DE102022213810A1

DE102022213810A1 - Verfahren zur Überwachung einer Linse eines Lithografiesystems, Optikvorrichtung für ein Lithografiesystem und Lithografiesystem

Info

Publication number: DE102022213810A1
Application number: DE102022213810.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Stolz; Johannes Sommer
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-12-16
Filing date: 2022-12-16
Publication date: 2023-02-23
Also published as: DE102023211387A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Linse (2) eines Lithografiesystems zur Umformung einer Arbeitsstrahlung (3), insbesondere einer Linse (2) einer Projektionsbelichtungsanlage (200), wobei- wenigstens ein von einer Messstrahlungsquelle (5) erzeugter Messstrahl (7) der Linse (2) zugeführt wird, wobei- die Linse (2) von dem wenigstens einen Messstrahl (7) unter einem Winkel von wenigstens 60° zur optischen Achse des Lithografiesystems und/oder zu einer Ausbreitungsrichtung (10) der Arbeitsstrahlung (3) durchtreten wird.Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass- die Linse (2) mit der Arbeitsstrahlung (3) bestrahlt wird und wenigstens lokal durch eine Absorption der Arbeitsstrahlung (3) eine Erwärmung erfährt, wobei- der Messstrahl (7) durch die Linse (2) umgeformt wird, wonach- zu mehreren Messzeitpunkten eine Wellenfrontform (8) und/oder eine Ausbreitungsrichtung (11) des umgeformten Messstrahls (7) erfasst wird, wonach- aus einem Zeitverhalten der Wellenfrontform (8) und/oder der Ausbreitungsrichtung (11) des Messstrahls (7) auf einen Absorptionsgrad und einen Degradationsgrad der Linse (2) geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Linse eines Lithografiesystems zur Umformung einer Arbeitsstrahlung, insbesondere einer Linse einer Projektionsbelichtungsanlage, wobei wenigstens ein von einer Messstrahlungsquelle erzeugter Messstrahl der Linse zugeführt wird, wobei die Linse von dem wenigstens einen Messstrahl unter einem Winkel von wenigstens 60° zur optischen Achse des Lithografiesystems und/oder zu einer Ausbreitungsrichtung der Arbeitsstrahlung durchtreten wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Optikvorrichtung für ein Lithografiesystem, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage, aufweisend eine Linse zur Umformung einer Arbeitsstrahlung, und eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Linse mit wenigstens einer Messstrahlungsquelle und wenigstens einem Messstrahlungssensor, wobei ein von der Messstrahlungsquelle ausgesandter Messstrahl durch die Linse geleitet ist und wobei der wenigstens eine Messstrahl in der Linse unter einem Winkel von wenigstens 60° zur optischen Achse des Lithografiesystems und/oder zu einer Ausbreitungsrichtung der Arbeitsstrahlung verläuft.
Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Optikvorrichtung ist aus der DE 10 2012 201 410 A1 bekannt.
Die Erfindung betrifft auch ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie, mit einem Beleuchtungssystem, das eine Strahlungsquelle, eine Beleuchtungsoptik und eine Projektionsoptik aufweist, wobei die Beleuchtungsoptik und/oder die Projektionsoptik wenigstens ein als Linse ausgebildetes optisches Element aufweist.
Optische Elemente zur Führung und Formung elektromagnetischer Wellen sind aus der Praxis bekannt. Als optische Elemente sind beispielsweise planare Spiegel, Hohlspiegel, Wölbspiegel, Facettenspiegel, Linsen, insbesondere konvexe Linsen, konkave Linsen, konvexkonkave Linsen, plankonvexe Linsen und plankonkave Linsen zu nennen. Als Materialien für optische Elemente, insbesondere Linsen, sind unter anderem Glas, insbesondere Quarzglas und/oder Borsilikatglas bekannt.
Zur Vermeidung unerwünschter Strukturen der durch optische Elemente geformten Wellenfronten der elektromagnetischen Wellen ist eine genaue Kontrolle und präzise Ausbildung der mit den elektromagnetischen Wellen wechselwirkenden Eigenschaften der optischen Elemente von Vorteil.
Insbesondere die Eigenschaft der optischen Elemente, Wellenfronten umformen zu können, sollte möglichst definiert ausgebildet sein.
Projektionsbelichtungsanlagen weisen eine Vielzahl optischer Elemente auf. Insbesondere bei der Verwendung der optischen Elemente in einer mikrolithografischen DUV (deep ultraviolet)-Projektionsbelichtungsanlage ist eine exakte Kenntnis und Kontrolle der die Wellenfronten beeinflussenden Eigenschaften der verwendeten optischen Elemente von besonderer Bedeutung.
Mittels moderner Lithografieoptiken können auf Waferebene Strukturen von wenigen Nanometern mit hoher Auflösung abgelichtet werden. Die Ansprüche an die Form und Güte der hierzu verwendeten optischen Elemente und weiterer Bauteile dieser Optiken sind dabei sehr hoch. Eine geeignete Lithografieoptik muss insbesondere sowohl zum Zeitpunkt to als auch zu jedem beliebigen späteren Zeitpunkt t ein bekanntes und kontrolliertes Abbildungsverhalten aufweisen.
Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Problem in Lithografiesystemen, insbesondere in Lithografieoptiken, ist das Phänomen der sogenannten Linsenaufheizung bzw. des Lensheatings.
Hierbei verändert sich eine Abbildungseigenschaft einer Optik unter einer Bestrahlung mit der Arbeitsstrahlung, da ein Teil der Strahlung auf einer Oberflächenschicht oder in einem Substrat des optischen Elements absorbiert und in Wärme umgewandelt wird. Eine hieraus resultierende Erhitzung verursacht in dem optischen Element wiederum eine Veränderung der Eigenschaften, insbesondere im Falle einer Linse eine Veränderung der Brechzahl in einem Substrat und im Falle eines Spiegels eine Veränderung der Passe. Durch diese Veränderungen verändert sich ein Abbildungsverhalten des optischen Elements.
Ist das optische Element derart ausgebildet bzw. optimiert, dass es zu einem Zeitpunkt to eine optimale Abbildungseigenschaft aufweist, dann ist die Abbildungseigenschaft zu einem späteren Zeitpunkt nicht mehr optimal. Eine Optimierung auf einen späteren Zeitpunkt ist typischerweise nicht möglich, da dies auch von der jeweils abzulichtenden Struktur abhängig ist.
Ferner treten in den in den optischen Elementen üblicherweise verwendeten optischen Materialien über eine Lebensdauer der Lithografieoptik Alterungsprozesse bzw. Degradationsprozesse auf, die deren Absorptionsverhalten bzw. Absorptionsgrad zusätzlich über die Zeit verändern. Hierdurch wird im Verlaufe der Zeit auch die jeweilige Abbildungseigenschaft des optischen Elements, insbesondere einer Lithografieoptik, verändert.
Die optischen Elemente sind demnach bei einem Betrieb eines Lithografiesystems einer Vielzahl von Einflüssen ausgesetzt, welche ihre Eigenschaften verändern und damit ihre Funktionsfähigkeit beeinträchtigen. Ferner können die optischen Elemente bereits vor ihrer Verwendung in dem Lithografiesystem, insbesondere in der Projektionsbelichtungsanlage, unerwünschte Eigenschaften aufweisen, welche die Funktionsfähigkeit der Projektionsbelichtungsanlage vermindern und/oder beeinträchtigen.
Beispielsweise ist es aus der Praxis bekannt, dass optische Elemente die Lichtwellen, welche sie lediglich führen und formen sollen, auch absorbieren. Eine derartige Absorption des Lichts führt sowohl zu einer unvorteilhaften Verringerung der am Ende der Projektionsbelichtungsanlage zur Verfügung stehenden Intensität als auch zu einer unvorteilhaften Erwärmung der optischen Elemente selbst.
Aus den genannten Gründen ist es von besonderem Vorteil, wenn die optischen Elemente, insbesondere Linsen und/oder Spiegeloberflächen, einen geringstmöglichen Absorptionsgrad aufweisen.
Zur Reduktion eines Effekts einer Linsenaufheizung und/oder einer Spiegelaufheizung bzw. eines bzw. Mirrorheatings ist aus dem Stand der Technik ein Einsatz von adaptiven Optiken in dem Lithografiesystem bekannt. Die adaptiven Optiken korrigieren hierbei die durch die Linsenaufheizung oder Spiegelaufheizung erzeugte Änderung der Wellenfront wieder. Zusätzlich kann ein Auftreten der Linsenaufheizung oder Spiegelaufheizung dadurch minimiert werden, dass die eingesetzten Materialien, Schichten und Bearbeitungsprozesse so optimiert werden, dass möglichst wenig Absorption auftritt und/oder dass die Wellenfront möglichst wenig durch eine Erwärmung der Optik verändert wird.
Aus der DE 10 2012 201 410 A1 ist auch eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie bekannt, welche eine Messvorrichtung zum Vermessen eines optischen Elements der Projektionsbelichtungsanlage umfasst.
Nachteilig im Stand der Technik ist, dass die gemäß dem Stand der Technik ermittelten Betriebsparameter des optischen Elements nicht zuverlässig bestimmbar sind, da die Messungen teilweise fehlerbehaftet sein können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine präzise Bestimmung einer Funktionsfähigkeit einer Linse über lange Zeiträume ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Optikvorrichtung zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine präzise Bestimmung einer Funktionsfähigkeit eine Linse über lange Zeiträume ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Optikvorrichtung mit den in Anspruch 10 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Lithografiesystem zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere Linsen aufweist, deren Funktionsfähigkeit präzise bestimmt ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 16 genannten Merkmalen gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung einer Linse eines Lithografiesystems zur Umformung einer Arbeitsstrahlung, insbesondere einer Linse einer Projektionsbelichtungsanlage, sieht vor, dass wenigstens ein von einer Messstrahlungsquelle erzeugter Messstrahl der Linse zugeführt wird, wobei die Linse von dem wenigstens einen Messstrahl unter einem Winkel von wenigstens 60° zur optischen Achse des Lithografiesystems und/oder zu einer Ausbreitungsrichtung der Arbeitsstrahlung durchtreten wird. Die Linse wird mit der Arbeitsstrahlung bestrahlt und erfährt wenigstens lokal durch eine Absorption der Arbeitsstrahlung eine Erwärmung, wobei der Messstrahl durch die Linse umgeformt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zu mehreren Messzeitpunkten eine Wellenfrontform und/oder eine Ausbreitungsrichtung des Messstrahls des umgeformten Messstrahls erfasst wird, wonach aus einem Zeitverhalten der Wellenfrontform und/oder der Ausbreitungsrichtung des Messstrahls auf einen Absorptionsgrad und einen Degradationsgrad der Linse geschlossen wird.
Im Rahmen der Erfindung kann unter der Umformung des Messstrahls die Beeinflussung von Eigenschaften des Messstrahls durch die Linse verstanden werden. Ein Grad der Beeinflussung bzw. ein Grad der Umformung hängt dabei von den Eigenschaften des Messstrahls und der Linse ab.
An dieser Stelle sei ein Verfahren mit den Merkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens offenbart, bei dem - in Abweichung zu dem erfindungsgemäßen Verfahren - der Messstrahl wenigstens annähernd parallel zur optischen Achse verläuft. Eine Anordnung des Messstrahls senkrecht zu der optischen Achse ist zwar günstig, aber andere Anordnungen wären denkbar und unter Umständen vorteilhaft.
An dieser Stelle sei ferner ein Verfahren zur Überwachung eines Spiegels eines Lithografiesystems zur Umformung einer Arbeitsstrahlung, insbesondere eines Spiegels einer Projektionsbelichtungsanlage offenbart. Das offenbarte Verfahren sieht vor, dass wenigstens ein von einer Messstrahlungsquelle erzeugter Messstrahl dem Spiegel zugeführt wird, wobei der wenigstens eine Messstrahl an dem Spiegel reflektiert wird. Der Spiegel wird ferner mit der Arbeitsstrahlung bestrahlt und erfährt wenigstens lokal durch eine Absorption der Arbeitsstrahlung eine Erwärmung, wobei der Messstrahl durch den Spiegel umgeformt wird. Es kann vorgesehen sein, dass zu mehreren Messzeitpunkten eine Wellenfrontform und/oder eine Ausbreitungsrichtung des Messstrahls des umgeformten Messstrahls erfasst wird, wonach aus einem Zeitverhalten der Wellenfrontform und/oder der Ausbreitungsrichtung des Messstrahls auf einen Absorptionsgrad, einen Reflexionsgrad und/oder einen Degradationsgrad des Spiegels geschlossen wird.
Das offenbarte Verfahren ist dem erfindungsgemäßen Verfahren ähnlich. Ein Unterscheidungsmerkmal ist, dass sich an dem Spiegel aufgrund der eingestrahlten Nutzstrahlung und deren Absorption die Passe des Spiegels verändern kann (sog. Mirrorheating). Eine Anwendung der Photothermie in Reflexion an dieser Spiegelfläche kann, ähnlich wie für die Linsen, dazu genutzt werden, mögliche Degradationen z.B. in den Spiegelschichten zu beobachten.
Die Photothermie kann demnach auch zur Überwachung von Spiegeloberflächen verwendet werden.
Die nachfolgend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Vorteil sind auch als auf die offenbarten Verfahren bezogen zu verstehen.
Für die Linse beschriebenen Merkmale gelten - sofern dies technisch nicht ausgeschlossen ist - auch für den Spiegel bzw. können bei diesem umgesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass Informationen über einen Degradationsgrad der Linse aus einer Analyse der Wellenfrontform und/oder der Ausbreitungsrichtung des Messstrahls gewonnen werden können. Hierdurch kann der Zustand bzw. Degradationsgrad der Linse in einem von dem Betrieb der Linse des Lithografiesystems unabhängigen Verfahren erfasst werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann vermieden werden, dass nach einer Feststellung einer verschlechterten Abbildungsqualität des Lithografiesystems alle Linsen des Lithografiesystems auf deren Zustand bzw. Degradationsgrad untersucht werden müssen. Vielmehr ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren den Degradationsgrad der Linsen jeweils einzeln und jeweils annähernd zeitkontinuierlich zu überwachen. Wird bei einer einzelnen Linse ein erhöhter Degradationsgrad festgestellt, so kann diese gezielt ausgewechselt werden bzw. rechtzeitig anhand der gewonnenen Daten eine Auswechslung geplant werden.
Im Rahmen der Erfindung ist das erfindungsgemäße Verfahren als besonders geeignet zur Überwachung einer Linse eines Lithografiesystems zu verstehen. Allerdings eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Überwachung von optischen Elementen im Allgemeinen, welche auch außerhalb von Lithografiesystemen zum Einsatz kommen können.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Linse für den Messstrahl hinreichend transparent ist. Von einer hinreichenden Transparenz kann ausgegangen werden, wenn weniger als 90% des Messstrahls bei einem Durchtritt durch die Linse absorbiert oder anderweitig verloren gehen. Es kann daher insbesondere vorgesehen sein, eine Wellenlänge des Messstrahls derart auszuwählen, dass dieser durch das Material der Linse hindurchtreten kann bzw. hindurch transmittiert werden kann.
Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der von einer Messstrahlungsquelle ausgesandte Messstrahl derart durch die Linse geleitet wird, dass dieser nach dem Austritt aus der Linse auf einen Messstrahlungssensor trifft. Es kann dabei vorgesehen sein, dass jeder Messstrahlungsquelle ein Messstrahlungssensor zugeordnet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass jeder Messstrahlungsquelle mehrere Messstrahlungssensoren zugeordnet sind, so dass der von der Messstrahlungsquelle ausgehende Messstrahl auf mehrere Messstrahlungssensoren, die vorzugsweise beabstandet zueinander derart angeordnet sind, dass diese einen wenigstens ein Teilstück um den Rand der Linse umlaufenden Kreisbogen bilden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Randbereich eines umlaufenden Rands der Linse bzw. ein Abschnitt einer Mantelfläche der Linse eben ausgebildet wird, und der wenigstens eine Messstrahl in dem wenigstens einen eben ausgebildeten Randbereich in die Linse eingekoppelt und/oder aus der Linse ausgekoppelt wird.
Eine Einkopplung des Messstrahls über einen eben ausgebildeten Randbereich hat den Vorteil, dass der Messstrahl durch den Randbereich in senkrechtem Durchtritt in die Linse eingekoppelt werden kann, wodurch keine Brechung erfolgt.
Der eben ausgebildete Randbereich kann insbesondere Teil einer Ebene sein, deren Flächennormale durch eine optische Achse des Lithografiesystems verläuft. Bei einer runden Linse kann der ebene Randbereich Teil einer zu der Tangentialebene planparallel in radialer Richtung zur Linsenmitte hin beabstandeten Ebene sein.
Insofern mehrere Messstrahlungsquellen vorgesehen sind, kann es von Vorteil sein, wenn die Linse mehrere eben ausgebildete Abschnitte aufweist, die vorzugsweise jeweils in einem Winkel zueinander verlaufen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zum Einkoppeln für jeden Messstrahl ein eigener eben ausgebildeter Randbereich ausgebildet wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass zum Auskoppeln des Messstrahls aus der Linse für jeden Messstrahl ein eigener ebener Randbereich ausgebildet wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Messstrahl nach einem Durchtritt durch die Linse und vor einer Erfassung der Wellenfrontform verengt wird.
Zur Einsparung von Bauraum und zur Ermöglichung einer vollständigen Erfassung der zu erfassenden Wellenfrontform kann es von Vorteil sein, wenn der Messstrahl verengt wird. Hierdurch kann die Wellenfrontform aus dem verengten Messstrahl auf kleinerer Fläche vollständig erfasst und rekonstruiert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass der Messstrahl nach einem Durchtritt durch die Linse in einen Wellenleiter eingekoppelt wird und die Ausbreitungsrichtung und/oder die Wellenfrontform des Messstrahls nach einem Austritt des Messstrahls aus dem Wellenleiter an einem von der Linse beabstandeter Ort ermittelt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass mehrere Messstrahlen der Linse derart zugeführt werden, dass die Messstrahlen voneinander beabstandet und/oder schräg zueinander verlaufend die Linse durchtreten.
Eine Überwachung der Linse durch mehrere Messstrahlen, welche voneinander beabstandet und/oder schräg zueinander verlaufend durch die Linse durchtreten, hat den Vorteil, dass mehrere Regionen der Linse zeitgleich überwacht werden können.
Insbesondere können Regionen der Linse, welche von besonderem Interesse sind, mittels dicht zueinander verlaufender Messstrahlen engmaschig überwacht werden, während weniger interessante Bereiche mit einem dünneren Netz an Messstrahlen überwacht werden können.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Messstrahl derart verschwenkt und/oder aufgefächert wird, dass die Linse von dem Messstrahl nacheinander und/oder gleichzeitig unter mehreren unterschiedlichen Winkeln durchtreten wird.
Eine Verschwenkung und/oder Auffächerung des Messstrahls ermöglicht die Verwendung lediglich einer Messstrahlungsquelle zur Vermessung vieler Regionen der Linse.
Bei einer Verschwenkung des wenigstens einen Messstrahls wird dieser beispielsweise durch einen drehbar gelagerten Spiegel unter verschiedenen Winkeln auf die Linse geleitet. Die verschiedenen Regionen der Linse werden demnach nicht zeitgleich, jedoch in enger zeitlicher Abfolge vermessen, da die Linse von dem Messstrahl gleichsam überstrichen wird.
Eine Auffächerung des Messstrahls kann beispielsweise durch ein computergeneriertes Hologramm oder eine andere optische Gittereinrichtung ebenfalls außerhalb der Linse erfolgen, wodurch der Messstrahl in eine Mehrzahl von Unterstrahlen aufgefächert wird, welche die Linse zeitgleich durchtreten. Auch hierzu wird lediglich eine Messstrahlungsquelle zur Überwachung vieler Linsenregionen ermöglicht.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Gittereinrichtung direkt an der Eintrittsfläche angeordnet, insbesondere aufgebracht und/oder auch geätzt ist.
Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Messstrahlen verschwenkt und/oder aufgefächert werden. Auch hierdurch kann die Anzahl der benötigten Messstrahlungsquellen reduziert werden und gleichzeitig die Dichte der Messstrahlen in der Linse erhöht werden.
Es hat sich hierfür als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Messstrahlungsquellen auf einem den Rand der Linse umlaufenden Kreisbogen angeordnet sind, wobei ein Anfangspunkt und ein Endpunkt des Kreisbogens, ausgehend vom Mittelpunkt der Linse einen Winkel α von ≤ 180° einnehmen, vorzugsweise ≤ 90°. Vorgesehen sein kann, dass die Anzahl der Messstrahlungsquellen zwei, drei, vier oder fünf beträgt.
Es kann vorgesehen sein, dass die mehreren Messstrahlen und/oder der wenigstens eine aufgefächerte Messstrahl in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die mehreren Messstrahlen und/oder der wenigstens eine aufgefächerte Messstrahl in mehreren planparallelen Ebenen angeordnet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Messstrahl in einer Ebene und/oder in mehreren planparallelen Ebenen verschwenkt wird.
Insbesondere können die Messstrahlungsquellen derart angeordnet sein, dass die Messstrahlen die Linse in einer gemeinsamen Ebene durchdringen. Entsprechend können auch die Messstrahlungssensoren angeordnet sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Linse in einem Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage, vorzugsweise während eines Regelbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage, überwacht wird.
Besonders Projektionsobjektive von Projektionsbelichtungsanlagen sind entscheidend für eine Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage und zugleich anfällig für Degradationserscheinungen. Ferner kann sich durch eine hohe Komplexität von Projektionsobjektiven eine Wartung besonders schwierig gestalten, da das Projektionsobjektiv bzw. die Linsen des Projektionsobjektivs häufig ortsfest in einem Gehäuse angeordnet sind. Daher bietet die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Linsen von Projektionsobjektiven einen besonderen Vorteil.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Messzeitpunkte jeweils um wenigstens eine Stunde und höchstens 24 Stunden separiert sind.
Eine Abtastfrequenz zwischen einer Stunde und 24 Stunden bzw. einem Tag hat sich im Rahmen der Erfindung als besonders geeignet zur Überwachung der Projektionsbelichtungsanlage herausgestellt. Obwohl eine höhere Abtastfrequenz eine höhere Informationsdichte und damit eine engmaschigere zeitliche Überwachung der Linse zu versprechen scheint, erschwert eine derart enge Abtastung das Erkennen von langfristigen Tendenzen in dem Absorptionsgrad und dem Degradationsgrad. Ferner kann ein kontinuierlicher Betrieb einer Messstrahlungsquelle zur Ausbildung des Messstrahls und/oder einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Wellenfront und/oder der Ausbrechungsrichtung des Messstrahls zu einem unerwünschten Wärmeeintrag in die Projektionsbelichtungsanlage führen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Wellenfrontform und/oder die Ausbreitungsrichtung des Messstrahls bei einem vorgegebenen Beleuchtungsschema der Arbeitsstrahlung ermittelt wird. Dies ermöglicht einen standardisierten Vergleich des Absorptionsgrad und des Degradationsgrads über einen längeren Zeitraum, da beispielsweise eine Linsenaufheizung bei einem gleichbleibenden Beleuchtungsmuster der Arbeitsstrahlung mit der gleichen räumlichen Verteilung erfolgt und daher ein erhöhter Absorptionsgrad bzw. ein erhöhter Degradationsgrad unmittelbar erfassbar ist.
Auch hierzu ist es von Vorteil, wenn die Messzeitpunkte zwischen einer Stunde und 24 Stunden separiert sind, da die Einstellung eines zur Vermessung der Wellenfrontform und/oder der Ausbildungsrichtung des Messstrahls geeigneten Beleuchtungsmuster der Arbeitsstrahlung auf Kosten einer Betriebszeit der Projektionsbelichtungsanlage geht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Messstrahl bei dem Durchtritt durch die Linse wenigstens eine Totalreflexion an einer Oberfläche der Linse erfährt.
Eine Führung des Messstrahls durch die Linse unter wenigstens einer Totalreflexion an einer Linsenoberfläche hat den Vorteil, dass Regionen der Linse, welche oberflächennah angeordnet sind, erfasst werden können. Diese wäre bei konvexen Linsen ohne die Verwendung der Totalreflexion erschwert, da die nach außen gewölbten Bereiche der konvexen, insbesondere bikonvexen, Linse nicht für eine Einkopplung der Strahlung geeignet wären.
Es kann vorgesehen sein, dass der Messstrahl in die Linse derart eingekoppelt wird, dass er unter einem Totalreflexionswinkel von innen auf die Linsenoberfläche trifft.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Absorptionsgrad und der Degradationsgrad der Linse in einem Aperturbereich der Linse bestimmt werden.
Von besonderem Interesse kann häufig ein Aperturbereich der Linse, durch welchen die Arbeitsstrahlung tritt, sein. Insbesondere kann der Aperturbereich in der Nähe der optischen Achse der Linse angeordnet sein.
In diesem Bereich ist eine hohe Dichte von Messstrahlen und eine engmaschige Überwachung der Absorptionseigenschaften bzw. des Degradationsgrads der Linse von besonderem Vorteil, da durch diesen Bereich der wesentliche Teil der Arbeitsstrahlung geleitet wird.
Ferner ist der achsnahe Bereich der Linse bei einer konvexen Linse mittels einer oberflächennahen Überwachung besonders durch die Nutzbarmachung der Totalreflexion vorteilhaft überwachbar.
Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Messstrahl in einer räumlichen Nähe zu einer Eintrittsstelle in die Linse, insbesondere einer räumlichen Nähe zu dem ebenen Randbereich, erzeugt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Messstrahl durch einen Laser, insbesondere eine fasergekoppelte Laserdiode, ausgebildet wird.
Es kann vorgesehen sein, dass der Messstrahl durch geeignete optische Einrichtungen aufweitbar ist bzw. aufgeweitet wird.
Von Vorteil ist es, wenn an den Eintrittsstellen des Messstrahls gegenüberliegenden Austrittsstellen des Messstrahls die jeweiligen Messstrahlungssensoren angeordnet sind. Sowohl die Eintrittsstellen als auch die Austrittsstellen sind vorzugsweise als ebene Randbereiche eines umlaufenden Randes der Linse ausgebildet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die ebenen Randbereiche an der Eintrittsstelle des Messstrahls und an der Austrittsstelle des Messstrahls zueinander planparallel ausgebildet und angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft ferner eine Optikvorrichtung mit den in Anspruch 10 genannten Merkmalen.
Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung für ein Lithografiesystem, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, weist eine Linse zur Umformung einer Arbeitsstrahlung sowie eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Linse mit wenigstens einer Messstrahlungsquelle und wenigstens einem Messstrahlungssensor auf, wobei ein von der Messstrahlungsquelle ausgesandter Messstrahl durch die Linse geleitet ist bzw. wird derart, dass der wenigstens eine Messstrahl in der Linse unter einem Winkel von wenigstens 60° zu einer optischen Achse des Lithografiesystems und/oder zu einer Ausbreitungsrichtung der Arbeitsstrahlung verläuft. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Messstrahlungssensor eingerichtet ist, um eine Wellenfrontform und/oder eine Ausbreitungsrichtung des durch die Linse umgeformten wenigstens einen Messstrahls zu bestimmen. Ferner ist eine Steuereinrichtung vorgesehen und eingerichtet, um die Wellenfrontform und/oder die Ausbreitungsrichtung zu mehreren Messzeitpunkten zu erfassen und aus einem Zeitverhalten der Wellenfrontform und/oder der Ausbreitungsrichtung des Messstrahls einen Absorptionsgrad und einen Degradationsgrad der Linse zu ermitteln.
Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung stellt für das Lithografiesystem ein optisches Element, namentlich die Linse, sowie die dazugehörige Überwachungseinrichtung zur Verfügung. Hierbei ist es von Vorteil, wenn sowohl die Linse als auch die Überwachungseinrichtung zu einem vorteilhaften Zusammenspiel eingerichtet sind.
Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung ist besonders vorteilhaft, wenn diese anspruchsgemäß eine Linse aufweist. Allerdings kann auch vorgesehen sein, dass die Optikvorrichtung ein anderes optisches Element, wie beispielsweise einen Spiegel einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, aufweist.
An dieser Stelle sei auch eine Überwachungseinrichtung offenbart, welche der Überwachungseinrichtung der Optikvorrichtung entspricht und das optische Element, insbesondere die Linse, nicht umfasst.
An dieser Stelle sei eine Optikvorrichtung mit den Merkmalen der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung offenbart, bei dem - in Abweichung zu der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung - der Messstrahl wenigstens annähernd parallel zur optischen Achse verläuft. Eine Anordnung des Messstrahls senkrecht zu der optischen Achse ist zwar günstig, aber andere Anordnungen wären denkbar und unter Umständen vorteilhaft.
An dieser Stelle sei auch eine Optikvorrichtung für ein Lithografiesystem, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, offenbart, welche einen Spiegel zur Umformung einer Arbeitsstrahlung sowie eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung des Spiegels mit wenigstens einer Messstrahlungsquelle und wenigstens einem Messstrahlungssensor aufweist, wobei ein von der Messstrahlungsquelle ausgesandter Messstrahl auf den Spiegel geleitet ist. Es kann vorgesehen sein, dass der Messstrahlungssensor eingerichtet ist, um eine Wellenfrontform und/oder eine Ausbreitungsrichtung des durch den Spiegel umgeformten wenigstens einen Messstrahls zu bestimmen. Ferner ist eine Steuereinrichtung vorgesehen und eingerichtet, um die Wellenfrontform und/oder die Ausbreitungsrichtung zu mehreren Messzeitpunkten zu erfassen und aus einem Zeitverhalten der Wellenfrontform und/oder der Ausbreitungsrichtung des Messstrahls einen Absorptionsgrad, Reflexionsgrad und/oder einen Degradationsgrad des Spiegels zu ermitteln.
Die nachfolgend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Vorteil sind auch als auf die offenbarten Optikvorrichtungen bezogen zu verstehen.
Für die Linse beschriebenen Merkmale gelten - sofern dies technisch nicht ausgeschlossen ist - auch für den Spiegel bzw. können bei diesem umgesetzt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Messstrahlungssensor als Wellenfrontsensor, insbesondere als Hartmann-Shack-Sensor und/oder als positionssensitiver Photosensor ausgebildet ist.
Eine Verwendung eines Hartmann-Shack-Sensors zur Erfassung der Wellenfront hat den Vorteil, dass Hartmann-Shack-Sensoren eine technisch ausgereifte und relativ kostengünstige Möglichkeit zur umfassenden Erfassung und Analyse von Wellenfronten darstellen.
Es kann vorgesehen sein, dass im Fall der Erfassung der Wellenfrontform des Messstrahls, der Messstrahl aufgeweitet ist. Hierdurch kann mit der Erfassung nur einer Wellenfront ein großer Bereich der Linse überwacht werden. Aufgeweitet kann der Messstrahl beispielsweise dann sein, wenn ein Durchmesser des Messstrahls an einer breitesten Stelle des Messstrahls wenigstens 5% und maximal 15% eines Durchmessers der Linse senkrecht zur optischen Achse beträgt.
Mittels eines positionssensitiven Photosensors kann eine Ausbreitungsrichtung des Messstrahls nach einem Durchtritt durch die Linse besonders einfach anhand der Lage des Messstrahls auf dem frontenpositionssensitiven Photosensor bestimmt werden. Eine Änderung der Ausbreitungsrichtung, beispielsweise bedingt durch einen erhöhten Absorptionsgrad und damit eine erhöhte Linsenaufheizung der Linse, schlägt sich dann in einer Änderung der Position des Messstrahls auf dem Photosensor nieder.
Wird mittels des positionssensitiven Photosensors die Ausbreitungsrichtung des Messstrahls erfasst, so ist es von Vorteil, wenn der Messstrahl einen geringen Durchmesser aufweist bzw. ein dünner Messstrahl ist. Ein dünner Messstrahl kann beispielsweise einen Durchmesser aufweisen, der 0,1% bis 5% des Durchmessers der Linse senkrecht zur optischen Achse der Linse beträgt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass vor dem Wellenfrontsensor eine Verengungsoptik zur Verengung des Messstrahls angeordnet ist.
Die Verengungsoptik vor dem Wellenfrontsensor hat den Vorteil, dass der Wellenfrontsensor eine geringere Breite aufweisen kann und dadurch Bauraum, insbesondere innerhalb eines Projektionsobjektivs, eingespart werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Linse wenigstens einen eben ausgebildeten Randbereich zur Einkopplung und/oder Auskopplung des Messstrahls aufweist.
Weist die Linse einen eben ausgebildeten Randbereich, insbesondere einen Randbereich der Teil einer Ebene ist bzw. keine Krümmung aufweist, zur Einkopplung des Messstrahls auf, so ergibt sich eine besonders gute Anpassung der Linse an die Überwachungseinrichtung, da der Messstrahl in senkrechtem Durchtritt durch den ebenen Randbereich in die Linse eingekoppelt und/oder aus der Linse ausgekoppelt werden kann. Hierdurch wird der Messstrahl nicht durch Beugung abgelenkt und/oder verändert, so dass eine Erfassung der Wellenfront und/oder der Ausbreitungsrichtung besonders zuverlässig erfolgen kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass

- eine Mehrzahl von Messstrahlungsquellen vorgesehen und eingerichtet ist, mehrere Messstrahlen der Linse derart zuzuführen, dass die Messstrahlen voneinander beabstandet und/oder schräg zueinander verlaufend die Linse durchtreten, und/oder
- eine Verschwenkeinrichtung und/oder eine Auffächereinrichtung vorgesehen und eingerichtet ist, den wenigstens eine Messstrahl derart zu verschwenken und/oder aufzufächern, dass die Linse von dem Messstrahl nacheinander und/oder gleichzeitig unter mehreren unterschiedlichen Winkeln durchtreten wird.

Durch die Verwendung einer Mehrzahl von Messstrahlungsquellen, die derart eingerichtet und angeordnet sind, dass die Messstrahlen voneinander beabstandet und/oder schräg zueinander verlaufend die Linse durchtreten, wobei die Messstrahlen vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene verlaufen, lässt sich eine besonders engmaschige bzw. detaillierte Überwachung der Linse erreichen. Die Mehrzahl von Messstrahlungsquellen ist vorzugsweise auf einem Kreisbogen angeordnet, der entlang eines Teilstücks des Randes der Linse verläuft, wobei der Kreisbogen vorzugsweise maximal einen Winkel α zwischen dem Anfang und dem Ende des Kreisbogens, ausgehend vom Mittelpunkt der Linse, einschließt, der zwischen 140° und 180°, vorzugsweise zwischen 45° und 135°, insbesondere zwischen 45° und 90°, liegt.
Durch die Verwendung einer Auffächereinrichtung und/oder einer Verschwenkeinrichtung kann die Linse durch mehrere Messstrahlen bzw. mehrere aus einem Messstrahl hervorgehende Unterstrahlen durchtreten und überwacht werden. Hierdurch kann die Anzahl notwendiger Messstrahlungsquellen reduziert und zugleich eine engmaschige räumliche Überwachung der Linse garantiert werden.
Es kann ferner eine Mehrzahl von Messstrahlungssensoren vorgesehen sein, um die Mehrzahl von Messstrahlen auf ihre Wellenfrontform und/oder ihre Ausbreitungsrichtung hin zu untersuchen.
Die Messstrahlungssensoren bzw. die Optikeinrichtung ist vorzugsweise derart angeordnet, dass die von der Mehrzahl der Messstrahlungsquellen ausgehenden Messstrahlen und/oder die von der Verschwenkeinrichtung und/oder der Auffächereinrichtung ausgehenden Messstrahlen auf die Messstrahlungssensoren bzw. die Optikeinrichtung auftreffen. Es kann vorgesehen sein, dass jeder Messstrahlungsquelle ein Messstrahlungssensor zugeordnet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Optikvorrichtung mehrere Messstrahlungsquellen sowie mehrere Verschwenkeinrichtungen aufweist. Hierdurch können zwei oder mehrere scannende Lasereinheiten ausgebildet werden, mittels deren ein Ort einer durch die Arbeitsstrahlung auftretenden Brechzahlinhomogenität in der Linse ermittelt werden kann. Insbesondere kann mittels einer Triangulation und/oder einer tomographischen Rückprojektion eine ortsaufgelöste Verteilung der Brechzahlinhomogenität in der Linse ermittelt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Messstrahl

- eine von der Arbeitsstrahlung um wenigstens 200 nm verschiedene Wellenlänge aufweist, und/oder
- eine Intensität aufweist, welche um wenigstens einen Faktor 100 kleiner ist als eine zu erwartende Intensität der Arbeitsstrahlung, und/oder
- eine Intensität aufweist, welche geringer als 10 mW/cm² ist.

Eine hinreichende spektrale Separation des Messstrahls von der Arbeitsstrahlung, insbesondere um wenigstens 200 nm erleichtert einen Parallelbetrieb der Überwachungseinrichtung zu einem Betrieb des Lithografiesystems. Hierdurch wird eine Lichtverschmutzung der Arbeitsstrahlung durch die Messstrahlung des Messstrahls verhindert bzw. zeigt eine geringere Relevanz.
Eine Separation der Messstrahlung von der Arbeitsstrahlung hinsichtlich der Intensität, wobei die Messstrahlung deutlich weniger intensiv ist als die Arbeitsstrahlung, hat den Vorteil, dass allfällig auftretende Lichtverschmutzung der Arbeitsstrahlung für eine Abbildungsqualität der Linse und eine Arbeitsqualität des Lithografiesystems nur eine untergeordnete Rolle spielen.
Ein weiterer Vorteil der Separation der Messstrahlung von der Arbeitsstrahlung ist, dass keine zusätzliche Linsenaufheizung durch die Messstrahlung entsteht.
Insbesondere hat sich im Rahmen der Erfindung eine Intensität von weniger als 10 mW/cm² als geeignet für einen Betrieb der Optikvorrichtung herausgestellt.
Die Erfindung betrifft ferner ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 16 genannten Merkmalen.
Das erfindungsgemäße Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie umfasst ein Beleuchtungssystem, das eine Strahlungsquelle, eine Beleuchtungsoptik und eine Projektionsoptik aufweist, wobei die Beleuchtungsoptik und/oder die Projektionsoptik wenigstens ein als Linse ausgebildetes optisches Element aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Absorptionsgrad und ein Degradationsgrad wenigstens einer der Linsen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder der als vorteilhaft geschilderten Ausführungsformen ermittelt ist. Alternativ oder zusätzlich ist bei dem erfindungsgemäßen Lithografiesystem wenigstens eine erfindungsgemäße Optikvorrichtung vorgesehen, wobei wenigstens eine der Linsen des Lithografiesystems eine Linse der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung ist.
Das erfindungsgemäße Lithografiesystem hat den Vorteil, dass es einen zuverlässigen und kostengünstigen Betrieb ermöglicht, da die Linsen auf ihren Absorptionsgrad und ihren Degradationsgrad in regelmäßigen Abständen ohne einen Eingriff überwachbar sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Lithografiesystem ist vorgesehen, dass wenigstens eines der optischen Elemente als Linse ausgebildet ist.
Es sei an dieser Stelle jedoch auch ein Lithografiesystem offenbart, das dem erfindungsgemäßen Lithografiesystem entspricht, jedoch lediglich als Spiegel ausgebildete optische Elemente aufweist, insbesondere eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage ist. Hierbei sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Optikvorrichtung auf die in dem Lithografiesystem vorhandenen optischen Elemente anstatt der Linse gerichtet zu verstehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung einer Linse kann als phototermische Methode zur Messung der Absorption, der Linsenaufheizung und der Materialalterung von Linsen innerhalb eines Lithografiesystems verstanden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner auch eine laserinduzierte Deflektions-Methode zur Messung von Absorption, Linsenaufheizung und Materialalterung von Linsen innerhalb eines Lithografiesystems umfassen.
Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Optikvorrichtung oder das erfindungsgemäße Lithografiesystem, beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie „erstes“ oder „zweites“ etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage im Meridionalschnitt;
2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
3 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung in einer Seitenansicht;
4 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung in einer Draufsicht;
5 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung in einer Draufsicht;
6 eine blockdiagrammartige Darstellung einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
7 eine schematische Darstellung einer möglichen Umformung einer Wellenfront;
8 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Messung einer Linsenaufheizung;
9 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform einer Einrichtung zur Messung einer Linsenaufheizung;
10 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung in einer Draufsicht; und
11 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung in einer Seitenansicht.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 für die Mikrolithografie als Beispiel für ein Lithografiesystem beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
Ein Beleuchtungssystem 101 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 weist neben einer Strahlungsquelle 102 eine Beleuchtungsoptik 103 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 104 in einer Objektebene 105 auf. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 104 angeordnetes Retikel 106. Das Retikel 106 ist von einem Retikelhalter 107 gehalten. Der Retikelhalter 107 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 108 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 105.
Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 umfasst eine Projektionsoptik 109. Die Projektionsoptik 109 dient zur Abbildung des Objektfeldes 104 in ein Bildfeld 110 in einer Bildebene 111. Die Bildebene 111 verläuft parallel zur Objektebene 105. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 106 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 110 in der Bildebene 111 angeordneten Wafers 112. Der Wafer 112 wird von einem Waferhalter 113 gehalten. Der Waferhalter 113 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 114 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar.
Die Verlagerung einerseits des Retikels 106 über den Retikelverlagerungsantrieb 108 und andererseits des Wafers 112 über den Waferverlagerungsantrieb 114 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 102 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 102 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 115, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 115 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle („Laser Produced Plasma“, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle („Gas Discharged Produced Plasma“, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser („Free-Electron-Laser“, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 115, die von der Strahlungsquelle 102 ausgeht, wird von einem Kollektor 116 gebündelt. Bei dem Kollektor 116 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 116 kann im streifenden Einfall („Grazing Incidence“, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall („Normal Incidence“, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 115 beaufschlagt werden. Der Kollektor 116 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung 115 und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 116 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 115 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 117. Die Zwischenfokusebene 117 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 102 und den Kollektor 116, und der Beleuchtungsoptik 103 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 103 umfasst einen Umlenkspiegel 118 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 119. Bei dem Umlenkspiegel 118 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 118 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 115 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 119 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, die zur Objektebene 105 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 119 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 120, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 120 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 120 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 120 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 120 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 119 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 116 und dem Umlenkspiegel 118 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 115 horizontal, also längs der y-Richtung.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 ist dem ersten Facettenspiegel 119 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 121. Sofern der zweite Facettenspiegel 121 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 121 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 119 und dem zweiten Facettenspiegel 121 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 121 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 122. Die zweiten Facetten 122 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 122 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 122 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 103 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator („Fly's Eye Integrator“) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 121 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 109 optisch konjugiert ist, anzuordnen.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 121 werden die einzelnen ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 121 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 115 im Strahlengang vor dem Objektfeld 104.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Objektfeld 104 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, „Normal Incidence“-Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (Gl-Spiegel, „Gracing Incidence“-Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 103 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 116 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 118, den Feldfacettenspiegel 119 und den Pupillenfacettenspiegel 121.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann der Umlenkspiegel 118 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 103 nach dem Kollektor 116 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 119 und den zweiten Facettenspiegel 121.
Die Abbildung der ersten Facetten 120 mittels der zweiten Facetten 122 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 122 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 105 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 109 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 109 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 115. Bei der Projektionsoptik 109 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 109 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 103, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 115 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 109 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 104 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 110. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111.
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 109 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 109 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 109 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 104 und dem Bildfeld 110 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 109, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der Pupillenfacetten 122 ist genau einer der Feldfacetten 120 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 120 in eine Vielzahl an Objektfeldern 104 zerlegt. Die Feldfacetten 120 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 122.
Die Feldfacetten 120 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 122 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 auf das Retikel 106 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 104 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2% auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 103 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 104 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 beschrieben.
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 121 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 109, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 121 telezentrisch auf den Wafer 112 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 109 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Retikel 106 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Bauelements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 103 ist der Pupillenfacettenspiegel 121 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Feldfacettenspiegel 119 ist verkippt zur Objektebene 105 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 118 definiert ist.
Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 121 definiert ist.
In 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 dargestellt. Die DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 weist ein Beleuchtungssystem 201, eine Retikelstage 202 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 203, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 204 bestimmt werden, einen Waferhalter 205 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 204 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich eine Projektionsoptik 206, mit mehreren optischen Elementen, insbesondere Linsen 207, die über Fassungen 208 in einem Objektivgehäuse 209 der Projektionsoptik 206 gehalten sind, auf.
Alternativ oder ergänzend zu den dargestellten Linsen 207 können diverse refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente, unter anderem auch Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen, vorgesehen sein.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 sieht vor, dass die in das Retikel 203 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 204 abgebildet werden.
Das Beleuchtungssystem 201 stellt einen für die Abbildung des Retikels 203 auf den Wafer 204 benötigten Projektionsstrahl 210 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 201 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 210 beim Auftreffen auf das Retikel 203 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Mittels des Projektionsstrahls 210 wird ein Bild des Retikels 203 erzeugt und von der Projektionsoptik 206 entsprechend verkleinert auf den Wafer 204 übertragen. Dabei können das Retikel 203 und der Wafer 204 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 203 auf entsprechende Bereiche des Wafers 204 abgebildet werden.
Optional kann ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 207 und dem Wafer 204 durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex größer 1,0 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf.
Die Erfindung eignet sich besonders für einen Einsatz in DUV-Projektionsbelichtungsanlagen 200 mit Linsen 207, kann aber auch vorteilhaft bei EUV-Projektionsbelichtungsanlagen 100 eingesetzt werden, die über Spiegel verfügen. Die hierzu vorzunehmenden Anpassungen sind für den Fachmann naheliegend.
Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, insbesondere auch nicht mit dem beschriebenen Aufbau, beschränkt. Die Erfindung eignet sich für beliebige Lithografiesysteme bzw. Mikrolithografiesysteme, insbesondere jedoch für Projektionsbelichtungsanlagen, mit dem beschriebenen Aufbau. In ganz besonderer Weise eignet sich die vorliegende Erfindung für DUV-Projektionsbelichtungsanlagen, beispielsweise mit einem Aufbau, so wie dieser in der 2 dargestellt ist. Die Erfindung eignet sich auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine geringere bildseitige numerische Apertur als jene, die im Zusammenhang mit 1 beschrieben ist, sowie keinen obskurierten Spiegel M5 und/oder M6 aufweisen. Insbesondere eignet sich die Erfindung auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine bildseitige numerische Apertur von 0,25 bis 0,5, vorzugsweise 0,3 bis 0,4, besonders bevorzug 0,33, aufweisen. Die Erfindung sowie die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sind ferner nicht auf eine spezifische Bauform beschränkt zu verstehen.
Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer Optikvorrichtung 1.
Die Optikvorrichtung 1 für ein Lithografiesystem, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage 200, weist eine Linse 2 zur Umformung einer Arbeitsstrahlung 3 sowie eine Überwachungseinrichtung 4 zur Überwachung der Linse 2 mit wenigstens einer Messstrahlungsquelle 5 und wenigstens einem Messstrahlungssensor 6 auf. Hierbei ist bzw. wird ein von der Messstrahlungsquelle 5 ausgesandter Messstrahl 7 durch die Linse 2 derart geleitet, dass der wenigstens eine Messstrahl 7 in der Linse 2 unter einem Winkel von wenigstens 60° zu einer optischen Achse des Lithografiesystems und/oder zu einer Ausbreitungsrichtung 10 der Arbeitsstrahlung 3 verläuft. Vorzugsweise verläuft der Messstrahl unter einem Winkel von wenigstens 70°, insbesondere wenigstens 80°, zu einer optischen Achse des Lithografiesystems und/oder zu einer Ausbreitungsrichtung der Arbeitsstrahlung 3. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Messstrahl unter einem Winkel von 90° zu einer optischen Achse des Lithografiesystems und/oder zu einer Ausbreitungsrichtung der Arbeitsstrahlung 3 verläuft.
Der Messstrahlungssensor 6 ist eingerichtet, um eine Wellenfrontform 8 (siehe 7) und/oder eine Ausbreitungsrichtung 11 des durch die Linse 2 umgeformten wenigstens einen Messstrahls 7 zu bestimmen. Außerdem ist bei der Optikvorrichtung 1 eine Steuereinrichtung 9 vorgesehen und eingerichtet, um die Wellenfrontform 8 und/oder die Ausbreitungsrichtung 11 des Messstrahls 7 zu mehreren Messzeitpunkten zu erfassen und aus einem Zeitverhalten der Wellenfrontform 8 und/oder der Ausbreitungsrichtung 11 des Messstrahls 7 einen Absorptionsgrad und einen Degradationsgrad der Linse 2 zu ermitteln.
In 3 ist die Ausbreitungsrichtung der Arbeitsstrahlung 3 mit einem Pfeil 10 gekennzeichnet. Mit einem Pfeil 11 ist die Ausbreitungsrichtung des Messstrahls 7 gekennzeichnet.
In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 weist der Messstrahl 7 vorzugsweise eine von der Arbeitsstrahlung 3 um wenigstens 200 nm verschiedene bzw. spektral separierte Wellenlänge auf. Ferner weist der Messstrahl 7 vorzugsweise eine Intensität auf, welche um wenigstens einen Faktor 100 kleiner ist als eine zu erwartende Intensität der Arbeitsstrahlung 3. Insbesondere weist der Messstrahl 7 in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Intensität von weniger als 10 mW/cm² auf.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung 1.
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der wenigstens eine Messstrahlungssensor 6 als Wellenfrontsensor 6a, insbesondere als Hartmann-Shack-Sensor ausgebildet.
Die Messstrahlen 7 sind in dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel derart aufgeweitet, dass ein Durchmesser der Messstrahlen 7 zwischen 1 und 15 % des Durchmessers der Linse 2 beträgt.
Außerdem ist in dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel vor wenigstens einem der Wellenfrontsensoren 6a eine Verengungsoptik 12 zur Verengung des Messstrahls 7 angeordnet. Durch die Verengungsoptik 12 kann der hinter der Verengungsoptik 12 angeordnete Wellenfrontsensor 6a kleiner und damit Bauraum sparender ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass vor einer Mehrzahl der Wellenfrontsensoren 6a, insbesondere vor allen Wellenfrontsensoren 6a, eine Verengungsoptik 12 angeordnet ist.
In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Linse 2 ferner wenigstens einen, vorzugsweise mehrere, eben ausgebildete Randbereiche 13 zur Einkopplung und/oder Auskopplung des Messstrahls 7 auf.
Die eben ausgebildeten Randbereiche 13 sind umlaufend am Rand der Linse 2 ausgebildet. Die eben ausgebildeten Randbereiche 13 werden jeweils durch eine Ebene gebildet, die planparallel zu einer Tangentialebene der im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen kreisförmigen Linse 2 verläuft, d. h. die eben ausgebildeten Randbereiche verlaufen orthogonal zu einem Radius der Linse 2.
4 zeigt darüber hinaus ein Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1, bei der eine Mehrzahl von Messstrahlungsquellen 5 derart angeordnet und eingerichtet sind, mehrere Messstrahlen 7 der Linse 2 derart zuzuführen, dass die Messstrahlen 7 voneinander beabstandet und/oder schräg zueinander verlaufend die Linse 2 durchtreten. Die Messstrahlungsquellen 5 sind dabei vorzugsweise derart angeordnet und eingerichtet, dass alle Messstrahlen 7 in einer Ebene verlaufen, wobei die Ebene vorzugsweise orthogonal zu der optischen Achse des Lithografiesystems und/oder zu der Ausbreitungsrichtung 10 der Arbeitsstrahlung 3 steht.
In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner eine Mehrzahl von Messstrahlungssensoren 6, vorzugsweise Wellenfrontsensoren 6a vorgesehen, um die Mehrzahl von Messstrahlen 7 auf ihre Wellenfrontform hin zu untersuchen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die aus der Linse austretenden Messstrahlen 7 mittels geeigneter Optik, beispielsweise Wellenleitern, einem einzelnen Messstrahlungssensor 6 zugeführt werden und beispielsweise mittels räumlichen und/oder zeitlichen Multiplexings separiert ausgewertet werden.
In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit einer gestrichelten Linie eine runde Außenkontur der Linse 2 dargestellt, welche durch ein geeignetes Anpolieren in die ebenen Randbereiche 13 überführt wurde.
4 zeigt eine Draufsicht auf eine mögliche Ausführungsform der Optikvorrichtung1 mit acht Paaren aus Messstrahlungsquellen 5 und Messstrahlungssensoren 6, 6a.
Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel beschreibt in anderen Worten eine Ausführung der Überwachungseinrichtung 4 mit acht Messsystemen, welche jeweils aus einer Messstrahlungsquelle 5 und einem Messstrahlungssensor 6 bestehen. Eine Funktion der Linse 2 in dem Lithografiesystem ist hierbei unbeeinträchtigt, da die für die Messung verwendeten Messstrahlen 7 eine von der Arbeitsstrahlung 3 stark unterschiedliche Wellenlänge aufweisen und eine Intensität aufweisen, die um mehrere Größenordnungen geringer ist als diejenige der Arbeitsstrahlung 3, insbesondere nur wenige mW beträgt, und nicht oder nicht relevant in einen Strahlengang in die Richtung der Arbeitsstrahlung 3 gerichtet ist.
Bei Linsen 2, welche mit einer derartigen Überwachungseinrichtung 4, insbesondere mit den in 4 dargestellten Messsystemen ausgestattet sind, lässt sich eine Lebensdauer bzw. ein Degradationsgrad des Lithografiesystems überwachen. Insbesondere kann überwacht werden, ob und wie sehr sich der Absorptionsgrad der Linse, insbesondere eine Linsenaufheizung, im Verlaufe der Zeit verändert. Die Messstrahlen 7 können hierzu geeignet angeordnet werden, um einen Aperturbereich 16 der Linse 2 möglichst optimal abzudecken und/oder um Rückschlüsse auf einen genauen Ort der Absorptionsänderungen in der Linse 2 zu ermöglichen. Dieser Rückschluss kann beispielsweise auf einer Triangulation und/oder einer tomographischen Rückprojektion beruhen.
In dem in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Linse 2 als bikonvexe Linse 2 ausgebildet. 3 zeigt eine seitliche Ansicht der Optikvorrichtung 1, wobei nur eine Messstrahlungsquelle 5 und ein Messstrahlungssensor 6 dargestellt sind.
In den in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen hat die Arbeitsstrahlung 3 eine Wellenlänge von beispielsweise 193 nm und durchtritt die Linse 2 entlang einer optischen Achse, welche in den Ausführungsbeispielen planparallel zu der Arbeitsstrahlung 3 verläuft. Der Messstrahl 7 hat in den in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen beispielsweise eine Wellenlänge von 637 nm und wird seitlich in die Linse 2 eingekoppelt und durchtritt die Linse 2 wenigstens annähernd senkrecht zu der optischen Achse der Linse.
In den in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Linse 2 hierzu vorzugsweise an mehreren Stellen mit ebenen Randbereichen 13 zum Ein- und Austritt des Messstrahls 7 ausgebildet. Insbesondere wurden die Randbereiche 13 dadurch ausgebildet, dass die Linse 2 an den hierfür vorgesehenen Stellen planpoliert wurde.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung 1.
In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 ist vorzugsweise eine Verschwenkeinrichtung 14 vorgesehen und eingerichtet, den wenigstens einen Messstrahl 7 derart zu verschwenken, dass die Linse 2 von dem Messstrahl 7 nacheinander unter mehreren unterschiedlichen Winkeln durchtreten wird.
Ferner ist in dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel beispielhaft eine Auffächereinrichtung 15, vorzugsweise ein computergeneriertes Hologramm, vorgesehen und eingerichtet, den wenigstens einen Messstrahl 7 derart aufzufächern, dass die Linse 2 von dem Messstrahl 7 gleichzeitig unter mehreren unterschiedlichen Winkeln durchtreten wird.
In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel stehen zwei Messstrahlungsquellen 5 acht Messstrahlungssensoren 6 gegenüber. Hierdurch wird verdeutlicht, dass durch die Verschwenkeinrichtung 14 und die Auffächereinrichtung 15 die Anzahl der notwendigen Messstrahlungsquellen 5 bei gleichbleibender Abdeckung der Linse 2 durch die Messstrahlen 7 reduziert werden kann.
Hinsichtlich der weiteren Bezugszeichen sei auf die Bezugszeichenvergabe der 3 und 4 verwiesen.
5 zeigt ferner ein Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1, bei dem der wenigstens eine Messstrahlungssensor 6 als positionssensitiver Photosensor 6b ausgebildet ist.
Ferner ist der Messstrahl 7 bzw. die Unterstrahlen dünn ausgebildet, d. h. der Messstrahl 7 hat einen Durchmesser, welcher maximal 5% des Durchmessers der Linse 2 beträgt.
Der Auftreffpunkt bzw. der Auftreffbereich des Messstrahls 7 auf den positionssensitiven Photosensor 6b kann demnach sehr genau bestimmt werden.
Insbesondere können auch die Auftreffpunkte mehrerer Messstrahlen 7 auf dem positionssensitiven Photosensor 6b mit hoher Präzision, beispielsweise mittels eines Center of Mass-Algorithmus, bestimmt werden.
Die in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsformen der Optikvorrichtung 1 eignen sich in besonderem Maße zur Durchführung eines Verfahrens zur Überwachung der Linse 2.
In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die positionssensitiven Photodetektoren 6b als CCD-Sensoren, insbesondere als lineare CCD-Sensoren ausgebildet. Die Messstrahlen 7 sind hierbei als enge bzw. dünne Laserstrahlen ausgebildet. Insbesondere eignet sich die in 5 dargestellte Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 zur Durchführung der Überwachung mittels einer Methode zur Messung einer laserinduzierten Deflektion (LID-Methode).
Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch vorgesehen sein, dass beide Messstrahlungsquellen 5 zu einem Scannen der Linse 2 mit dem Messstrahl 7 eingerichtet sind. Insbesondere können in diesem Fall beide Messstrahlungsquellen 5 eine Verschwenkeinrichtung 14 aufweisen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Messstrahlen 7 der beiden Strahlungsquellen 5 in dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel scannend durch die Linse 2 gestrahlt werden und auf die acht als CCD-Sensoren oder lineare CCD-Sensoren ausgebildeten positionssensitiven Photodetektoren 6b treffen. Die positionssensitiven Photodetektoren 6b sind in dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel dazu eingerichtet, zu registrieren, ob die jeweiligen Messstrahlen 7 von einem geraden Strahlverlauf abgelenkt sind.
Mit anderen Worten beschreibt die 5 eine mögliche Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 oder des Verfahrens zur Überwachung der Linse 2, in der die Messstrahlungsquellen 5 als zwei scannende Lasereinheiten ausgebildet sind. Die beiden scannenden Lasereinheiten schwenken jeweils einen dünnen Messstrahl 7 durch die Linse 2. Die Messstrahlen 7 treten jeweils durch eine vorzugsweise polierte Eintrittsfläche, insbesondere einen ebenen Randbereich 13, ein, durchstrahlen die Linse 2 und treffen auf eine Austrittsfläche, die zum Beispiel ebenfalls eine polierte Fläche an einem Rand der Linse 2 sein kann. Insbesondere kann die Austrittsfläche ein ebener Randbereich 13 sein. Der Messstrahl 7 trifft dann auf den in dieser Richtung befindlichen positionssensitiven Photosensor 6b, insbesondere einen CCD-Sensor.
Durch ein bekanntes Timing der Messstrahlen 7, welche von den beiden Messstrahlungsquellen 5 ausgehen, ist der zu erwartende Auftreffort des Messstrahls 7 auf den jeweiligen positionssensitiven Photodetektor 6b bekannt, sofern eine ungestörte Ausbreitung des Messstrahls 7 unterstellt wird. Erzeugt die Arbeitsstrahlung 3 beispielsweise eine Linsenaufheizung in der Linse 2 und/oder existiert in der Linse 2 eine beispielsweise durch Alterungsprozesse entstandene inhomogene Brechzahlverteilung, so kann dies durch eine Analyse der jeweiligen Abweichung des Auftrefforts der Messstrahlen 7 von dem erwarteten Auftreffort auf den jeweiligen positionssensitiven Photodetektor 6b ermittelt werden.
6 zeigt eine blockdiagrammartige Darstellung einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens.
Bei dem Verfahren zur Überwachung der Linse 2 des Lithografiesystems zur Umformung der Arbeitsstrahlung 3, insbesondere der Linse 2 der Projektionsbelichtungsanlage 200, wird in einem Messstrahlungsblock 30 wenigstens ein von der Messstrahlungsquelle 5 erzeugter Messstrahl 7 der Linse 2 zugeführt, wobei der Messstrahl 7 der Linse 2 derart ausgerichtet zugeführt wird, dass die Linse 2 von dem wenigstens einen Messstrahl 7 unter einem Winkel von wenigstens 60° vorzugsweise senkrecht zur optischen Achse des Lithografiesystems und/oder zu der Ausbreitungsrichtung der Arbeitsstrahlung 3 durchtreten wird.
In einem Arbeitsstrahlungsblock 31 wird die Linse 2 mit der Arbeitsstrahlung 3 bestrahlt und erfährt wenigstens lokal durch eine Absorption der Arbeitsstrahlung 3 eine Erwärmung.
In einem Umformungsblock 32 wird der Messstrahl 7 durch die Linse 2 umgeformt.
In einem Messblock 33 wird zu mehreren Messzeitpunkten die Wellenfrontform 8 und/oder die Ausbreitungsrichtung 11 des Messstrahls 7 erfasst.
In einem Analyseblock 34 wird aus einem Zeitverhalten der Wellenfrontform 8 und/oder der Ausbreitungsrichtung 11 des Messstrahls 7 auf einen Absorptionsgrad und einen Degradationsgrad der Linse 2 geschlossen.
Im Rahmen des Messstrahlungsblocks 30 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Messstrahl 7 in wenigstens einem eben ausgebildeten Randbereich 13 in die Linse 2 eingekoppelt und/oder aus der Linse 2 ausgekoppelt wird.
Im Rahmen des Messstrahlungsblocks 30 kann ferner vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Messstrahl 7 nach einem Durchtritt durch die Linse 2 und vor einer Erfassung der Wellenfrontform 8 verengt wird, sofern die Wellenfrontform 8 des Messstrahls 7 erfasst wird.
Ebenfalls im Rahmen des Messstrahlungsblocks 30 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass mehrere Messstrahlen 7 der Linse 2 derart zugeführt werden, dass die Messstrahlen 7 voneinander beabstandet und/oder schräg zueinander verlaufend die Linse 2 durchtreten.
Es kann im Rahmen des Messstrahlungsblocks 30 vorzugsweise außerdem vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Messstrahl 7 derart verschwenkt und/oder aufgefächert wird, dass die Linse 2 von dem Messstrahl 7 nacheinander und/oder gleichzeitig unter mehreren unterschiedlichen Winkeln durchtreten wird.
Als Teil der Blöcke 30 bis 34 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Linse 2 in dem Projektionsobjektiv 206 der Projektionsbelichtungsanlage 200 vorzugsweise während eines Regelbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage 200 überwacht wird.
Im Rahmen des Messstrahlungsblocks 30 und/oder des Messblocks 33 kann vorgesehen sein, dass die Messzeitpunkte jeweils um wenigstens eine Stunde und höchstens 24 Stunden separiert sind.
Im Rahmen des Messstrahlungsblocks 30 und/oder des Umformungsblocks 32 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Messstrahl 7 bei dem Durchtritt durch die Linse 2 wenigstens eine Totalreflexion an einer Oberfläche 23 (siehe 11) der Linse 2 erfährt.
Innerhalb eines der Blöcke 30 bis 34 kann vorgesehen sein, dass der Absorptionsgrad und der Degradationsgrad der Linse 2 in einem Aperturbereich 16 der Linse 2 bestimmt werden.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Umformung der Wellenfrontform 8. Linkerhand ist eine Ausgangssituation dargestellt, bei der der Messstrahl 7 eine Probe 20, insbesondere ein Stück der Linse 2 durchtritt, ohne eine Änderung der Wellenfront 8 zu erfahren. Rechterhand wird die Probe, d. h. insbesondere ein Bereich der Linse 2 durch die Arbeitsstrahlung 3 aufgeheizt, wodurch die Wellenfront 8, beispielsweise durch Änderungen des Brechungsindex beeinflusst wird.
Durch die Absorption der Arbeitsstrahlung 3 in der Probe 20 bzw. in der Linse 2 wird die sogenannte Linsenaufheizung bzw. Lensheating bedingt.
7 deutet ein Messsystem an, welches zur Entwicklung von Optiken, in denen die Linsenaufheizung möglichst minimiert ist, verwendet werden kann. Hierbei wird die Wellenfrontform 8 von dem von der Optik bzw. der Probe 20 kommenden Messstrahl 7 gemessen. Das Maß einer Wellenfrontverformung zum Zeitpunkt t (beispielsweise rechterhand) im Vergleich zu einem Zeitpunkt t₀ (beispielsweise linkerhand in 7) ist proportional zu einer Absorption der Arbeitsstrahlung 3 oder eines Heizstrahls 21 in der Probe 20 und somit zu einer auftretenden Linsen- und/oder Spiegelaufheizung. Die Wellenfrontform 8 kann interferometrisch und/oder geometrisch bestimmt werden, wie beispielsweise mittels eines Hartmann-Shack-Detektors.
Es kann weiterhin ein System verwendet werden, in dem der Messstrahl 7 zur Messung der Wellenfront 8 verwendet wird und anstatt der Arbeitsstrahlung 3 ein Heizstrahl 21 zur lokalen Erhitzung durch die Probe 20 geleitet wird. Der Messstrahl 7 weist in diesem Fall eine niedrigere Intensität als der Heizstrahl 21 auf. Der Heizstrahl 21 kann beispielsweise die Wellenlänge der Arbeitsstrahlung 3 aufweisen, so dass ein Absorptionsgrad der Arbeitsstrahlung 3 in der Probe 20 bzw. der Linse 2 simuliert werden kann. Es kann vorgesehen sein, dass die Wellenfrontform 8 (beispielsweise linkerhand) zu einem Zeitpunkt t₀ ohne den Heizstrahl 21 bzw. die Arbeitsstrahlung 3 gemessen wird. Die hierbei ermittelte Wellenfrontform 8 kann als Referenzwellenfrontform dienen. Eine zweite Wellenfrontform 8 wird zu einem späteren Zeitpunkt t aufgenommen (beispielsweise rechterhand), nachdem der Heizstrahl 21 und/oder die Arbeitsstrahlung 3 die Probe bereits durchdrungen haben. Die Differenz zwischen der linkerhand aufgenommenen Wellenfrontform 8 und der rechterhand aufgenommenen Wellenfrontform 8 kann als Wellenfronthub bezeichnet werden.
8 zeigt eine schematische Darstellung einer Einrichtung 22 zur Messung einer Linsenaufheizung.
Mit dem in 8 gezeigten Aufbau der sogenannten Photothermie kann beispielsweise die Absorption des Heizstrahls 21, welcher beispielsweise eine Wellenlänge Lambda aufweist, in einem Material der Probe 20 oder an den Oberflächen 23 der Probe 20 gemessen werden. Bezüglich der weiteren Bezugszeichen sei auf die Bezugszeichenvergabe in den 3 bis 7 verwiesen.
9 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform einer Einrichtung 22 zur Messung einer Linsenaufheizung in einer Draufsicht.
Mittels der in 9 dargestellten Einrichtung 22 kann eine sogenannte Laser Induced Deflection (LID) durchgeführt werden. Hierbei wird die Probe 20 von dem Messstrahl 7 durchstrahlt und dessen Ablenkung mittels des positionssensitiven Photodetektors 6b registriert. Die Lage des Messstrahls 7 auf dem positionssensitiven Photodetektor 6b ändert sich, wenn zusätzlich durch die Probe 20 der Heizstrahl 21 geleitet wird. Hierbei kann zum Beispiel der Messstrahl 7 ortsaufgelöst über die Probe 20 gestrichen werden, insbesondere in einer Region der Probe 20, an dem ein senkrecht zu dem Messstrahl 7 verlaufender Heizstrahl 21 die Probe 20 passiert. An einem Ort des Heizstrahls 21 entsteht in der Probe 20 durch Absorption des Heizstrahls 21 Wärme, welche, wie bereits oben beschrieben, eine Linsenaufheizung erzeugen kann. Diese sogenannte Wärmelinse kann dann mittels des Messstrahls 7, welcher eine niedrigere Leistung als der Heizstrahl 21 aufweist, abgetastet werden, indem die Ablenkung des Messstrahls 7 durch den positionssensitiven Photodetektor 6b, insbesondere durch ein CCD-Array gemessen wird.
In dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel der Einrichtung 22 wird ein enger Messstrahl 7 verwendet. In dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Messstrahl 7 in drei verschiedenen Positionen gezeigt, wobei der Messstrahl 7 beispielsweise über die Probe 20 gestrichen wird. Die Probe 20 wird hierbei mit dem Heizstrahl 21 lokal durchleuchtet. Der Heizstrahl 21 steht in dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel senkrecht zu der Zeichenebene. In der Probe 20, am Ort des Heizstrahls 21, wird ferner ein Teil der Heizstrahlung 21 absorbiert, was zu einer lokalen Erwärmung der Probe 20 führt. Dies kann zu einer lokalen Änderung des Brechungsindex führen. Wird der Messstrahl 7 an verschiedenen Stellen durch die Probe 20 gesendet, dann wird er unterschiedlich stark durch die in der Probe 20 wegen des Heizstrahls 21 existierende Wärmelinse abgelenkt. Dieser Effekt kann durch den positionssensitiven Photodetektor 6b gemessen werden, wobei der positionssensitive Photodetektor 6b vorzugsweise einen CCD-Sensor, insbesondere ein linearer CCD-Sensor aufweisen kann.
Die in den 8 und 9 beschriebenen Aufbauten der Einrichtung 22 bzw. die dort beschriebenen Methoden sind dazu geeignet, an Proben 20 eine Linsenaufheizung in Materialien oder an Schichten zu bestimmen. Es können hiermit zum Beispiel Materialabsorptionen von modernen Fused Silica Gläsern in der Größenordnung von ca. k=0,3x10-4 pro cm gemessen werden.
Die im Zusammenhang mit den 8 und 9 beschriebenen Methoden können vorteilhafterweise dazu benutzt werden, um für die Lithografie besonders geeignete Materialien, insbesondere für Linsen 2 zu entwickeln. Die derart identifizierten Materialien weisen vorzugsweise eine besonders geringe Linsenaufheizung und eine besonders geringe Absorption auf. Die in dem Zusammenhang mit den 8 und 9 beschriebenen Methoden werden ferner dazu verwendet, um Lebensdauermodelle für solche Materialien zu entwickeln.
10 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung 1.
Das in 10 dargestellte Ausführungsbeispiel der Optikvorrichtung 1 stellt eine Abwandlung des in 5 gezeigten Ausführungsbeispiels dar. In dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der positionssensitive Photodetektor 6b anstatt einzelner CCD-Sensoren einen linearen CCD-Sensor oder einen Streifen mit einer Vielzahl an Photodioden auf, welche um einen Rand der Linse 2 herum angeordnet sind.
In dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Rand der Linse 2 rundpoliert, so dass die Messstrahlen 7 ungehindert auf den positionssensitiven Photosensor 6b treffen können.
Alternativ oder zusätzlich kann der positionssensitive Photosensor 6b auch mittels eines einer Brechzahl der Linse 2 angepassten durchsichtigen Klebstoffs auf den geschliffenen Rand der Linse 2 aufgebracht werden.
In dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel werden demnach in anderen Worten anstatt einzelner CCD-Sensoren viele in einer Reihe angebrachte Photodioden oder aber auch ein langes lineares CCD-Array auf einen Rand der Linse 2 angebracht. Im Weiteren entspricht die Funktionsweise der Optikvorrichtung 1 in dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel demjenigen Ausführungsbeispiel, welches in 5 dargestellt ist.
11 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung 1.
Hierbei ist der Messstrahl 7 derart in die Linse eingekoppelt, dass dieser an der Oberfläche 23 der Linse eine Totalreflexion erfährt. Hierdurch können Degradationserscheinungen in einem Bereich nahe der Oberfläche 23 der Linse erfasst werden, was bei bikonvexen Linsen 2, wie sie in dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 11 zu sehen sind, mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden sein kann.
Bezüglich der weiteren Bezugszeichenvergabe sei auf die 3 verwiesen.
12 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Optikvorrichtung 1.
Die Optikvorrichtung 1 für ein Lithografiesystem, insbesondere für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100, weist einen Spiegel 17 zur Umformung der Arbeitsstrahlung 3 sowie die Überwachungseinrichtung 4 zur Überwachung des Spiegels 17 mit der wenigstens einen Messstrahlungsquelle 5 und dem wenigstens einen Messstrahlungssensor 6 auf. Hierbei ist bzw. wird ein von der Messstrahlungsquelle 5 ausgesandter Messstrahl 7 auf den Spiegel 17 geleitet. Der Messstrahlungssensor 6 ist eingerichtet, um eine Wellenfrontform 8 (siehe 7) und/oder eine Ausbreitungsrichtung 11 des durch den Spiegel 17 umgeformten wenigstens einen Messstrahls 7 zu bestimmen. Außerdem ist bei der Optikvorrichtung 1 eine Steuereinrichtung 9 vorgesehen und eingerichtet, um die Wellenfrontform 8 und/oder die Ausbreitungsrichtung 11 des Messstrahls 7 zu mehreren Messzeitpunkten zu erfassen und aus einem Zeitverhalten der Wellenfrontform 8 und/oder der Ausbreitungsrichtung 11 des Messstrahls 7 einen Absorptionsgrad, einen Reflexionsgrad und/oder einen Degradationsgrad des Spiegels 17 zu ermitteln.
Bezugszeichenliste

1: Optikvorrichtung
2: Linse
3: Arbeitsstrahlung
4: Überwachungseinrichtung
5: Messstrahlungsquelle
6: Messstrahlungssensor
6a: Wellenfrontsensor
6b: positionssensitiver Photosensor
7: Messstrahl
8: Wellenfrontform
9: Steuereinrichtung
10: Ausbreitungsrichtung der Arbeitsstrahlung
11: Ausbreitungsrichtung des Messstrahls
12: Verengungsoptik
13: ebener Randbereich
14: Verschwenkeinrichtung
15: Auffächereinrichtung
16: Aperturbereich
17: Spiegel
20: Probe
21: Heizstrahl
22: Einrichtung zur Messung einer Linsenaufheizung
23: Oberfläche
30: Messstrahlungsblock
31: Arbeitsstrahlungsblock
32: Umformungsblock
33: Messblock
34: Analyseblock
100: EUV-Projektionsbelichtungsanlage
101: Beleuchtungssystem
102: Strahlungsquelle
103: Beleuchtungsoptik
104: Objektfeld
105: Objektebene
106: Retikel
107: Retikelhalter
108: Retikelverlagerungsantrieb
109: Projektionsoptik
110: Bildfeld
111: Bildebene
112: Wafer
113: Waferhalter
114: Waferverlagerungsantrieb
115: EUV- / Nutz- / Beleuchtungsstrahlung
116: Kollektor
117: Zwischenfokusebene
118: Umlenkspiegel
119: erster Facettenspiegel / Feldfacettenspiegel
120: erste Facetten / Feldfacetten
121: zweiter Facettenspiegel / Pupillenfacettenspiegel
122: zweite Facetten / Pupillenfacetten
200: DUV-Projektionsbelichtungsanlage
201: Beleuchtungssystem
202: Retikelstage
203: Retikel
204: Wafer
205: Waferhalter
206: Projektionsoptik
207: Linse
208: Fassung
209: Objektivgehäuse
210: Projektionsstrahl
Mi: Spiegel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012201410 A1 [0003, 0018]
DE 102008009600 A1 [0131, 0135]
US 20060132747 A1 [0133]
EP 1614008 B1 [0133]
US 6573978 [0133]
US 20180074303 A1 [0152]

Claims

Verfahren zur Überwachung einer Linse (2) eines Lithografiesystems zur Umformung einer Arbeitsstrahlung (3), insbesondere einer Linse (2) einer Projektionsbelichtungsanlage (200), wobei - wenigstens ein von einer Messstrahlungsquelle (5) erzeugter Messstrahl (7) der Linse (2) zugeführt wird, wobei - die Linse (2) von dem wenigstens einen Messstrahl (7) unter einem Winkel von wenigstens 60° zur optischen Achse des Lithografiesystems und/oder zu einer Ausbreitungsrichtung (10) der Arbeitsstrahlung (3) durchtreten wird, dadurch gekennzeichnet, dass - die Linse (2) mit der Arbeitsstrahlung (3) bestrahlt wird und wenigstens lokal durch eine Absorption der Arbeitsstrahlung (3) eine Erwärmung erfährt, wobei - der Messstrahl (7) durch die Linse (2) umgeformt wird, wonach - zu mehreren Messzeitpunkten eine Wellenfrontform (8) und/oder eine Ausbreitungsrichtung (11) des umgeformten Messstrahls (7) erfasst wird, wonach - aus einem Zeitverhalten der Wellenfrontform (8) und/oder der Ausbreitungsrichtung (11) des Messstrahls (7) auf einen Absorptionsgrad und einen Degradationsgrad der Linse (2) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Randbereich (13) eines umlaufenden Rands der Linse (2) eben ausgebildet wird und der wenigstens eine Messstrahl (7) in dem wenigstens einen eben ausgebildeten Randbereich (13) in die Linse (2) eingekoppelt und/oder aus der Linse (2) ausgekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Messstrahl (7) nach einem Durchtritt durch die Linse (2) und vor einer Erfassung der Wellenfrontform (8) verengt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Messstrahlen (7) der Linse (2) derart zugeführt werden, dass die Messstrahlen (7) voneinander beabstandet und/oder schräg zueinander verlaufend die Linse (2) durchtreten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Messstrahl (7) derart verschwenkt und/oder aufgefächert wird, dass die Linse (2) von dem Messstrahl (7) nacheinander und/oder gleichzeitig unter mehreren unterschiedlichen Winkeln durchtreten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (2) in einem Projektionsobjektiv (206) einer Projektionsbelichtungsanlage (200), vorzugsweise während eines Regelbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage (200), überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzeitpunkte jeweils um wenigstens eine Stunde und höchstens 24 Stunden separiert sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Messstrahl (7) bei dem Durchtritt durch die Linse (2) wenigstens eine Totalreflexion an einer Oberfläche (23) der Linse (2) erfährt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorptionsgrad und der Degradationsgrad der Linse (2) in einem Aperturbereich (16) der Linse bestimmt werden.
Optikvorrichtung (1) für ein Lithografiesystem, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage (200), aufweisend eine Linse (2) zur Umformung einer Arbeitsstrahlung (3), und eine Überwachungseinrichtung (4) zur Überwachung der Linse (2) mit wenigstens einer Messstrahlungsquelle (5) und wenigstens einem Messstrahlungssensor (6), wobei ein von der Messstrahlungsquelle (5) ausgesandter Messstrahl (7) durch die Linse (2) geleitet ist, wobei der wenigstens eine Messstrahl (7) in der Linse (2) unter einem Winkel von wenigstens 60° zu einer optischen Achse des Lithografiesystems und/oder zu einer Ausbreitungsrichtung (10) der Arbeitsstrahlung (3) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstrahlungssensor (6) eingerichtet ist, um eine Wellenfrontform (8) und/oder eine Ausbreitungsrichtung (11) des durch die Linse (2) umgeformten wenigstens einen Messstrahls (7) zu bestimmen, und eine Steuereinrichtung (9) vorgesehen und eingerichtet ist, um die Wellenfrontform (8) und/oder die Ausbreitungsrichtung (11) zu mehreren Messzeitpunkten zu erfassen und aus einem Zeitverhalten der Wellenfrontform (8) und/oder der Ausbreitungsrichtung (11) des Messstrahls (7) einen Absorptionsgrad und einen Degradationsgrad der Linse (2) zu ermitteln.
Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Messstrahlungssensor (6) als Wellenfrontsensor (6a), insbesondere als Hartmann-Shack-Sensor und/oder als positionssensitiver Photosensor (6b) ausgebildet ist.
Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Wellenfrontsensor (6a) eine Verengungsoptik (12) zur Verengung des Messstrahls (7) angeordnet ist.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (2) wenigstens einen eben ausgebildeten Randbereich (13) zur Einkopplung und/oder Auskopplung des Messstrahls (7) aufweist.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Mehrzahl von Messstrahlungsquellen (5) vorgesehen und eingerichtet ist, mehrere Messstrahlen (7) der Linse (2) derart zuzuführen, dass die Messstrahlen (7) voneinander beabstandet und/oder schräg zueinander verlaufend die Linse (2) durchtreten, und/oder - eine Verschwenkeinrichtung (14) und/oder eine Auffächereinrichtung (15) vorgesehen und eingerichtet ist, den wenigstens eine Messstrahl (7) derart zu verschwenken und/oder aufzufächern, dass die Linse (2) von dem Messstrahl (7) nacheinander und/oder gleichzeitig unter mehreren unterschiedlichen Winkeln durchtreten wird.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstrahl (7) - eine von der Arbeitsstrahlung (3) um wenigstens 200 nm verschiedene Wellenlänge aufweist, und/oder - eine Intensität aufweist, welche um wenigstens einen Faktor 100 kleiner ist als eine zu erwartende Intensität der Arbeitsstrahlung (3), und/oder - eine Intensität aufweist, welche geringer als 10 mW/cm² ist.
Lithografiesystem, insbesondere Projektionsbelichtungsanlage (200) für die Mikrolithografie, mit einem Beleuchtungssystem (201), das eine Strahlungsquelle, eine Beleuchtungsoptik und eine Projektionsoptik (206) aufweist, wobei die Beleuchtungsoptik und/oder die Projektionsoptik (206) wenigstens ein als Linse (2) ausgebildetes optisches Element (207) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Absorptionsgrad und ein Degradationsgrad wenigstens einer der Linsen (207) mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ermittelt ist und/oder - wenigstens eine Optikvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15 vorgesehen ist und wenigstens eine der Linsen (2) eine Linse (2) der Optikvorrichtung (1) ist.