in einer nachfolgenden bildseitigen Pupillenebene des Abbildungssystems angeordneten Interferogramm-Sensor auf und werden dort erfasst. Aufgrund der Auffächerung des Beleuchtungsstrahls durch das erste Beugungsgitter und in Abhängigkeit der Position des zweiten Beugungsmusters ergeben sich auf dem Interferogramm-Sensor verschiedene Abbilder des Beleuchtungsstrahls, nämlich Interferenz- bzw. Wellenfrontabbilder, die durch geeignete Analyse Rückschlüsse auf möglicherweise nicht optimal durch das Abbildungssystem übertragene bzw. abgebildete Beugungen zulassen.The rays diffracted by the second diffraction grating impinge on an interferogram sensor arranged in a subsequent image-side pupil plane of the imaging system and are recorded there. Due to the fanning out of the illumination beam by the first diffraction grating and depending on the position of the second diffraction pattern, different images of the illumination beam result on the interferogram sensor, namely interference or wavefront images, which, through suitable analysis, allow conclusions to be drawn about signals that may not have been optimally transmitted or transmitted by the imaging system .allow diffractions shown.

Dabei ist bekannt, die Abbildungsfehler des optischen Systems durch Abgleich der erfassten Interferenz- bzw. Wellenfrontabbilder mit einer Designmatrix des Abbildungssystems zu ermitteln. Bei geeigneter Ausgestaltung der Designmatrix lassen sich bspw. durch entsprechende Fitting-Verfahren für die erfassten Wellenfrontabbilder Parameter eines Zernike-Polynoms ermitteln, wobei jegliche Abweichung von idealen Werten (wie bspw. Null) einen Hinweis auf einen Abbildungsfehler liefert. Die so ermittelten Parameter können zusammen mit der Designmatrix und der Kenntnis über den tatsächlichen Aufbau des Abbildungssystems genutzt werden, um Nachbearbeitungsmaßnahmen für das Abbildungssystem bzw. einzelne Elemente daraus zu identifizieren, mit denen die Abbildungsfehler reduziert werden können. Methoden, um ausgehend von einer Designmatrix erforderliche oder vorteilhafte Nachbearbeitungsmaßnahmen für ein Abbildungssystem, bspw. das Projektionssystem einer Mikrolithografie-Anlage, zu ermitteln, sind im Stand der Technik bekannt.In this context, it is known to determine the imaging errors of the optical system by comparing the recorded interference images or wavefront images with a design matrix of the imaging system. With a suitable configuration of the design matrix, parameters of a Zernike polynomial can be determined, for example by appropriate fitting methods for the detected wavefront images, with any deviation from ideal values (such as zero) providing an indication of an imaging error. The parameters determined in this way can be used together with the design matrix and knowledge of the actual structure of the imaging system in order to identify post-processing measures for the imaging system or individual elements thereof with which the imaging errors can be reduced. Methods for determining necessary or advantageous post-processing measures for an imaging system, for example the projection system of a microlithography system, starting from a design matrix, are known in the prior art.

Wurde es bislang als ausreichend angesehen, von einem Beleuchtungsstrahl lediglich die Beugungen nullter und erster Ordnungen bei der Ermittlung von Abbildungsfehlern zu berücksichtigen und zur Verbesserung bei der Genauigkeit der Ermittlung der Abbildungsfehler verschiedene Ansätze verfolgt wurden, die Abbildung von Beugungen höherer Ordnung durch das Abbildungssystem zu vermeiden, geht die vorliegende Erfindung den entgegengesetzten Weg: Indem Beugungen höherer Ordnung nicht nur zugelassen, sondern auch bei der Ermittlung der Designmatrix und somit der Abbildungsqualität berücksichtigt werden, erhöht sich die Realitätstreue der Designmatrix. Die erhöhte Realitätstreue der Designmatrix ermöglicht wiederum eine genauere Identifikation von Abbildungsfehlern. In der Folge ist eine präzisere Nachbearbeitung des Abbildungssystems möglich, an dessen Ende eine erhöhte Abbildungsqualität des Abbildungssystems steht, die mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zumindest nicht zuverlässig erreicht werden können. Indem auf Maßnahmen zur Unterdrückung von Beugungen höherer Ordnungen bei der eigentlichen Messung vollständig verzichtet werden kann, lässt sich häufig eine Beschleunigung des Messvorgangs erreichen. Auch erhöht sich die Flexibilität bei der Auswahl des Gitterdesigns.It was previously considered sufficient to only take into account the zeroth and first-order diffractions of an illumination beam when determining aberrations, and to improve the accuracy of determining the aberrations, various approaches were pursued to avoid the imaging of higher-order diffractions by the imaging system , the present invention goes the opposite way: by not only allowing higher-order diffractions, but also taking them into account when determining the design matrix and thus the imaging quality, the design matrix becomes more realistic. The increased realism of the design matrix in turn enables a more precise identification of aberrations. As a result, a more precise post-processing of the imaging system is possible, at the end of which there is an increased imaging quality of the imaging system, which cannot be reliably achieved with the methods known from the prior art. Because measures to suppress higher-order diffractions in the actual measurement can be completely dispensed with, the measurement process can often be accelerated. Flexibility in selecting the grid design is also increased.

Zur Ermittlung der Designmatrix wird auf eine auf den Brechungswinkel skalierte Darstellung der Strahlengänge an den Pupillenebenen in kartesischen Koordinaten zurückgegriffen, d. h., ein ganzzahliger Koordinatenschritt im kartesischen System einer Pupillenebene entspricht einem Schritt um den Beugungswinkel zwischen zwei benachbarten Beugungen und der Nullpunkt im kartesischen Koordinatensystem fällt mit einem Beugungsstrahl zusammen. Dabei werden die Koordinaten für die objektseitige Pupillenebene, in der die Beleuchtungsquelle angeordnet ist, sowie die das Abbildungssystem beschreibende Objektivpupillenebene auf den Brechungswinkel des ersten Beugungsgitters skaliert, während die Koordinaten für die bildseitige Pupillenebene, in welcher der Interferogramm-Sensor angeordnet ist, die Skalierung der Koordinaten anhand des Brechungswinkels des zweiten Beugungsgitters erfolgt. Der Brechungswinkel des zweiten Beugungsgitters ist dabei in der Regel ein dem Vergrößerungsfaktor des Abbildungssystems entsprechendes Vielfaches des Brechungswinkels des ersten Beugungsgitters.To determine the design matrix, a representation of the beam paths at the pupil planes scaled to the refraction angle in Cartesian coordinates is used, i. That is, an integer coordinate step in the Cartesian system of a pupil plane corresponds to a step by the diffraction angle between two adjacent diffractions, and the zero point in the Cartesian coordinate system coincides with a diffracted ray. The coordinates for the object-side pupil plane, in which the illumination source is arranged, and the objective pupil plane describing the imaging system are scaled to the refraction angle of the first diffraction grating, while the coordinates for the image-side pupil plane, in which the interferogram sensor is arranged, the scaling of the Coordinates based on the angle of refraction of the second diffraction grating. The angle of refraction of the second diffraction grating is usually a multiple of the angle of refraction of the first diffraction grating, corresponding to the magnification factor of the imaging system.

Für die nachfolgenden Betrachtungen sind die skalierten Koordinaten wie folge definiert:

  • Objektseitige Pupillenebene: ( x i i , y i i )
    Figure DE102022212136A1_0001
  • Objektivpupillenebene: ( x k , y k )
    Figure DE102022212136A1_0002
  • Bildseitige Pupillenebene: ( x c j , y c j )
    Figure DE102022212136A1_0003
For the following considerations, the scaled coordinates are defined as follows:
  • Object-side pupil plane: ( x i i , y i i )
    Figure DE102022212136A1_0001
  • Lens Pupil Level: ( x k , y k )
    Figure DE102022212136A1_0002
  • Image-side pupil plane: ( x c j , y c j )
    Figure DE102022212136A1_0003

Die Designmatrix, welche zunächst aus den durch den Interferogramm-Sensor aufgenommenen Abbildern die Wellenfronten in der Objektivpupillenebene widerspiegelt, die dann wiederum dazu genutzt werden können, Abbildungsfehler des Abbildungssystems bzw. einzelner Komponenten darauf zu identifizieren und geeignete Nachbearbeitungsmaßnahmen zur Reduzierung der Abbildungsfehler vorzusehen.The design matrix, which initially reflects the wavefronts in the objective pupil plane from the images recorded by the interferogram sensor, which in turn can then be used to identify aberrations in the imaging system or individual components on it and to provide suitable post-processing measures to reduce the aberrations.

Allgemein lässt sich die Designmatrix formulieren als s = ( S i K x , h 1 S j K y , h 1 )

Figure DE102022212136A1_0004
mit S i k x , h 1 = Φ x , h 1 ( x c i , y c i ) z k | z 1 z N = 0
Figure DE102022212136A1_0005
S j k y , h 1 = Φ y , h 1 ( x c j , y c j ) z k | z 1 z N = 0
Figure DE102022212136A1_0006
wobei diese Ableitungen um den Punkt, an dem die Zernike-Faktoren z1..zN gleich null sind, linearisiert werden.In general, the design matrix can be formulated as s = ( S i K x , H 1 S j K y , H 1 )
Figure DE102022212136A1_0004
with S i k x , H 1 = Φ x , H 1 ( x c i , y c i ) e.g k | e.g 1 ... e.g N = 0
Figure DE102022212136A1_0005
S j k y , H 1 = Φ y , H 1 ( x c j , y c j ) e.g k | e.g 1 ... e.g N = 0
Figure DE102022212136A1_0006
where these derivatives are linearized around the point where the Zernike factors z 1 ..z N equal zero.

Dabei gilt zum einen Φ x , h 1 ( x c j y c j ) = a r g ( o x = o x m i n o x m a x o y = o y m i n o y m a x n x 1 = n x m a x n x m a x 1 n y 2 = n y m i n n y m a x n y 1 = n y m i n n y 2 A x , 12 exp ( i ( ϕ ( x 1 j + 1 , y 2 j ) ϕ ( x 1 j , y 1 j ) ) ) )

Figure DE102022212136A1_0007
mit A x , 12 = g x , s e n * ( n x 1 , n y 1 ) g x , s e n ( n x 1 + 1 , n y 1 ) g x , r e t * ( o x n x 1 , o y n y 1 ) g x , r e t ( o x   n x 1 1 , o y n y 2 )
Figure DE102022212136A1_0008
x 1 j = x c j n x 1
Figure DE102022212136A1_0009
y 1 j = y c j n y 1
Figure DE102022212136A1_0010
y 2 j = y c j n y 2
Figure DE102022212136A1_0011
und den Randbedingungen x 1 j 2 + y 1 k 2 N A
Figure DE102022212136A1_0012
x 2 j 2 + y 2 j 2 = ( x 1 j + 1 ) 2 + y 2 j 2 N A
Figure DE102022212136A1_0013
x i i 2 + y i i 2 N A i l l u
Figure DE102022212136A1_0014
On the one hand, Φ x , H 1 ( x c j y c j ) = a right G ( O x = O x m i n O x m a x O y = O y m i n O y m a x n x 1 = n x m a x n x m a x 1 n y 2 = n y m i n n y m a x n y 1 = n y m i n n y 2 A x , 12 ex ( i ( ϕ ( x 1 j + 1 , y 2 j ) ϕ ( x 1 j , y 1 j ) ) ) )
Figure DE102022212136A1_0007
with A x , 12 = G x , s e n * ( n x 1 , n y 1 ) G x , s e n ( n x 1 + 1 , n y 1 ) G x , right e t * ( O x n x 1 , O y n y 1 ) G x , right e t ( O x n x 1 1 , O y n y 2 )
Figure DE102022212136A1_0008
x 1 j = x c j n x 1
Figure DE102022212136A1_0009
y 1 j = y c j n y 1
Figure DE102022212136A1_0010
y 2 j = y c j n y 2
Figure DE102022212136A1_0011
and the boundary conditions x 1 j 2 + y 1 k 2 N A
Figure DE102022212136A1_0012
x 2 j 2 + y 2 j 2 = ( x 1 j + 1 ) 2 + y 2 j 2 N A
Figure DE102022212136A1_0013
x i i 2 + y i i 2 N A i l l and
Figure DE102022212136A1_0014

Zum anderen gilt Φ y , h 1 ( x c j y c j ) = a r g ( o x = o x m i n o x m a x o y = o y m i n o y m a x n x 2 = n x m i n n x m a x n x 1 = n x m i n n x 2 n y 1 = n y m i n n y m a x 1 A x , 12 exp ( i ( ϕ ( x 2 j , y 1 j + 1 ) ϕ ( x 1 j , y 1 j ) ) ) )

Figure DE102022212136A1_0015
mit A y ,12 = g y , s e n * ( n x 1 , n y 1 ) g y , s e n ( n x 2 , n y 1 + 1 ) g y , r e t * ( o x n x 1 , o y n y 1 ) g y , r e t ( o x   n x 2 , o y n y 1 1 )
Figure DE102022212136A1_0016
x 1 j = x c j n x 1
Figure DE102022212136A1_0017
y 1 j = y c j n y 1
Figure DE102022212136A1_0018
x 2 j = x c j n x 2
Figure DE102022212136A1_0019
und den Randbedingungen x 1 j 2 + y 1 k 2 N A
Figure DE102022212136A1_0020
x 2 j 2 + y 2 k 2 = x 2 j 2 + ( y 1 j + 1 ) 2 N A
Figure DE102022212136A1_0021
x i i 2 + y i i 2 N A i l l u
Figure DE102022212136A1_0022
On the other hand Φ y , H 1 ( x c j y c j ) = a right G ( O x = O x m i n O x m a x O y = O y m i n O y m a x n x 2 = n x m i n n x m a x n x 1 = n x m i n n x 2 n y 1 = n y m i n n y m a x 1 A x , 12 ex ( i ( ϕ ( x 2 j , y 1 j + 1 ) ϕ ( x 1 j , y 1 j ) ) ) )
Figure DE102022212136A1_0015
with A y ,12 = G y , s e n * ( n x 1 , n y 1 ) G y , s e n ( n x 2 , n y 1 + 1 ) G y , right e t * ( O x n x 1 , O y n y 1 ) G y , right e t ( O x n x 2 , O y n y 1 1 )
Figure DE102022212136A1_0016
x 1 j = x c j n x 1
Figure DE102022212136A1_0017
y 1 j = y c j n y 1
Figure DE102022212136A1_0018
x 2 j = x c j n x 2
Figure DE102022212136A1_0019
and the boundary conditions x 1 j 2 + y 1 k 2 N A
Figure DE102022212136A1_0020
x 2 j 2 + y 2 k 2 = x 2 j 2 + ( y 1 j + 1 ) 2 N A
Figure DE102022212136A1_0021
x i i 2 + y i i 2 N A i l l and
Figure DE102022212136A1_0022

Durch die in den vorstehenden Formeln verwendeten Indizes „x“ und „y“ wird dabei verdeutlicht, dass der hier vorgestellte Algorithmus grundsätzlich verschiedene Beugungseigenschaften in x- und y-Richtung berücksichtigen kann, die bspw. in zwei aufeinanderfolgenden Messsequenzen getrennt voneinander betrachtet werden können. Dabei kann das verschiebbare Beugungsgitter in der ersten Messsequenz zunächst in x-Richtung und in einer darauffolgenden Messsequenz in y-Richtung verschoben werden.The indices "x" and "y" used in the above formulas make it clear that the algorithm presented here can fundamentally take into account different diffraction properties in the x and y direction, which can be considered separately, for example, in two consecutive measurement sequences. In this case, the displaceable diffraction grating can first be displaced in the x-direction in the first measurement sequence and in the y-direction in a subsequent measurement sequence.

Für sämtliche vorstehenden Formeln gilt dabei allgemein ϕ ( x j ,y j ) = n = 1 N z n p n ( x j , y j )

Figure DE102022212136A1_0023
wobei p n ( x j , y j )
Figure DE102022212136A1_0024
das n-te, für den Punkt (xj,yj) ausgewertete Zernike-Polynom ist und sich die Phase am fraglichen Punkt - nach Ermittlung der Zernike-Parameter - aus der Summe der Zernike-Polynome ergibt.The following generally applies to all the above formulas ϕ ( x j y j ) = n = 1 N e.g n p n ( x j , y j )
Figure DE102022212136A1_0023
in which p n ( x j , y j )
Figure DE102022212136A1_0024
is the nth Zernike polynomial evaluated for the point (x j ,y j ) and the phase at the point in question results - after determining the Zernike parameters - from the sum of the Zernike polynomials.

Bei den komplex konjugierbaren Funktionen gret(nx,ny) und gsen(nx,ny) handelt es sich um die komplexen Beugungsspektren des ersten bzw. Retikel-Beugungsgitters und des zweiten bzw. Sensor-Beugungsgitters für die jeweiligen Beugungsordnungen in x- und y-Richtung, wobei die beiden Funktionen wiederum für die x- und y-Richtung gesondert aufgestellt sein können (vgl. Indizes bei der Verwendung in den oben stehenden Formeln).The complex conjugable functions g ret (nx,ny) and g sen (nx,ny) are the complex diffraction spectra of the first or reticle diffraction grating and the second or sensor diffraction grating for the respective diffraction orders in the x and y-direction, whereby the two functions can in turn be set up separately for the x- and y-direction (cf. indices when used in the above formulas).

Mit NA ist die numerische Apertur des Abbildungssystems bezeichnet. NAillu bezeichnet die Apertur der Beleuchtung.NA denotes the numerical aperture of the imaging system. NA illu denotes the aperture of the illumination.

Weiterhin gilt allgemein x i i = x c j o x

Figure DE102022212136A1_0025
y i i = y c j o y
Figure DE102022212136A1_0026
sowie o x = n x r e t , 1 + n x s e n , 1 = n x r e t , 2 + n x s e n , 2
Figure DE102022212136A1_0027
o y = n y r e t , 1 + n y s e n , 1 = n y r e t , 2 + n y s e n , 2
Figure DE102022212136A1_0028
Furthermore, the general rule applies x i i = x c j O x
Figure DE102022212136A1_0025
y i i = y c j O y
Figure DE102022212136A1_0026
such as O x = n x right e t , 1 + n x s e n , 1 = n x right e t , 2 + n x s e n , 2
Figure DE102022212136A1_0027
O y = n y right e t , 1 + n y s e n , 1 = n y right e t , 2 + n y s e n , 2
Figure DE102022212136A1_0028

Durch die letztgenannte Formel wird weiterhin die Beschränkung in den Algorithmus eingeführt, dass lediglich Beugungen, die aus einer gemeinsamen Beleuchtungsrichtung resultieren, am Interferogramm-Sensor tatsächlich miteinander interferieren können. Gleichzeitig wird durch die Summation über die Variablen ox und oy sichergestellt, dass auch solche Beiträge der auf den Interferogramm-Sensor auftreffenden Strahlung berücksichtigt werden kann, deren ausgehender Winkel vom zweiten Beugungsgitter nicht dem Einfallswinkel des originären Beleuchtungsstrahls am ersten Beugungsgitter entspricht.The latter formula also introduces the restriction into the algorithm that only diffractions that result from a common illumination direction can actually interfere with one another at the interferogram sensor. At the same time, the summation of the variables o x and o y ensures that those contributions from the radiation impinging on the interferogram sensor can also be taken into account, the angle of which emanates from the second diffraction grating does not correspond to the angle of incidence of the original illumination beam at the first diffraction grating.

Dabei stellen nx und ny die Beugungsordnung an dem - je nach Index - ersten bzw. Retikel-Beugungsgitter oder zweiten bzw. Sensor-Beugungsgitter in x- bzw. y-Richtung dar.Here, nx and ny represent the diffraction order at the - depending on the index - the first or reticle diffraction grating or the second or sensor diffraction grating in the x or y direction.

Aus den vorstehenden Überlegungen hat sich gezeigt, dass sich die Bestandteile S j k x , h 1

Figure DE102022212136A1_0029
bzw. S j k y , h 1
Figure DE102022212136A1_0030
der Designmatrix vereinfacht darstellen lassen als S j k = z k ( a r g ( l , m A l , m e x p ( i ( n = 1 N z n ( p n ( x j l , y j l ) p n ( x j m , y j m ) ) ) ) ) ) | z 1 z N = 0 = 1 2 ( l , m A l , m ( p k ( x j l , y j l ) p n ( x j m , y j m ) ) l , m A l , m   + l , m A l , m * ( p k ( x j l , y j l ) p k ( x j m , y j m ) ) l , m A l , m * )
Figure DE102022212136A1_0031
From the above considerations it has been shown that the components S j k x , H 1
Figure DE102022212136A1_0029
or. S j k y , H 1
Figure DE102022212136A1_0030
of the design matrix can be represented in a simplified way as S j k = e.g k ( a right G ( l , m A l , m e x p ( i ( n = 1 N e.g n ( p n ( x j l , y j l ) p n ( x j m , y j m ) ) ) ) ) ) | e.g 1 ... e.g N = 0 = 1 2 ( l , m A l , m ( p k ( x j l , y j l ) p n ( x j m , y j m ) ) l , m A l , m + l , m A l , m * ( p k ( x j l , y j l ) p k ( x j m , y j m ) ) l , m A l , m * )
Figure DE102022212136A1_0031

Die vorstehende allgemeine Formel für Sjk lässt sich bspw. durch die folgenden Ersetzungen zu S j k x , h 1

Figure DE102022212136A1_0032
wandeln: A l , m = A x , 12
Figure DE102022212136A1_0033
x j l = x j 1
Figure DE102022212136A1_0034
y j l = y j 1
Figure DE102022212136A1_0035
x j m = x j 2
Figure DE102022212136A1_0036
y j m = y j 2
Figure DE102022212136A1_0037
l , m = o x o y n y s e n ,1 n y s e n ,2 n x s e n ,1 = n x s e n , m i n n x s e n , m a x 1  
Figure DE102022212136A1_0038
For example, the above general formula for S jk can be replaced by the following S j k x , H 1
Figure DE102022212136A1_0032
walk: A l , m = A x , 12
Figure DE102022212136A1_0033
x j l = x j 1
Figure DE102022212136A1_0034
y j l = y j 1
Figure DE102022212136A1_0035
x j m = x j 2
Figure DE102022212136A1_0036
y j m = y j 2
Figure DE102022212136A1_0037
l , m = O x O y n y s e n ,1 n y s e n ,2 n x s e n ,1 = n x s e n , m i n n x s e n , m a x 1
Figure DE102022212136A1_0038

Analog ist dies auch für S j k y , h 1

Figure DE102022212136A1_0039
möglich.This is also the same for S j k y , H 1
Figure DE102022212136A1_0039
possible.

Mithilfe der so ermittelbaren Designmatrix lässt sich ausgehend von gemessenen Interferogramm-Abbildungen mit geeigneten x- und y-Phasenschritten für jeden Messpunkt des Interferogramm-Sensors und - beispielsweise - der Methode der (ggf. gewichteten) kleinsten Quadrate ein Vektor der Zernike-Parameter ermitteln: z ^ k = ( S i k x , h 1 S j k y , h 1 ) \ ( Φ m e a s x , h 1 ( x c i , y c i ) Φ m e a s y , h 1 ( x c j , y c j ) )

Figure DE102022212136A1_0040
bzw. ( z ^ 1 z ^ 2 z ^ K ) = ( ( S 11 x , h 1 S 12 x , h 1 S 1 K x , h 1 S 21 x , h 1 S 22 x , h 1 S 2 K x , h 1 S I 1 x , h 1 S I 2 x , h 1 S I K x , h 1 ) ( S 11 y , h 1 S 12 y , h 1 S 1 K y , h 1 S 21 y , h 1 S 22 y , h 1 S 2 K y , h 1 S J 1 y , h 1 S J 2 y , h 1 S J K y , h 1 ) ) / ( ( Φ m e a s x , h 1 ( x c 1 , y c 1 ) Φ m e a s x , h 1 ( x c 2 , y c 2 ) Φ m e a s x , h 1 ( x c I , y c I ) ) ( Φ m e a s y , h 1 ( x c 1 , y c 1 ) Φ m e a s y , h 1 ( x c 2 , y c 2 ) Φ m e a s y , h 1 ( x c J , y c J ) ) )
Figure DE102022212136A1_0041
wobei Φmeas die am jeweiligen Punkt in der objektseitigen Pupillenebene aus dem Interferogramm ergebende Phase ist.Using the design matrix that can be determined in this way, a vector of the Zernike parameters can be determined based on measured interferogram images with suitable x and y phase steps for each measuring point of the interferogram sensor and - for example - the method of the (possibly weighted) least squares: e.g ^ k = ( S i k x , H 1 S j k y , H 1 ) \ ( Φ m e a s x , H 1 ( x c i , y c i ) Φ m e a s y , H 1 ( x c j , y c j ) )
Figure DE102022212136A1_0040
or. ( e.g ^ 1 e.g ^ 2 e.g ^ K ) = ( ( S 11 x , H 1 S 12 x , H 1 ... S 1 K x , H 1 S 21 x , H 1 S 22 x , H 1 ... S 2 K x , H 1 S I 1 x , H 1 S I 2 x , H 1 ... S I K x , H 1 ) ( S 11 y , H 1 S 12 y , H 1 ... S 1 K y , H 1 S 21 y , H 1 S 22 y , H 1 ... S 2 K y , H 1 S J 1 y , H 1 S J 2 y , H 1 ... S J K y , H 1 ) ) / ( ( Φ m e a s x , H 1 ( x c 1 , y c 1 ) Φ m e a s x , H 1 ( x c 2 , y c 2 ) Φ m e a s x , H 1 ( x c I , y c I ) ) ( Φ m e a s y , H 1 ( x c 1 , y c 1 ) Φ m e a s y , H 1 ( x c 2 , y c 2 ) Φ m e a s y , H 1 ( x c J , y c J ) ) )
Figure DE102022212136A1_0041
where Φ meas is the phase resulting from the interferogram at the respective point in the object-side pupil plane.

Werden, bspw. mithilfe der vorstehenden Formeln, bei der Berechnung der Designmatrix Beugungen bis zu sechsten Ordnung, was ein bevorzugtes Minimum darstellt, berücksichtigt, kann durch Vergleichsrechnungen mit bekannten, nur die nullte und erste Beugungsordnungen berücksichtigenden Algorithmen eine erhebliche Verbesserung in der Realitätsnähe der Designmatrix erreicht werden, in der Regel um wenigstens den Faktor 2. Diese ermöglicht wiederum, wie bereits erläutert, eine genauere Ermittlung von Abbildungsfehlern und ermöglicht eine präzisere Nachbearbeitung des Abbildungssystems, um im Ergebnis eine sehr hohe Abbildungsqualität zu erreichen.If, e.g. with the help of the above formulas, when calculating the design matrix, diffractions of up to the sixth order, which represents a preferred minimum, are taken into account, comparison calculations with known algorithms that only take into account the zeroth and first diffraction orders can significantly improve the realism of the design matrix be achieved, as a rule by a factor of at least 2. As already explained, this in turn enables a more precise determination of imaging errors and enables a more precise post-processing of the imaging system in order to achieve a very high imaging quality as a result.

Wie ebenfalls bereits angesprochen, lässt sich der erfindungsgemäße Algorithmus auch auf die Beugungen nullter und erster Ordnung beschränken, sodass dann zum Stand der Technik vergleichbare Ergebnisse erreicht werden. Zur Reduktion auf einen nur die nullte und ersten Beugungsordnungen berücksichtigenden Algorithmus sind für die x-Phasenverschiebung die Parameter o x = 0

Figure DE102022212136A1_0042
o y = 0
Figure DE102022212136A1_0043
n y s e n ,1 = 0
Figure DE102022212136A1_0044
n y s e n ,1 = 0
Figure DE102022212136A1_0045
n x s e n , m i n = 1
Figure DE102022212136A1_0046
n x s e n , m a x = 1
Figure DE102022212136A1_0047
und für die y-Phasenverschiebung o x = 0
Figure DE102022212136A1_0048
o y = 0
Figure DE102022212136A1_0049
n x s e n ,1 = 0
Figure DE102022212136A1_0050
n x s e n ,1 = 0
Figure DE102022212136A1_0051
n y s e n , m i n = 1
Figure DE102022212136A1_0052
n y s e n , m a x = 1
Figure DE102022212136A1_0053
zu verwenden. Zusammen mit der Annahme symmetrischer Beugungsspektren, womit gilt g s e n x ( 1,0 ) = g s e n x ( 1,0 )
Figure DE102022212136A1_0054
g r e t x ( 1,0 ) = g r e t x ( 1,0 )
Figure DE102022212136A1_0055
g s e n y ( 1,0 ) = g s e n y ( 1,0 )
Figure DE102022212136A1_0056
g r e t y ( 1,0 ) = g r e t y ( 1,0 )
Figure DE102022212136A1_0057
ergibt sich für die Komponenten der Designmatrix S j k x , h 1 1 2 ( p n ( c x i 1, c y i ) p n ( c x i + 1, c y i ) )
Figure DE102022212136A1_0058
S j k y , h 1 1 2 ( p n ( c x i , c y i 1 ) p n ( c x i , c y i + 1 ) )
Figure DE102022212136A1_0059
As also already mentioned, the algorithm according to the invention can also be limited to the diffractions of the zeroth and first order, so that results comparable to the prior art are then achieved. The parameters for the x-phase shift are for the reduction to an algorithm that only takes into account the zeroth and first diffraction orders O x = 0
Figure DE102022212136A1_0042
O y = 0
Figure DE102022212136A1_0043
n y s e n ,1 = 0
Figure DE102022212136A1_0044
n y s e n ,1 = 0
Figure DE102022212136A1_0045
n x s e n , m i n = 1
Figure DE102022212136A1_0046
n x s e n , m a x = 1
Figure DE102022212136A1_0047
and for the y phase shift O x = 0
Figure DE102022212136A1_0048
O y = 0
Figure DE102022212136A1_0049
n x s e n ,1 = 0
Figure DE102022212136A1_0050
n x s e n ,1 = 0
Figure DE102022212136A1_0051
n y s e n , m i n = 1
Figure DE102022212136A1_0052
n y s e n , m a x = 1
Figure DE102022212136A1_0053
to use. Together with the assumption of symmetrical diffraction spectra, with which holds G s e n x ( 1.0 ) = G s e n x ( 1.0 )
Figure DE102022212136A1_0054
G right e t x ( 1.0 ) = G right e t x ( 1.0 )
Figure DE102022212136A1_0055
G s e n y ( 1.0 ) = G s e n y ( 1.0 )
Figure DE102022212136A1_0056
G right e t y ( 1.0 ) = G right e t y ( 1.0 )
Figure DE102022212136A1_0057
results for the components of the design matrix S j k x , H 1 1 2 ( p n ( c x i 1, c y i ) p n ( c x i + 1, c y i ) )
Figure DE102022212136A1_0058
S j k y , H 1 1 2 ( p n ( c x i , c y i 1 ) p n ( c x i , c y i + 1 ) )
Figure DE102022212136A1_0059

Die oben wiedergegebene vereinfachte Darstellung der Bestandteile S j k x , h 1

Figure DE102022212136A1_0060
bzw. S j k y , h 1
Figure DE102022212136A1_0061
der Designmatrix kann näherungsweise weiter vereinfacht werden zu: S j k a r g ( l , m A l , m exp ( i ( p j ( x l , y l ) p j ( x m , y m ) ) ) )
Figure DE102022212136A1_0062
oder S j k a r g ( l , m A l , m exp ( i ( p j ( x l , y l ) p j ( x m , y m ) ) ) )
Figure DE102022212136A1_0063
The simplified representation of the components shown above S j k x , H 1
Figure DE102022212136A1_0060
or. S j k y , H 1
Figure DE102022212136A1_0061
the design matrix can be further simplified to: S j k a right G ( l , m A l , m ex ( i ( p j ( x l , y l ) p j ( x m , y m ) ) ) )
Figure DE102022212136A1_0062
or S j k a right G ( l , m A l , m ex ( i ( p j ( x l , y l ) p j ( x m , y m ) ) ) )
Figure DE102022212136A1_0063

Alternativ zur Ermittlung der Designmatrix, aus der dann die Phase in der Objektivpupillenebene berechnet werden kann, ist es alternativ auch möglich, im Wesentlichen analog zu den vorstehenden Überlegungen unmittelbar die ortsabhängige Phase Φ(xj,yj) und ohne explizite Berechnung von Zernike-Koeffizienten zu bestimmen, nämlich indem auf die Ableitung der Modellfunktion an dem gewünschten Punkt zurückgegriffen wird: D = ( D i k x , h 1 D j k y , h 1 )

Figure DE102022212136A1_0064
mit D i k x , h 1 = Φ x , h 1 ( x c i , y c i ) ϕ ( x k , y k ) | ϕ = 0
Figure DE102022212136A1_0065
D i k y , h 1 = Φ y , h 1 ( x c j , y c j ) ϕ ( x k , y k ) | ϕ = 0
Figure DE102022212136A1_0066
As an alternative to determining the design matrix, from which the phase in the objective pupil plane can then be calculated, it is alternatively also possible, essentially analogously to the above considerations, directly to determine the location-dependent phase Φ(x j ,y j ) and without explicit calculation of Zernike determine coefficients, namely by resorting to the derivative of the model function at the desired point: D = ( D i k x , H 1 D j k y , H 1 )
Figure DE102022212136A1_0064
with D i k x , H 1 = Φ x , H 1 ( x c i , y c i ) ϕ ( x k , y k ) | ϕ = 0
Figure DE102022212136A1_0065
D i k y , H 1 = Φ y , H 1 ( x c j , y c j ) ϕ ( x k , y k ) | ϕ = 0
Figure DE102022212136A1_0066

Insbesondere in diesem Fall lässt sich die Phase in der Objektivpupillenebene auch durch andere Polynome als die Zernike-Polynome, bspw. die Tatian-Polynome, abbilden.In this case in particular, the phase in the objective pupil plane can also be represented by polynomials other than the Zernike polynomials, for example the Tatian polynomials.

Bei dem Interferogramm-Sensor kann es sich bspw. um einen zweidimensionalen CCD-Array-Sensor oder einen Active Pixel Sensor handeln.The interferogram sensor can be, for example, a two-dimensional CCD array sensor or an active pixel sensor.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen weiter veranschaulicht. Es zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie mit einem Projektionssystem als Abbildungssystem;
  • 2: modellhafte Darstellung des Abbildungssystems aus 1 zur Ermittlung von Bildfehlern, wie sie der Erfindung zugrunde liegt; und
  • 3: schematische Darstellung der Verbesserung in der Genauigkeit einer erfindungsgemäß ermittelten Designmatrix gegenüber dem Stand der Technik.
The invention will now be further illustrated with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 : a schematic representation of a projection exposure system for microlithography with a projection system as an imaging system;
  • 2 : model representation of the imaging system 1 for determining image errors, as is the basis of the invention; and
  • 3 : schematic representation of the improvement in the accuracy of a design matrix determined according to the invention compared to the prior art.

In 1 ist eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie in einem schematischen Meridionalschnitt dargestellt. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst dabei ein Beleuchtungssystem 10 und ein Projektionssystem 20.In 1 a projection exposure system 1 for microlithography is shown in a schematic meridional section. The projection exposure system 1 comprises an illumination system 10 and a projection system 20.

Mithilfe des Beleuchtungssystems 10 wird ein Objektfeld 11 in einer Objektebene bzw. Retikelebene 12 beleuchtet. Das Beleuchtungssystem 10 umfasst dazu eine Belichtungsstrahlungsquelle 13, die im dargestellten Ausführungsbeispiel Beleuchtungsstrahlung zumindest umfassend Nutzlicht im EUV-Bereich, also insbesondere mit einer Wellenlänge zwischen 5 nm und 30 nm, abgibt. Bei der Belichtungsstrahlungsquelle 13 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 Belichtungsstrahlungsquelle 13 kann es sich auch um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.An object field 11 in an object plane or reticle plane 12 is illuminated with the aid of the illumination system 10 . For this purpose, the illumination system 10 comprises an exposure radiation source 13 which, in the illustrated exemplary embodiment, emits illumination radiation at least comprising useful light in the EUV range, ie in particular with a wavelength between 5 nm and 30 nm. The exposure radiation source 13 can be a plasma source, for example an LPP (Laser Produced Plasma) source or a DPP (Gas Discharged Produced Plasma) source. It can also be a synchrotron-based radiation source. The exposure radiation source 13 can also be a free-electron laser (free-electron laser, FEL).

Die von der Belichtungsstrahlungsquelle 13 ausgehende Beleuchtungsstrahlung wird zunächst in einem Kollektor 14 gebündelt. Bei dem Kollektor 14 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 14 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 beaufschlagt werden. Der Kollektor 14 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflexivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.The illumination radiation emanating from the exposure radiation source 13 is initially bundled in a collector 14 . The collector 14 can be a collector with one or more ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces. The at least one reflection surface of the collector 14 can be exposed to the illumination radiation in grazing incidence (GI), i.e. with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence (Normal Incidence, NI), i.e. with angles of incidence less than 45° . The collector 14 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation and on the other hand to suppress stray light.

Nach dem Kollektor 14 propagiert die Beleuchtungsstrahlung durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 15. Sollte das Beleuchtungssystem 10 in modularer Bauweise aufgebaut werden, kann die Zwischenfokusebene 15 grundsätzlich für die - auch strukturellen - Trennung des Beleuchtungssystems 10 in ein Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Belichtungsstrahlungsquelle 13 und den Kollektor 14, und der nachfolgend beschriebenen Beleuchtungsoptik 16 herangezogen werden. Bei einer entsprechenden Trennung bilden Strahlungsquellenmodul und Beleuchtungsoptik 16 dann gemeinsam ein modular aufgebautes Beleuchtungssystem 10.After the collector 14, the illumination radiation propagates through an intermediate focus in an intermediate focal plane 15. If the illumination system 10 is constructed in a modular design, the intermediate focal plane 15 can in principle be used for the - also structural - separation of the illumination system 10 into a radiation source module, comprising the exposure radiation source 13 and the Collector 14, and the illumination optics 16 described below are used. With a corresponding separation, the radiation source module and the illumination optics 16 then together form a modular illumination system 10.

Die Beleuchtungsoptik 16 umfasst einen Umlenkspiegel 17. Bei dem Umlenkspiegel 17 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 15 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt.The illumination optics 16 include a deflection mirror 17. The deflection mirror 17 can be a planar deflection mirror or alternatively a mirror with an effect that influences the beam beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 15 can be designed as a spectral filter, which separates a useful light wavelength of the illumination radiation from stray light of a different wavelength.

Mit dem Umlenkspiegel 17 wird die von der Belichtungsstrahlungsquelle 13 stammende Strahlung auf einen ersten Facettenspiegel 18 umgelenkt. Sofern der erste Facettenspiegel 18 dabei - wie vorliegend - in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 16 angeordnet ist, die zur Retikelebene 12 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet.The radiation originating from the exposure radiation source 13 is deflected onto a first facet mirror 18 by the deflection mirror 17 . If the first facet mirror 18 is arranged—as in the present case—in a plane of the illumination optics 16 that is optically conjugated to the reticle plane 12 as a field plane, it is also referred to as a field facet mirror.

Der erste Facettenspiegel 18 umfasst eine Vielzahl von individuell um jeweils zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen verschwenkbare Mikrospiegel (nicht näher dargestellt) zur steuerbaren Bildung von Facetten. Bei dem ersten Facettenspiegel 18 handelt es sich somit um ein mikroelektromechanisches System (MEMS-System), wie es bspw. auch in der DE 10 2008 009 600 A1 beschrieben ist.The first facet mirror 18 comprises a multiplicity of micromirrors (not shown in more detail) which can be pivoted individually about two axes running perpendicular to one another, for the controllable formation of facets. The first facet mirror 18 is therefore a microelectromechanical system (MEMS system), as is also the case, for example, in FIG DE 10 2008 009 600 A1 is described.

Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 16 ist dem ersten Facettenspiegel 18 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 19, sodass sich ein doppelt facettiertes System ergibt, dessen Grundprinzip auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet wird. Sofern der zweite Facettenspiegel 19 - wie im dargestellten Ausführungsbeispiel - in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 16 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 19 kann aber auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein, womit sich aus der Kombination aus dem ersten und dem zweiten Facettenspiegel 18, 19 ein spekularer Reflektor ergibt, wie er bspw. in der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 beschrieben ist.In the beam path of the illumination optics 16, a second facet mirror 19 is arranged after the first facet mirror 18, resulting in a double-faceted system whose basic principle is also referred to as a honeycomb condenser (fly's eye integrator). If the second facet mirror 19--as in the exemplary embodiment shown--is arranged in a pupil plane of the illumination optics 16, it is also referred to as a pupil facet mirror. The second facet mirror 19 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the illumination optics 4, which means that the combination of the first th and the second facet mirror 18, 19 results in a specular reflector, as for example US 2006/0132747 A1 , the EP 1 614 008 B1 and the U.S. 6,573,978 is described.

Auch der zweite Facettenspiegel 19 umfasst eine Vielzahl von individuell um jeweils zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen verschwenkbare Mikrospiegel. Zur weiteren Erläuterung wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.The second facet mirror 19 also comprises a multiplicity of micromirrors which can each be pivoted individually about two axes running perpendicular to one another. For further explanation, refer to the DE 10 2008 009 600 A1 referred.

Mithilfe des zweiten Facettenspiegels 19 werden die einzelnen Facetten des ersten Facettenspiegels 18 in das Objektfeld 11 abgebildet, wobei es sich regelmäßig nur um eine näherungsweise Abbildung handelt. Der zweite Facettenspiegel 19 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung im Strahlengang vor dem Objektfeld 11.With the help of the second facet mirror 19, the individual facets of the first facet mirror 18 are imaged in the object field 11, which is usually only an approximate image. The second facet mirror 19 is the last beam-forming mirror or actually the last mirror for the illumination radiation in the beam path in front of the object field 11.

Jeweils eine der Facetten des zweiten Facettenspiegels 19 ist genau einer der Facetten des ersten Facettenspiegels 18 zur Ausbildung eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 11 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem köhlerschen Prinzip ergeben.In each case one of the facets of the second facet mirror 19 is assigned to exactly one of the facets of the first facet mirror 18 to form an illumination channel for illuminating the object field 11 . In this way, in particular, lighting can result according to the Kohler principle.

Die Facetten des ersten Facettenspiegels 18 werden jeweils von einer zugeordneten Facette des zweiten Facettenspiegels 19 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 11 ist dabei möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.The facets of the first facet mirror 18 are each imaged superimposed by an associated facet of the second facet mirror 19 in order to illuminate the object field 5 . The illumination of the object field 11 is as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%. Field uniformity can be achieved by superimposing different illumination channels.

Durch Auswahl der letztendlich verwendeten Beleuchtungskanäle, was durch geeignete Einstellung der Mikrospiegel des ersten Facettenspiegels 18 problemlos möglich ist, kann weiterhin die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille des nachfolgend beschriebenen Projektionssystems 20 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet. Dabei kann im Übrigen vorteilhaft sein, wenn der zweite Facettenspiegel 19 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene des Projektionssystems 20 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacettenspiegel 19 gegenüber einer Pupillenebene des Projektionssystems 20 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.The intensity distribution in the entrance pupil of the projection system 20 described below can also be adjusted by selecting the illumination channels that are ultimately used, which is easily possible by suitably adjusting the micromirrors of the first facet mirror 18 . This intensity distribution is also referred to as an illumination setting. Moreover, it can be advantageous if the second facet mirror 19 is not to be arranged exactly in a plane which is optically conjugate to a pupil plane of the projection system 20 . In particular, the pupil facet mirror 19 can be arranged tilted relative to a pupil plane of the projection system 20, as is the case, for example, in FIG DE 10 2017 220 586 A1 is described.

Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 16 ist der zweite Facettenspiegel 19 aber in einer zur Eintrittspupille des Projektionssystems 20 konjugierten Fläche angeordnet. Umlenkspiegel 17 sowie die beiden Facettenspiegel 18, 19 sind sowohl gegenüber der Objektebene 12 als auch zueinander jeweils verkippt angeordnet.At the in the 1 However, the arrangement of the components of the illumination optics 16 shown in the illustration, the second facet mirror 19 is arranged in a surface conjugate to the entrance pupil of the projection system 20 . Deflection mirror 17 and the two facet mirrors 18, 19 are each arranged tilted relative to the object plane 12 and each other.

Bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform der Beleuchtungsoptik 16 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 19 und dem Objektfeld 11 noch eine Übertragungsoptik umfassend einen oder mehrere Spiegel vorgesehen sein. 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. Mit einer zusätzlichen Übertragungsoptik kann insbesondere unterschiedlichen Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang des nachfolgend beschriebenen Projektionssystems 20 berücksichtigt werden.In an alternative embodiment of the illumination optics 16 (not shown), transmission optics comprising one or more mirrors can also be provided in the beam path between the second facet mirror 19 and the object field 11 . The transmission optics can in particular comprise one or two mirrors for normal incidence (NI mirror, normal incidence mirror) and/or one or two mirrors for grazing incidence (GI mirror, gracing incidence mirror). In particular, different positions of the entrance pupil for the tangential and for the sagittal beam path of the projection system 20 described below can be taken into account with additional transmission optics.

Es ist alternativ möglich, dass auf den in 1 dargestellten Umlenkspiegel 17 verzichtet wird, wozu dann die Facettenspiegel 18, 19 gegenüber der Strahlungsquelle 13 und dem Kollektor 14 geeignet anzuordnen sind.Alternatively, it is possible that the in 1 deflection mirror 17 shown is dispensed with, for which purpose the facet mirrors 18, 19 are to be arranged in a suitable manner opposite the radiation source 13 and the collector 14.

Mithilfe des Projektionssystems 20 wird das Objektfeld 11 in der Retikelebene 12 auf das Bildfeld 21 in der Bildebene 22 übertragen.The object field 11 in the reticle plane 12 is transferred to the image field 21 in the image plane 22 with the aid of the projection system 20 .

Das Projektionssystem 20 umfasst dafür eine Mehrzahl von Spiegeln 25, Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.For this purpose, the projection system 20 comprises a plurality of mirrors 25, M i , which are numbered consecutively according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 1 .

Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst das Projektionssystem 20 sechs Spiegel 25, M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln 25, M1 sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel 25, M5 und der letzte Spiegel 25, M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung, womit es sich bei dem dargestellten Projektionssystem 20 um eine doppelt obskurierte Optik handelt. Das Projektionssystem 20 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,3 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.At the in the 1 illustrated example, the projection system 20 comprises six mirrors 25, M 1 to M 6 . Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors 25, M 1 are also possible. The penultimate mirror 25, M 5 and the last mirror 25, M 6 each have a passage opening for the illumination radiation, which means that the projection system 20 shown is a double obs cured optics. The projection system 20 has an image-side numerical aperture which is greater than 0.3 and which can also be greater than 0.6 and which can be, for example, 0.7 or 0.75.

Die Reflexionsflächen der Spiegel 25, Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel 25, Mi aber auch als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel 25, Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 16, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.The reflection surfaces of the mirrors 25, M i can be designed as free-form surfaces without an axis of rotational symmetry. Alternatively, the reflection surfaces of the mirrors 25, M i can also be designed as aspherical surfaces with exactly one axis of rotational symmetry of the reflection surface shape. Like the mirrors of the illumination optics 16, the mirrors 25, M i can have highly reflective coatings for the illumination radiation. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.

Das Projektionssystem 20 hat einen großen Objekt-Bild-versatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 11 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 21. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 12 und der Bildebene 22.The projection system 20 has a large object-image offset in the y-direction between a y-coordinate of a center of the object field 11 and a y-coordinate of the center of the image field 21. This object-image offset in the y-direction can approximately as large as a z-distance between the object plane 12 and the image plane 22.

Das Projektionssystem 20 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein, d. h. es weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy des Projektionssystems 20 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein Abbildungsmaßstab β von 0,25 entspricht dabei einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1, während ein Abbildungsmaßstab β von 0,125 in eine Verkleinerung im Verhältnis 8:1 resultiert. Ein positives Vorzeichen beim Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr, ein negatives Vorzeichen eine Abbildung mit Bildumkehr.The projection system 20 can in particular be anamorphic, ie it has in particular different image scales β x , β y in the x and y directions. The two image scales β x , β y of the projection system 20 are preferably at (β x , β y )=(+/−0.25, /+−0.125). A magnification β of 0.25 corresponds to a reduction in the ratio 4:1, while a magnification β of 0.125 results in a reduction in the ratio 8:1. A positive sign for the imaging scale β means imaging without image reversal, a negative sign imaging with image reversal.

Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung sind möglich.Other imaging scales are also possible. Image scales β x , β y with the same sign and absolutely the same in the x and y directions are also possible.

Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 11 und dem Bildfeld 21 kann, je nach Ausführung des Projektionssystems 20, gleich oder unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionssysteme 20 mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .The number of intermediate image planes in the x-direction and in the y-direction in the beam path between the object field 11 and the image field 21 can be the same or different, depending on the design of the projection system 20. Examples of projection systems 20 with different numbers of such intermediate images in the x and y directions are known from FIG U.S. 2018/0074303 A1 .

Das Projektionssystem 20 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann aber auch unzugänglich sein.In particular, the projection system 20 can have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. But it can also be inaccessible.

Durch das Beleuchtungssystem 10 belichtet und durch das Projektionssystem 20 auf die Bildebene 21 übertragen wird ein im Objektfeld 11 angeordnetes Retikel 30 (auch Maske genannt). Das Retikel 30 ist von einem Retikelhalter 31 gehalten. Der Retikelhalter 31 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 32 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Scanrichtung in x-Richtung.A reticle 30 (also called a mask) arranged in the object field 11 is exposed by the illumination system 10 and transferred to the image plane 21 by the projection system 20 . The reticle 30 is held by a reticle holder 31 . The reticle holder 31 can be displaced in particular in a scanning direction via a reticle displacement drive 32 . In the exemplary embodiment shown, the scanning direction runs in the x-direction.

Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 30 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 21 in der Bildebene 22 angeordneten Wafers 35. Der Wafer 35 wird von einem Waferhalter 36 gehalten. Der Waferhalter 36 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 37 insbesondere längs der x-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 30 über den Retikelverlagerungsantrieb 32 und andererseits des Wafers 35 über den Waferverlagerungsantrieb 37 kann synchronisiert zueinander erfolgen.A structure on the reticle 30 is imaged onto a light-sensitive layer of a wafer 35 arranged in the region of the image field 21 in the image plane 22. The wafer 35 is held by a wafer holder 36. The wafer holder 36 can be displaced in particular along the x-direction via a wafer displacement drive 37 . The displacement of the reticle 30 on the one hand via the reticle displacement drive 32 and on the other hand the wafer 35 via the wafer displacement drive 37 can be synchronized with one another.

Die in 1 dargestellte Projektionsbelichtungsanlage 1 gemäß der vorstehenden Beschreibung stellt im wesentlichen bekannten Stand der Technik dar.In the 1 The projection exposure system 1 shown according to the above description essentially represents the known state of the art.

Um eine hohe Qualität der mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 herzustellenden Halbleiter zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass das Projektionssystem 20, welches ein extrem hochauflösendes Abbildungssystem 20 darstellt, keine oder nur geringe Bildfehler aufweist. Dazu ist im Stand der Technik bekannt, die Abbildungsqualität des Abbildungssystems 20 durch eine Wellenfronmessung zu ermitteln, und bei Bedarf Nachbearbeitungen am Abbildungssystem 20 bzw. dessen diversen optischen Elementen, nämlich den Spiegeln M1 bis M6, vorzunehmen, bis die gewünschte Abbildungsqualität erreicht ist. Dazu ist aus dem Stand der Technik bekannt, aus mithilfe von Beugungsgittern erzeugte Interferogramm-Abbildungen die Wellenfront bzw. eine Designmatrix des Abbildungssystems 20 zu ermitteln, auf Basis derer dann für die Erhöhung der Abbildungsqualität geeignete Nachbearbeitungsmaßnahmen ermittelt und durchgeführt werden können. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem lediglich Beugungen nullter und erster Ordnung berücksichtigt werden können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass auch Beugung zweiter Ordnung und/oder noch weiterer höherer Ordnungen berücksichtigt werden.In order to ensure a high quality of the semiconductors to be produced with the aid of the projection exposure system 1, it is necessary for the projection system 20, which represents an extremely high-resolution imaging system 20, to have little or no image errors. For this purpose, it is known in the prior art to determine the imaging quality of the imaging system 20 by means of a wave front measurement and, if necessary, to carry out post-processing on the imaging system 20 or its various optical elements, namely the mirrors M 1 to M 6 , until the desired imaging quality is achieved . For this purpose, it is known from the prior art to determine the wave front or a design matrix of the imaging system 20 from interferogram images generated using diffraction gratings, on the basis of which post-processing measures suitable for increasing the imaging quality can then be determined and implemented. In contrast to the prior art, in which only diffractions of the zeroth and first order can be taken into account, it is provided according to the invention that second-order diffraction and/or even further higher orders are also taken into account.

Dazu wird, wie in 2a schematisch und in Form der bei der Erfindung verwendeten Modellbetrachtung dargestellt, eine grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannte Ermittlung interferometrischer Abbildungen durchgeführt, bei der jedoch auch Beugungen zweiter oder höherer Ordnungen abgebildet werden.For this purpose, as in 2a shown schematically and in the form of the model consideration used in the invention, a determination of interferometric images known in principle from the prior art is carried out, in which, however, diffractions of the second or higher orders are also imaged.

Die Ermittlung interferometrischer Abbildungen erfolgt dabei ausgehend von in einer objektseitigen Pupillenebene 100 des Abbildungssystems 20 angeordneten Beleuchtungsquelle, mit der definierte - d. h., in Position auf und Ausrichtung gegenüber der Pupillenebene 100 bekannte - Beleuchtungsstrahlen 101 in das Abbildungssystem 20 ausgesandt wird. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in 2a dabei lediglich ein einzelner Beleuchtungsstrahl 101 dargestellt. Bei dem Beleuchtungsstrahl 101 handelt es sich um einen Strahl derselben Wellenlänge, wie die auch bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 gemäß 1 genutzt. Bei entsprechender Ausgestaltung kann die Belichtungsanlage 10 der Projektionsbelichtungsanlage 1 sogar als Quelle für den Beleuchtungsstrahl 101 genutzt werden und eine virtuelle Beleuchtungsquelle bilden: ist der Facettenspiegel 19 (vgl. 1) in der Pupillenebene 101 des Abbildungssystems 20 angeordnet, können durch geeignete Ansteuerung der Facettenspiegel 18, 19 des Beleuchtungssystems 10 geeignete Beleuchtungsstrahlen 101 in das Abbildungssystem eingeleitet werden, die als von der Pupillenebene 101 ausgehend angesehen werden können, auch wenn die eigentliche Belichtungsstrahlungsquelle 13 entfernt davon angeordnet ist. Ein so erzeugter Beleuchtungsstrahl 101 weist aufgrund der Identität der Belichtungsstrahlungsquelle 13 dann auch unmittelbar dieselbe Wellenlänge auf, die später auch bei der Belichtung von Halbleiter-Wafern und damit bei der eigentlich vorgesehen Verwendung des Abbildungssystems genutzt wird.The determination of interferometric images proceeds from an illumination source arranged in an object-side pupil plane 100 of the imaging system 20 with which defined illumination beams 101 - ie known in position on and alignment with respect to the pupil plane 100 - are emitted into the imaging system 20 . For reasons of clarity, in 2a only a single illumination beam 101 is shown. The illumination beam 101 is a beam of the same wavelength as that in the projection exposure system 1 according to FIG 1 utilized. With a corresponding configuration, the exposure system 10 of the projection exposure system 1 can even be used as a source for the illumination beam 101 and form a virtual illumination source: if the facet mirror 19 (cf. 1 ) are arranged in the pupil plane 101 of the imaging system 20, by suitably controlling the facet mirrors 18, 19 of the illumination system 10, suitable illumination beams 101 can be introduced into the imaging system, which can be viewed as emanating from the pupil plane 101, even if the actual exposure radiation source 13 is at a distance from it is arranged. Due to the identity of the exposure radiation source 13, an illumination beam 101 generated in this way then also has the same wavelength directly as is used later in the exposure of semiconductor wafers and thus in the actually intended use of the imaging system.

Bevor der Beleuchtungsstrahl 101 tatsächlich in das Abbildungssystem 20 eintritt, hat es ein in der geeigneten objektseitigen Feldebene 102 des Abbildungssystems angeordnetes erstes Beugungsgitter 103 zu durchqueren. In dem ersten Beugungsgitter 103 wird der auftreffende Beleuchtungsstrahl 101 in die diversen Beugungen nullter, erster, zweiter und höherer Ordnungen „aufgefächert“, wobei die einzelnen Beugungen entsprechend ihrer Ordnung ausgehend vom ersten Beugungsgitter 103 als separate Strahlen 104 angesehen werden können, die zumindest zum weit überwiegenden Teil in das Abbildungssystem 20 eintreten und von diesem abgebildet werden. Bei dem ersten Beugungsgitter 103 kann es sich insbesondere um ein reflektierendes Beugungsgitter, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, handeln, welches bspw. in der Retikelebene 12 der Projektionsbelichtungsanlage 1 angeordnet sein kann. Wesentlich ist, dass das erste Beugungsgitter 103 in einer bildseitigen Feldebene des Abbildungssystems 20 angeordnet ist.Before the illumination beam 101 actually enters the imaging system 20, it has to traverse a first diffraction grating 103 arranged in the appropriate object-side field plane 102 of the imaging system. In the first diffraction grating 103, the incident illumination beam 101 is "fanned out" into the various diffractions of the zeroth, first, second and higher orders, whereby the individual diffractions can be viewed as separate beams 104 depending on their order, starting from the first diffraction grating 103, which at least for the most part predominantly enter into the imaging system 20 and are imaged by it. The first diffraction grating 103 can in particular be a reflective diffraction grating, as is known from the prior art, which can be arranged, for example, in the reticle plane 12 of the projection exposure system 1 . It is essential that the first diffraction grating 103 is arranged in an image-side field plane of the imaging system 20 .

In einer bildseitigen Feldebene 105 des Abbildungssystems 20 ist ein zweites Beugungsgitter 106 angeordnet, mit dem die durch das Abbildungssystem 20 übertragenen Strahlengänge der einzelnen Beugungen 104 erneut gebeugt werden. Das zweite Beugungsgitter 106 ist dabei in der Feldebene 105 verschiebbar. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 kann das zweite Beugungsgitter 105 insbesondere in der Bildebene 22 angeordnet sein, wobei zur Verschiebung des zweiten Beugungsgitters 106 der Waferhalter 36 mit dem Waferverlagerungsantrieb 37 genutzt werden kann.A second diffraction grating 106 is arranged in an image-side field plane 105 of the imaging system 20, with which the beam paths of the individual diffractions 104 transmitted through the imaging system 20 are diffracted again. The second diffraction grating 106 can be displaced in the field plane 105 . In the embodiment according to 1 For example, the second diffraction grating 105 can be arranged in the image plane 22 in particular, it being possible for the wafer holder 36 with the wafer displacement drive 37 to be used to displace the second diffraction grating 106 .

Für das zwischen den beiden genannten Feldebenen 12, 102, 22, 105 gelegene Abbildungssystem 20 wird im mathematischen Modell gemäß 2a unabhängig von dessen Ausgestaltung und bspw. der tatsächlichen Anzahl an Zwischenpupillen- bzw. -feldebenen, eine einzelne Pupillenebene 107 annehmen, in den sich auch die numerische Apertur 108 des Abbildungssystems 20 definieren lässt.For the imaging system 20 located between the two mentioned field planes 12, 102, 22, 105, in the mathematical model according to 2a regardless of its configuration and, for example, the actual number of intermediate pupil or field planes, assume a single pupil plane 107 in which the numerical aperture 108 of the imaging system 20 can also be defined.

Die vom zweiten Beugungsgitter 106 gebeugten Strahlen treffen auf einen in einer nachfolgenden bildseitigen Pupillenebene 109 des Abbildungssystems 20 angeordneten Interferogramm-Sensor 110 auf und werden dort erfasst. Bei dem Interferogramm-Sensor 110 handelt es sich um einen zweidimensionalen CCD-Array-Sensor.The rays diffracted by the second diffraction grating 106 impinge on an interferogram sensor 110 arranged in a subsequent image-side pupil plane 109 of the imaging system 20 and are detected there. The interferogram sensor 110 is a two-dimensional CCD array sensor.

Mit einer gemäß der schematischen Darstellung aus 2a aufgebauten Messvorrichtung lassen sich, wie aus dem Stand der Technik bekannt, diverse Abbilder der Wellenfronten von definierten Beleuchtungsstrahlen 101 ermitteln.With a according to the schematic diagram 2a As is known from the prior art, the measuring device constructed can be used to determine various images of the wave fronts of defined illumination beams 101 .

Für das Abbildungssystem 20 kann - wie im allgemeinen Teil der Beschreibung detailliert ausgeführt - algorithmisch eine Designmatrix ermittelt werden. Um diesbezügliche ausführliche Wiederholungen zu vermeiden, wird zur Erläuterung der Erstellung der Designmatrix auf den genannten Teil der Beschreibung verwiesen.As explained in detail in the general part of the description, a design matrix can be determined algorithmically for the imaging system 20 . In order to avoid detailed repetitions in this regard, reference is made to the part of the description mentioned for an explanation of the creation of the design matrix.

Die Designmatrix kann dann genutzt werden, um zusammen mit den durch den Interferogramm-Sensor erfassten Abbildungen Bildfehler des Abbildungssystems zu ermitteln. Anschließen können gezielt einzelne optische Elemente des Abbildungssystems 20 nachbearbeitet werden, um die Abbildungsqualität weiter zu steigern.The design matrix can then be used to determine image errors of the imaging system together with the images captured by the interferogram sensor. Can connect targeted one Individual optical elements of the imaging system 20 are reworked in order to further increase the imaging quality.

In 3 ist exemplarisch dargestellt, welche Verbesserungen in der Genauigkeit der Designmatrix durch das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem Stand der Technik erreicht werden können: die durch das erfindungsgemäße Verfahren ermittelten Zernike-Koeffizienten (gefüllte Säulen) spiegeln die Abbildungsfehler deutlich genauer wider als die gemäß dem Stand der Technik ermittelten Zernike-Koeffizienten (Linie). Entsprechend können auch erforderliche Nachbearbeitungen genauer definiert werden, was insgesamt in einer höheren Abbildungsqualität resultiert.In 3 shows an example of the improvements in the accuracy of the design matrix that can be achieved by the method according to the invention compared to the prior art: the Zernike coefficients (filled columns) determined by the method according to the invention reflect the aberrations much more precisely than those according to the prior art determined Zernike coefficients (line). Correspondingly, required post-processing can also be defined more precisely, which results in a higher imaging quality overall.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102008009600 A1 [0061, 0063]DE 102008009600 A1 [0061, 0063]
  • US 20060132747 A1 [0062]US20060132747A1[0062]
  • EP 1614008 B1 [0062]EP 1614008 B1 [0062]
  • US 6573978 [0062]US6573978 [0062]
  • DE 102017220586 A1 [0067]DE 102017220586 A1 [0067]
  • US 20180074303 A1 [0078]US 20180074303 A1 [0078]

Claims (7)

Verfahren zur Ermittlung von Bildfehlern hochauflösender Abbildungssysteme per Wellenfrontmessung, wobei in einer objektseitigen Pupillenebene des Abbildungssystems eine Beleuchtungsquelle, in einer objektseitigen, zwischen Beleuchtungsquelle und Abbildungssystem liegenden Feldebene ein erstes Beugungsgitter, in einer bildseitigen Pupillenebene ein Interferogramm-Sensor und in einer bildseitigen, zwischen Abbildungssystem und Interferogramm-Sensor liegenden Feldebene ein zweites Beugungsgitter angeordnet sind, wobei wenigstes eines der Beugungsgitter in der Feldebene, in der es angeordnet ist, verschiebbar ist, umfassend die Schritte: - Beleuchten des ersten Beugungsgitters mit durch die Beleuchtungsquelle erzeugten Beleuchtungsstrahlen ausgehend von bekannten Positionen in der objektseitigen Pupillenebene; - Erfassen des sich durch die Beugungsgitter und das Abbildungssystem ergebenden Abbildes der Beleuchtungsstrahlen auf dem Interferogramm-Sensor auch umfassend Beugungen 2ter und größerer Ordnungen; - Wiederholen der vorstehenden Schritte bei vorgegebener Verschiebung des zweiten Beugungsgitters in der Feldebene; und - Ermitteln von Bildfehlern des Abbildungssystems auf Basis der durch den Interferogramm-Sensor erfassten Abbildungen und einer die idealen optischen Eigenschaften des Abbildungssystems wiedergebenden Designmatrix, wobei die Designmatrix wenigstens Beugungen nullter, erster, zweiter Ordnung umfasst. A method for determining image errors in high-resolution imaging systems using wavefront measurement, with an illumination source in an object-side pupil plane of the imaging system, a first diffraction grating in an object-side field plane between the illumination source and the imaging system, an interferogram sensor in an image-side pupil plane, and an interferogram sensor in an image-side pupil plane between the imaging system and A second diffraction grating is arranged in the field plane lying on the interferogram sensor, at least one of the diffraction gratings being displaceable in the field plane in which it is arranged, comprising the steps: - Illuminating the first diffraction grating with illumination beams generated by the illumination source, starting from known positions in the object-side pupil plane; - detecting the image of the illumination beams resulting from the diffraction grating and the imaging system on the interferogram sensor, also including diffractions of the 2nd and larger orders; - repeating the above steps with a predetermined displacement of the second diffraction grating in the field plane; and - Determination of image errors of the imaging system on the basis of the images recorded by the interferogram sensor and a design matrix reflecting the ideal optical properties of the imaging system, the design matrix comprising at least zeroth, first, second order diffractions. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Designmatrix Beugungen wenigstens bis zur sechsten Ordnung berücksichtigt werden.procedure after claim 1 , characterized in that when calculating the design matrix, diffractions are taken into account at least up to the sixth order. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Designmatrix gebildet wird als S = ( S i k x , h 1 S j k y , h 1 )
Figure DE102022212136A1_0067
mit S i k x , h 1 = Φ x , h 1 ( x c i , y c i ) z k | z 1 z N = 0
Figure DE102022212136A1_0068
S j k y , h 1 = Φ y , h 1 ( x c j , y c j ) z k | z 1 z N = 0
Figure DE102022212136A1_0069
Method according to one of the preceding claims, characterized in that the design matrix is formed as S = ( S i k x , H 1 S j k y , H 1 )
Figure DE102022212136A1_0067
with S i k x , H 1 = Φ x , H 1 ( x c i , y c i ) e.g k | e.g 1 ... e.g N = 0
Figure DE102022212136A1_0068
S j k y , H 1 = Φ y , H 1 ( x c j , y c j ) e.g k | e.g 1 ... e.g N = 0
Figure DE102022212136A1_0069
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungsstrahl eine Wellenlänge vergleichbar oder identisch zur Wellenlänge der bei der Verwendung des Abbildungssystems zu erwartenden Beleuchtung aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the illumination beam has a wavelength comparable or identical to the wavelength of the illumination to be expected when using the imaging system. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Designmatrix zur Bestimmung erforderlicher Nachbearbeitungen des Abbildungssystems genutzt wird, und die so ermittelten Nachbearbeitungen am Abbildungssystem durchgeführt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determined design matrix is used to determine necessary post-processing of the imaging system, and the post-processing thus determined is carried out on the imaging system. Computerprogrammprodukt oder Satz von Computerprogrammprodukten, umfassend Programmteile, welche, wenn geladen in einen Computer oder in untereinander vernetze Computer zur Berechnung einer die Bildfehler eines Abbildungssystem wiedergebenden Designmatrix auf Basis der durch einen Interferogramm-Sensor erfassten Abbildungen des Abbildungssystems bekannter, zweifach gebeugter Beleuchtungsstrahlen umfassend wenigstens Beugungen nullter, erster, zweiter Ordnung, ausgebildet sind.Computer program product or set of computer program products, comprising program parts which, when loaded into a computer or into interconnected computers, are used to calculate a design matrix reflecting the image errors of an imaging system on the basis of the images of the imaging system of known, doubly diffracted illumination beams recorded by an interferogram sensor, comprising at least diffractions zeroth, first, second order are formed. Computerprogrammprodukt oder Satz von Computerprogrammprodukten gemäß Anspruch , dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Designmatrix Beugungen wenigstens bis zur sechsten Ordnung berücksichtigt werden.Computer program product or set of computer program products as claimed in claim 1, characterized in that when calculating the design matrix, diffractions are taken into account at least up to the sixth order.
DE102022212136.8A 2022-11-15 2022-11-15 Process for determining image errors in high-resolution imaging systems using wavefront measurement Pending DE102022212136A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022212136.8A DE102022212136A1 (en) 2022-11-15 2022-11-15 Process for determining image errors in high-resolution imaging systems using wavefront measurement
PCT/EP2023/080813 WO2024104806A1 (en) 2022-11-15 2023-11-06 Method for determining image errors of high-resolution imaging systems by wave front measurement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022212136.8A DE102022212136A1 (en) 2022-11-15 2022-11-15 Process for determining image errors in high-resolution imaging systems using wavefront measurement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022212136A1 true DE102022212136A1 (en) 2023-01-12

Family

ID=84534020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022212136.8A Pending DE102022212136A1 (en) 2022-11-15 2022-11-15 Process for determining image errors in high-resolution imaging systems using wavefront measurement

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022212136A1 (en)
WO (1) WO2024104806A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024104806A1 (en) 2022-11-15 2024-05-23 Carl Zeiss Smt Gmbh Method for determining image errors of high-resolution imaging systems by wave front measurement

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6573978B1 (en) 1999-01-26 2003-06-03 Mcguire, Jr. James P. EUV condenser with non-imaging optics
US20060132747A1 (en) 2003-04-17 2006-06-22 Carl Zeiss Smt Ag Optical element for an illumination system
DE102008009600A1 (en) 2008-02-15 2009-08-20 Carl Zeiss Smt Ag Facet mirror e.g. field facet mirror, for use as bundle-guiding optical component in illumination optics of projection exposure apparatus, has single mirror tiltable by actuators, where object field sections are smaller than object field
US20180074303A1 (en) 2015-04-14 2018-03-15 Carl Zeiss Smt Gmbh Imaging optical unit and projection exposure unit including same
DE102017220586A1 (en) 2017-11-17 2019-05-23 Carl Zeiss Smt Gmbh Pupil facet mirror, illumination optics and optical system for a projection exposure apparatus

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10224363A1 (en) * 2002-05-24 2003-12-04 Zeiss Carl Smt Ag Methods for determining wavefront aberrations
DE102014226269A1 (en) * 2014-12-17 2016-06-23 Carl Zeiss Smt Gmbh Wavefront measuring device, projection lens with such a measuring device and with such a measuring device cooperating optical wavefront manipulator
CN108139682B (en) * 2015-10-02 2020-12-25 Asml荷兰有限公司 Metrology method and apparatus, computer program and lithographic system
NL2021358A (en) * 2018-01-31 2018-08-16 Asml Netherlands Bv Method and Apparatus for determining optical aberrations
DE102022212136A1 (en) 2022-11-15 2023-01-12 Carl Zeiss Smt Gmbh Process for determining image errors in high-resolution imaging systems using wavefront measurement

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6573978B1 (en) 1999-01-26 2003-06-03 Mcguire, Jr. James P. EUV condenser with non-imaging optics
US20060132747A1 (en) 2003-04-17 2006-06-22 Carl Zeiss Smt Ag Optical element for an illumination system
EP1614008B1 (en) 2003-04-17 2009-12-02 Carl Zeiss SMT AG Optical element for a lighting system
DE102008009600A1 (en) 2008-02-15 2009-08-20 Carl Zeiss Smt Ag Facet mirror e.g. field facet mirror, for use as bundle-guiding optical component in illumination optics of projection exposure apparatus, has single mirror tiltable by actuators, where object field sections are smaller than object field
US20180074303A1 (en) 2015-04-14 2018-03-15 Carl Zeiss Smt Gmbh Imaging optical unit and projection exposure unit including same
DE102017220586A1 (en) 2017-11-17 2019-05-23 Carl Zeiss Smt Gmbh Pupil facet mirror, illumination optics and optical system for a projection exposure apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024104806A1 (en) 2022-11-15 2024-05-23 Carl Zeiss Smt Gmbh Method for determining image errors of high-resolution imaging systems by wave front measurement

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024104806A1 (en) 2024-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011006468B4 (en) Measurement of an imaging optical system by overlaying patterns
DE102008043162A1 (en) Imaging optics and projection exposure system for microlithography with such an imaging optics
EP3298446A2 (en) Measuring method and measuring arrangement for an imaging optical system
DE102009025655A1 (en) Optical distribution component for extreme UV-microlithography for manufacturing e.g. nano structured electronic-components, has base body exhibiting transmission for wavelengths smaller and greater than preset target wavelength range
WO2024104806A1 (en) Method for determining image errors of high-resolution imaging systems by wave front measurement
DE102020213416A1 (en) Projection exposure system with a heating device and a polarizer
DE102007051669A1 (en) Imaging optics, projection exposure apparatus for microlithography with such an imaging optical system and method for producing a microstructured component with such a projection exposure apparatus
WO2024110450A1 (en) Optical system, lithography unit, and method for operating an optical system of a lithography unit
DE102015220588A1 (en) Measuring method and measuring arrangement for an imaging optical system
DE102011005826A1 (en) Optical device for e.g. extreme UV projection exposure system for manufacturing semiconductor chips, has sensor device comprising sensor line, where sensor device is formed to examine optic during shift of holder for exposure on wafer
DE102017202863A1 (en) Method and device for determining a position and / or orientation of an optical element
DE102015209173A1 (en) METHOD FOR PRODUCING AN OBJECTIVE FOR A LITHOGRAPHIC SYSTEM AND MEASURING DEVICE
DE102014114864B4 (en) Method and apparatus for determining a lateral offset of a pattern on a substrate relative to a desired position
DE102022210158A1 (en) Arrangement, method and computer program product for calibrating facet mirrors
DE102022203369A1 (en) Arrangement, method and computer program product for calibrating facet mirrors
WO2022200209A1 (en) Measurement device for interferometric measurement of a surface shape
WO2018104178A1 (en) Catadioptric projection lens and method for producing same
DE102020213837A1 (en) Facet mirror device
DE102011081914A1 (en) Illumination optics for use in optical system of projection exposure system for illuminating e.g. lithography mask, for manufacturing memory chips, has facet mirror whose facets uncouple partial beam incident on energy sensor
DE102012210073A1 (en) Illumination optics for projection exposure system for extreme UV projection lithography for manufacturing micro or nano-structured component, has partial optics designed such that light strikes on facet mirror with convergent optical path
DE102013211269A1 (en) Illumination optics for illuminating structured object such as lithographic mask or wafer, mounted in metrology system, has an energy sensor designed for monitoring the lighting total light dose which hits on the facet mirrors
DE102021205149B3 (en) Method and device for qualifying a faceted mirror
DE102022203257A1 (en) CONTROL DEVICE, OPTICAL SYSTEM, LITHOGRAPHY SYSTEM AND METHOD
DE102022204098A1 (en) Illumination optics for projection lithography
DE102022203999A1 (en) Method for calibrating a diffractive measurement structure, device for calibrating a diffractive measurement structure and lithography system

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R230 Request for early publication