DE102023200146A1

DE102023200146A1 - Verfahren und justagesystem zur justage einer position eines facettenspiegels einer lithographieanlage

Info

Publication number: DE102023200146A1
Application number: DE102023200146.2A
Authority: DE
Inventors: Joachim Kalden; Christoph Petri; Florian Baumer; Volker Dieckmann; Sarina Wunderlich; Christian Hembd
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2023-01-11
Filing date: 2023-01-11
Publication date: 2023-03-09

Abstract

Ein Verfahren zur Justage einer Position eines ersten Facettenspiegels (20, 22) einer Lithographieanlage (1) entlang einer vorbestimmten Richtung, umfassend:Messen (S1), in der Retikelebene (6), von Feldlagen, die einer Auswahl von Facetten (21, 23) eines zweiten Facettenspiegels (20, 22) zugeordnet sind, mit sichtbarem Licht;Berechnen (S2) einer Position des ersten Facettenspiegels (20, 22) entlang der vorbestimmten Richtung auf Basis der gemessenen Feldlagen;Bestimmen (S3) eines Justagewerts zur Justage der Position des ersten Facettenspiegels (20, 22) entlang der vorbestimmten Richtung auf Basis der berechneten Position; undJustieren (S4) der Position des ersten Facettenspiegels (20, 22) um den Justagewert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Justage einer Position eines Facettenspiegels einer Lithographieanlage sowie ein System zur Justage der Position des Facettenspiegels.
Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Da die meisten Materialien Licht dieser Wellenlänge absorbieren, müssen bei solchen EUV-Lithographieanlagen reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.
Als Spiegel können Facettenspiegel (zum Beispiel Feldfacettenspiegel) verwendet werden, die eine Vielzahl einzelner Facetten umfassen. Um gleichbleibende Qualitätsstandards zu gewährleisten, werden Module von EUV-Lithographieanlagen, insbesondere Facettenspiegel, vor der Benutzung (Belichtungsvorgang) hinsichtlich ihrer Positionen kalibriert.
Das Kalibrieren (auch Justage genannt) von EUV-Beleuchtungssystemen besteht aus mehreren Schritten, wie nachfolgend beispielhaft erläutert. In einem ersten Schritt werden die Module selbst justiert, was bei den Facettenspiegeln vor allem die Justage der Facetten zueinander und zu einem Träger des jeweiligen Facettenspiegels betrifft. Die fertig justierten Module werden dann ins Lithographiesystem (Lithographieanlage) integriert. Die Systemjustage erfolgt geometrisch zunächst mit Hilfe von Koordinatenmessgeräten (KMG) für eine Grobjustage (wie in der WO 2019/002082 A1 beschrieben), dann mit sichtbarem Licht für die Feinjustage, bevor in einem letzten Schritt (Abnahmeschritt) auch die Messung energetischer Größen erfolgt.
Während der Einmessung speziell eines Facettenspiegels oder -moduls mit dem Koordinatenmessgerät kommt es jedoch mitunter zu Unsicherheiten, weil einerseits die eingesetzten Trägerringe zum Tragen der Facetten gewisse Toleranzen aufweisen, und andererseits die tatsächliche optische Fläche durch die Oberfläche der Facetten bestimmt wird und nicht durch die Fläche des Trägers, auf dem die Referenzfläche für die Messung sitzt. Dies betrifft vor allem die Position der optischen Fläche entlang der optischen Achse. Die Module sind dann so justiert, dass die Feldlage und der Einfallswinkel des Beleuchtungssystems korrekt justiert sind, das Beleuchtungssystem aber sensitiv ggü. Änderungen während der Nutzung beim Kunden ist. Zum Beispiel bei Änderungen der Homogenität (Uniformity) oder gezielter Verbesserung der Homogenität kann dies feldabhängige Telezentriefehler zu Folge haben. Es ist wünschenswert, das optische System robuster gegenüber solchen Veränderungen zu machen.
Hierzu kann man erstens die Facetten direkt antasten, um deren (Z-)Lage entlang der optischen Achse zu bestimmen. Da allerdings Spalte zwischen den Facetten typischerweise in einem niedrigen Millimeterbereich liegen, ist ein Antasten an den Seitenflächen der Facetten meistens schwierig oder sogar unmöglich.
Außerdem besteht die Gefahr, durch die Kraft des Antasters auf die Seitenfläche die Facette zu dejustieren. Ferner ist ein taktiles Verfahren direkt auf der optischen Fläche eher unvorteilhaft, weil dadurch die optische Fläche Schaden nehmen kann.
Die vorgefundene Problemstellung ergibt sich unter anderem aus der Tatsache, dass mehrere mechanische Schnittstellen zwischen der optischen Fläche auf der Facette und der Referenzfläche am Spiegelmodul liegen. Die Akkumulation der Toleranzen entlang dieser Schnittstellen („mechanische Toleranzkette“) ist wegen der Komplexität des Aufbaus vergleichsweise lang und daher komplex zu optimieren. Ein Anziehen aller Spezifikationen auf diese Schnittstellen-Toleranzen kann verhindern, dass das System außer Toleranz gerät. Die dafür erforderlichen Spezifikationen sind allerdings mit den derzeit bekannten Prozessen eher schlecht oder nicht stabil erreichbar, so dass die Ausbeute verwendbarer Teile nicht akzeptabel ist.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Justage einer Position eines Facettenspiegels einer Lithographieanlage bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Justage einer Position eines ersten Facettenspiegels einer Lithographieanlage entlang einer vorbestimmten Richtung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst:

Messen, in der Retikelebene, von Feldlagen, die einer Auswahl von Facetten eines zweiten Facettenspiegels zugeordnet sind, mit sichtbarem Licht;
Berechnen einer Position des ersten Facettenspiegels entlang der vorbestimmten Richtung auf Basis der gemessenen Feldlagen;
Bestimmen eines Justagewerts zur Justage der Position des ersten Facettenspiegels entlang der vorbestimmten Richtung auf Basis der berechneten Position; und

Justieren der Position des ersten Facettenspiegels um den Justagewert.
Die Erfinder haben überraschend herausgefunden, dass eine Messung sämtlicher Feldlagen nicht erforderlich ist und bereits das Messen derjenigen Feldlagen genügt, die einer Auswahl von Facetten des zweiten Facettenspiegels zugeordnet ist. Die Justage der Position des Feldfacettenspiegels kann dadurch vorteilhaft beschleunigt werden.
Der erste und zweite Spiegel liegen im Strahlengang hintereinander; auf diese folgt im Strahlengang das Retikel. Dabei ist die Reihenfolge des ersten und zweiten Spiegels im Strahlengang austauschbar (erst erster, dann zweiter Spiegel, oder umgekehrt). Der erste und zweite Facettenspiegel können insbesondere Bestandteil eines Beleuchtungssystems einer Lithographieanlage sein. Beispielsweise handelt es sich bei einem von dem ersten und zweiten Facettenspiegel um einen Feldfacettenspiegel und bei dem jeweils anderen um einen Pupillenfacettenspiegel. Insbesondere kann der erste Facettenspiegel ein Pupillenfacettenspiegel und der zweite Facettenspiegel ein Feldfacettenspiegel sein, oder umgekehrt, kann der erste Facettenspiegel ein Feldfacettenspiegel und der zweite Facettenspiegel ein Pupillenfacettenspiegel sein. Die Projektionsbelichtungsanlage kann eine EUV-Lithographieanlage sein. EUV steht für „Extreme Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Die Projektionsbelichtungsanlage kann auch eine DUV-Lithographieanlage sein. DUV steht für „Deep Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.
„Feldlagen, die einer Auswahl von Facetten eines zweiten Facettenspiegels zugeordnet sind“ meint hier, dass die Feldlagen mithilfe der Auswahl von Facetten in die Feldebene oder Objektebene abgebildet werden. Die Auswahl kann sich auf Facetten in der Feldebene, also auf Facetten eines Feldfacettenspiegels, oder in der Pupillenebene, also auf Facetten eines Pupillenfacettenspiegels, beziehen.
Die Facetten können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die Facetten können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein. Der erste oder zweite Facettenspiegel umfasst insbesondere mehr als 100, bevorzugt mehr als 1000 Facetten.
Das Messen der Feldlagen erfolgt beispielsweise mit Hilfe von optischen Wellenlängen, die nicht notwendigerweise der Nutzwellenlänge der Lithographieanlage entsprechen, zum Beispiel mit sichtbarem Licht. Die Feldlage kann auch als Feldposition bezeichnet werden. Allgemein werden die Begriffe „Lage“ und „Position“ als Synonyme verwendet. Die Feldlage bezeichnet insbesondere eine Position des Beleuchtungsfelds (insbesondere die Lichtverteilung, mit der der erste und/oder zweite Facettenspiegel beleuchtet wird) in der Austrittsebene (insbesondere Feldebene oder Objektebene). Beim Messen der Feldlagen wird insbesondere die laterale Position (X und Y Position) der jeweiligen ausgewählten Facetten bezüglich der Abbildungsoptik (Referenz) gemessen, insbesondere weil die Position in Richtung der optischen Achse (Z Position) meist nicht scharf definiert oder schwierig zu messen ist.
Die Feldlagen der Auswahl von Facetten (Facettenauswahl) kann verwendet werden, um eine Position des gesamten Facettenspiegels zu bestimmen. Insbesondere wird die Gesamtposition des Facettenspiegels aus einer mittleren Feldlage aller gemessenen Feldlagen der Facettenauswahl oder aus einer Differenz zwischen den mittleren Feldlagen mehreren Zonen der Facettenauswahl, die im Folgenden näher erläutert werden. Die Position des Facettenspiegels bezeichnet insbesondere die mittlere Position aller Facetten des Facettenspiegels und somit auch des Facettenspiegels selbst.
Auf Basis der berechneten Position des Facettenspiegels kann der Justagewert bestimmt werden, der angibt, in welche Richtung entlang der vorbestimmten Richtung und wie weit der Facettenspiegel bewegt werden soll. Hierzu wird beispielsweise eine bekannte Beziehung zwischen der Position des Facettenspiegels und einer zu optimierenden Abnahmegröße (dabei handelt es sich um eine Spezifikation seitens des Kunden, d.h. des Erwerbers der Lithographieanlage, die Voraussetzung für eine ordnungsgemäße Abnahme ist) des optischen Systems verwendet. Die Abnahmegröße kann eine Größe sein, die bei Änderungen der Homogenität durch den Nutzer der Lithographieanlage verändert wird. Durch die Optimierung der Abnahmegröße wird eine Veränderung der Abnahmegröße bei Änderungen der Homogenität durch den Nutzer der Lithographieanlage reduziert.
Beim Justieren der Position des Facettenspiegels wird der Facettenspiegel um den im Justagewert vorgegebenen Wert und in die durch den Justagewert vorgegebene Richtung verschoben. Zur Justage kann zum Beispiel ein Abstandselement (Spacer) eingesetzt oder herausgenommen werden, um eine Position des Trägers des Facettenspiegels und somit des gesamten Facettenspiegels zu verändern.
Die beschriebene Justagestrategie kann dazu genutzt werden, die mechanische Lagebestimmung über Koordinatenmessgeräte zu unterstützen, die Genauigkeit zu verbessern und gegebenenfalls die Koordinatenmessgerät-Messung auch zu ersetzen, sofern man über die mechanischen Interfaces direkt in den optischen Messbereich kommt. Damit kann in größeren Systemgeometrien auch die Notwendigkeit größerer Koordinatenmessgeräte entfallen. Außerdem wird die Genauigkeit der Systemqualifikation gesteigert und gleichzeitig die Durchlaufzeit der Justage nicht belastet oder kann im Fall wegfallender anderer Messschritte sogar verkürzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Bestimmen des Justagewerts ferner auf Basis einer Sensitivität einer physikalischen Eigenschaft der Lithographieanlage auf Änderungen in der Position des ersten Facettenspiegels. Das Justieren der Position des Facettenspiegels erfolgt ferner derart, dass dabei die Sensitivität und/oder die physikalische Eigenschaft optimiert wird.
Bei der physikalischen Eigenschaft (insbesondere der Abnahmegröße) kann es sich zum Beispiel um einen Crosstalk oder Einfluss auf die Telezentrie des Beleuchtungssystems handeln. Dieser Crosstalk tritt insbesondere bei einem Fehler in der Z-Lage des Facettenspiegels auf. Der Crosstalk beschreibt insbesondere eine Änderung der Telezentrie des Beleuchtungssystems je nachdem, in welcher Einstellung Einschubblenden, die nach dem Retikel angeordnet sind und zur Lichtkorrektur einseitig in das Beleuchtungsfeld geschoben werden können, genutzt werden. Dieser Crosstalk beschreibt eine parasitäre Änderung der Beleuchtungspupille beim Versuch, das Beleuchtungsfeld hinsichtlich der Homogenität zu korrigieren.
Die Sensitivität bezeichnet eine Sensitivität der Kanallage auf eine Dezentrierung und/oder Verkippung des Facettenspiegels. Die Dezentrierung bezeichnet insbesondere eine translatorische Bewegung und die Verkippung bezeichnet insbesondere eine Rotation. Die Sensitivitäten weisen einen systematischen Verlauf (beispielsweise durch ein Polynom beschrieben) über den Pupillenfacettenspiegel auf. Weil die Einschubblenden zur Intensitätskorrektur nur einseitig in das Lichtfeld geschoben werden, entsteht dabei eine energetische Asymmetrie in der Pupille und somit ein Telezentriefehler.
Die Justage erfolgt vorteilhaft derart, dass dieser Telezentriefehler reduziert wird. Hierzu wird insbesondere ein vorbekannter Zusammenhang zwischen der Sensitivität und der Position des Facettenspiegels entlang der vorbestimmten Richtung verwendet, um den Justagewert entsprechend zu bestimmen. Der Justagewert wird derart bestimmt, dass die Abnahmegröße reduziert wird. Das heißt zum Beispiel, dass der Telezentriefehler bei Dezentrierung und/oder Verkippungen des Facettenspiegels reduziert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die physikalische Eigenschaft ein Telezentriefehler.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Messen der Feldlagen der Auswahl von Facetten anhand einer Beleuchtungseinstellung , welche auf einem Datenspeicher der Lithographieanlage gespeichert ist.
Die existierende Beleuchtungseinstellung ist insbesondere eine Einstellung, die zur Beleuchtung während der Nutzung der Lithographieanlage tatsächlich benutzt werden kann. Dies ist dahingehend vorteilhaft, dass eine existierende Funktion der Beleuchtungsanlage bei der Justage verwendet werden kann, und dass keine zusätzliche Funktion benötigt wird.
Insbesondere wird eine existierende Beleuchtungseinstellung ausgewählt, bei der besonders die Kanäle mit großer Sensitivität beteiligt sind. Dadurch kann die Messung der Feldlagen der Facettenauswahl anhand der existierenden Beleuchtungseinstellung eine Messung der Feldlagen aller Facetten widerspiegeln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Auswahl von Facetten in einer ersten und einer zweiten Zone des zweiten Facettenspiegels, wobei die erste und zweite Zone achsensymmetrisch zueinander angeordnet sind.
Die erste und die zweite Zone können jeweils eine längliche, zum Beispiel elliptische Form haben. Die Zonen sind insbesondere derart gewählt, dass sie die Positionen aller Facetten widerspiegeln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist einer von dem ersten und zweiten Facettenspiegel ein Pupillenfacettenspiegel, wobei die erste und die zweite Zone an gegenüberliegenden Polen des Pupillenfacettenspiegels vorgesehen sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Berechnen der Position des ersten Facettenspiegels ein Berechnen einer Differenz zwischen den jeweiligen Positionen der Feldlagen, die der ersten Zone zugeordnet sind, und den jeweiligen Positionen der Feldlagen, die der zweiten Zone zugeordnet sind.
Wenn man die mittlere Feldlage über alle Kanäle bildet, so gleichen sich bei Verschiebung des ersten Facettenspiegels entlang der vorbestimmten Richtung die Fehler der Kanäle der ersten Zone mit den Fehlern der Kanäle der zweiten Zone wieder aus. Bestimmt man jedoch die mittlere Feldlage der Kanäle der ersten Zone und die der Kanäle der zweiten Zone separat, und berechnet eine Differenz zwischen den separat bestimmten Mittelwerten, kann man daraus die Z-Lage des Facettenspiegels bestimmen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Auswahl von Facetten weniger als ein Viertel, insbesondere weniger als ein Sechstel, aller Facetten des zweiten Facettenspiegels.
Dies ermöglicht eine wesentliche Beschleunigung der Messung der Feldlagen und somit der Justage der Position des Facettenspiegels. Die Auswahl von Facetten sollte jedoch auch mindestens ein Zwanzigstel oder ein Zehntel aller Facetten umfassen, um eine repräsentative Abbildung aller Facetten zu liefern und/oder ausreichend Licht für die Feldlagenmessung zu erhalten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform verläuft die vorbestimmte Richtung entlang der optischen Achse des ersten Facettenspiegels.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird bereitgestellt ein Justagesystem zur Justage einer Position eines ersten Facettenspiegels einer Lithographieanlage, insbesondere mittels Durchführens des vorstehenden Verfahrens, wobei das Justagesystem umfasst:

eine Messeinrichtung zum Messen von Feldlagen in der Retikelebene, wobei die Feldlagen einer Auswahl von Facetten eines zweiten Facettenspiegels zugeordnet sind, mit sichtbarem Licht;
eine Recheneinrichtung zum Berechnen einer Position des Feldfacettenspiegels entlang der vorbestimmten Richtung auf Basis der gemessenen Feldlagen, und zum Bestimmen eines Justagewerts zur Justage der Position des Feldfacettenspiegels entlang der vorbestimmten Richtung auf Basis der berechneten Position; und
eine Justageeinrichtung zum Justieren der Position des Feldfacettenspiegels um den Justagewert.

Die für das Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Justagesystem entsprechend und umgekehrt.
Die zuvor beschriebene Justage bezieht sich auf die spezifische Justage eines (ersten) Facettenspiegels. Eine analoge Justage anderer optischen Elemente einer Lithographieanlage oder eines anderen optischen Systems ist jedoch auch denkbar. So kann anstelle des Facettenspiegels auch die Justage eines allgemeinen Spiegelmoduls erfolgen. Insbesondere können das Verfahren des ersten Aspekts sowie das Justagesystem des zweiten Aspekts allgemein zur Einstellung der Position eines Stellglieds mit großer Sensitivität auf eine zu justierende Abnahmegröße Einsatz finden. Beispielsweise können das beschriebene Verfahren und Justagesystem zur Justage eines Systems mit zehn hintereinander angeordneten Spiegeln verwendet werden.
Eine Verallgemeinerung des zuvor beschriebenen Verfahrens kann wie folgt beschrieben werden:

Messen einer Messgröße mit großer Sensitivität auf die zu justierende Abnahmegröße;
Bestimmung der Abweichung des Istzustands zu einem Sollzustand der zu justierenden Abnahmegröße basierend auf die gemessene Messgröße (insbesondere unter Berücksichtigung der Sensitivität der Messgröße auf die Abnahmegröße); und
Justage des Stellglieds basierend auf der bestimmten Abweichung.

„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt einen schematischen Meridionalschnitt einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie;
2 zeigt ein Beispiel einer Facette mit Justagestift;
3 zeigt ein Beispiel der Sensitivität der Kanallagen auf eine Dezentrierung eines Facettenspiegels entlang einer Z-Richtung;
4 zeigt ein Verfahren zur Justage einer Position eines Facettenspiegels;
5 zeigt ein Beispiel einer Feldlagenmessung aller Facetten;
6 zeigt ein weiteres Beispiel einer Feldlagenmessung aller Facetten;
7 zeigt ein Beispiel einer Feldlagenmessung mir einer existierenden Beleuchtungseinstellung;
8 zeigt einen Zusammenhang zwischen Telezentrie und Abstand der mittleren Feldlagen beider Zonen;
9 zeigt ein Justagesystem zur Justage einer Position eines Facettenspiegels;
10 zeigt ein Beispiel eines Ablaufs der Justage der Position des Facettenspiegels; und
11 zeigt ein Beispiel für eine Verallgemeinerung der Justagestrategie für schwer zugängliche Abnahmegrößen.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
1 zeigt eine Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 1 (Lithographieanlage), insbesondere einer EUV-Lithographieanlage. Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- beziehungsweise Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6 (vorliegend auch „Retikelebene“). Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem 2 separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem 2 die Lichtquelle 3 nicht.
Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9, insbesondere in einer Scanrichtung, verlagerbar.
In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches Koordinatensystem mit einer x-Richtung x, einer y-Richtung y und einer z-Richtung z eingezeichnet. Die x-Richtung x verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung y verläuft horizontal und die z-Richtung z verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung y. Die z-Richtung z verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung y verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Lichtquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Lichtquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 16 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Engl.: Laser Produced Plasma, mit Hilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Engl.: Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Engl.: Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Lichtquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Engl.: Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Engl.: Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Lichtquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Facettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche auch als Facetten bezeichnet werden können. Von diesen ersten Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung y.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet. Im nachstehend beschriebenen Beispiel (siehe insbesondere 4) wird der Facettenspiegel 22 als „erster Facettenspiegel“ justiert. Alternativ kann jedoch auch der Facettenspiegel 20 als „erster Facettenspiegel“ justiert werden.
Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Engl.: Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der zweite Facettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Grazing Incidence Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hochreflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung y zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung y kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe Bx, By in x- und y-Richtung x, y auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe Bx, By der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (6x, By) = (+/-0,25, +/-0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab 6 bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung x, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung y, 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 x, y, 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 x, y im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung x, y sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der zweiten Facetten 23 ist genau einer der ersten Facetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der ersten Facetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die ersten Facetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten zweiten Facetten 23.
Die ersten Facetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten zweiten Facette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der zweiten Facetten 23 kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der zweiten Facetten 23, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des zweiten Facettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der zweite Facettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
Die 2 zeigt ein Beispiel eines Facettensystems 100 mit einer Facette 102. Die Facette 102 kann der zuvor beschriebenen ersten oder zweiten Facette 21, 23 entsprechen (hier im Beispiel eine Pupillenfacette 23). Die Facette 102 weist eine optische Oberfläche 104, auf die während eines Betriebs der Lithographieanlage 1 Licht einfällt und reflektiert wird. Die Facette 102 ist länglich ausgebildet und über eine erste Mutter 106 an einem Justagestift 108 befestigt, der sich entlang der länglichen Erstreckungsrichtung der Facette 102 erstreckt und in diese hineinragt. Der Justagestift 108 dient dazu, eine Position der Facette 102, insbesondere entlang einer Z-Richtung, die entlang einer optischen Achse der Facette 102 und senkrecht zur optischen Oberfläche 104 verläuft, einzustellen. Die Z-Richtung ist die vorbestimmte Richtung. Die im Zusammenhang mit den 2 bis 12 beschriebene Richtungen X, Y und Z entsprechen nicht den Richtungen x, y und z aus der 1.
An einem Ende des Justagestifts 108, das nicht in die Facette 102 hineinragt, ist der Justagestift 108 über eine zweite Mutter 110 mit einer optionalen Kühleinheit 114 verbunden. Die Kühleinheit 104 weist eine Oberfläche 112 auf, die der Kühlung der Facette 102 dient. Ferner bildet die Kühleinheit 104 eine Referenzfläche zur relativen Positionierung der optischen Oberfläche 104.
Um das einleitend beschriebene Problem zu lösen und beispielsweis den Facettenspiegel 22 (obgleich das vorliegend beschriebene Verfahren auf die Positionierung des Facettenspiegels 20 genauso anwendbar ist) robuster gegenüber Änderungen der Homogenität zu machen, ist es wichtig, eine genaue Position des Facettenspiegels 20, 22 zu kennen. Da mehrere mechanische Schnittstellen zwischen der optischen Fläche 104 auf der Facette 102 und der Referenzfläche 114 am Spiegelmodul liegen, ergibt sich eine Akkumulation von Toleranzen entlang dieser Schnittstellen („mechanische Toleranzkette“). Diese ist wegen der Komplexität des Aufbaus vergleichsweise lang und daher schwierig zu optimieren. Ein Anziehen aller Spezifikationen auf diese Schnittstellen-Toleranzen kann verhindern, dass das System außer Toleranz gerät. Die dafür erforderlichen Spezifikationen sind allerdings mit den derzeit bekannten Prozessen nicht stabil erreichbar.
Daher ist eine Anpassung der Toleranzen nicht ausreichend zur Bestimmung der Position des Facettenspiegels 22 und die Position des Facettenspiegels 22 muss empirisch bestimmt werden.
Solch eine empirische Bestimmung der Position des Facettenspiegels 22 wird anhand der 3 bis 11 beschrieben.
Ein Fehler der Z-Lage des Facettenspiegels 22 (also der Fehler der Lage des Spiegels 22 entlang der Z-Richtung) erzeugt unter anderem einen Crosstalk auf die Telezentrie des Beleuchtungssystems 2. Dieser Crosstalk beschreibt eine Änderung der Telezentrie des Systems 2 je nachdem, in welcher Einstellung Einschubblenden, die nach dem Retikel 7 angeordnet sind und zur Lichtkorrektur einseitig in das Beleuchtungsfeld geschoben werden können, genutzt werden. Dieser Crosstalk beschreibt eine parasitäre Änderung der Beleuchtungspupille beim Versuch, das Beleuchtungsfeld hinsichtlich der Homogenität zu korrigieren. Um diese Seiteneffekte zu minimieren, wird bei der Systemauslegung die Lage jedes einzelnen Beleuchtungskanals, insbesondere entlang einer y-Achse, in der Retikelebene 6 optimiert. Diese Optimierung führt unter anderem dazu, dass die einzelnen Kanäle des Beleuchtungssystems 2 nicht mehr perfekt überlagern, weil dies für den Crosstalk wiederum nachteilig wäre. Aus dieser nicht perfekten Überlagerung ergeben sich Sensitivitäten.
Die 3 zeigt ein Beispiel einer systematischen Sensitivität von Kanallagen auf eine Dezentrierung des Facettenspiegels 22 entlang der Z-Richtung. Anders ausgedrückt zeigt die 3 eine Auswirkung einer Verschiebung des Facettenspiegels 22 um 1 mm entlang der Z-Richtung auf die Y-Position der einzelnen Abbildungen der Facetten 23 in der Retikelebene 6.
Die den Kanälen entsprechenden Facetten 23 sind in dem Facettenspiegel 22 an Positionen angeordnet, die in der 3 durch die horizontale und vertikale Achse angegeben sind, wobei die horizontale Achse eine Position der Facetten 23 entlang einer X-Richtung angibt und die vertikale Achse eine Position der Facetten 23 entlang der Y-Richtung angibt. Die Mitte des Facettenspiegels 22 entspricht in 3 der Position X = 0 mm und Y = 0 mm. Die X- und Y- Richtungen sind laterale Richtungen, die senkrecht zur optischen Achse Z verlaufen.
In der 3 sind die Kanäle, die den einzelnen Facetten 23 entsprechen, mit „+", „o“ und „-“ dargestellt. Die Zeichen „+“, „o“ und „-“ kennzeichnen eine Sensitivität der jeweiligen Kanallagen auf eine Verschiebung des Facettenspiegels 20, 22 entlang der Z-Richtung. Das Zeichen „+“ gibt an, dass eine Verschiebung des Facettenspiegels 22 um 1 in einer beliebigen Längeneinheit (arbitrary unit length) entlang der positiven Z-Richtung die entsprechende Facette 23 um 0,5 [beliebige Längeneinheit] in die positive Y-Richtung verschiebt. Das Zeichen „o“ gibt an, dass eine Verschiebung des Facettenspiegels 22 um 1 [beliebige Längeneinheit] entlang der positiven Z-Richtung die entsprechende Facette 23 um 0 [beliebige Längeneinheit] in die Y-Richtung verschiebt. Das Zeichen „-“ gibt an, dass eine Verschiebung des Facettenspiegels 22 um 1 [beliebige Längeneinheit] entlang der positiven Z-Richtung die entsprechende Facette 23 um 0,5 [beliebige Längeneinheit] in die positive Y-Richtung (entsprechend 0,5 [beliebige Längeneinheit] in die negative Y-Richtung) verschiebt.
Die 3 zeigt einen ausgeprägten Kipp in der Sensitivität der Kanallagen bei Z-Dezentrierung des Facettenspiegels 22. Das heißt, dass die Kanäle, die im oberen Teil der Pupille des Facettenspiegels 22 liegen, bei einer Fehllage des Facettenspiegels 22 entlang der positiven Z-Richtung (+Z) mehrheitlich entlang der positiven y-Richtung (+Y) gegenüber ihrer individuellen Solllage verschoben werden, während die Kanäle aus der unteren Pupillenhälfte mehrheitlich entlang der negativen y-Richtung (-Y) gegenüber ihrer individuellen Solllage verschoben werden. Weil die Einschubblenden zu Intensitätskorrektur nur einseitig in das Lichtfeld geschoben werden, entsteht dabei eine energetische Asymmetrie in der Pupille und somit ein Telezentriefehler.
Bei der 3 handelt es sich um systematische Sensitivitäten und nicht um tatsächliche Feldlagen der einzelnen Facetten 23. Misst man die tatsächliche Feldlage der einzelnen Kanäle in Bezug auf die Sollposition, so ergeben sich Bilder wie in 5 und 6. In den 5 und 6 entspricht die Darstellung der Facetten 23 der der 3. Ferner entsprechen die in den 5 und 6 verwendeten Zeichen „+“, „o“ und „-“ denen aus der 3.
In der 5 ist zu erkennen, dass die Abweichung der tatsächlichen Position von der spezifizierten Lage keine systematische Abhängigkeit von der Position der Facette 23 in der Beleuchtungspupille aufweist, weil es sich um ein gut justiertes System handelt. Die erkennt man an einer gleichmäßigen Verteilung der Zeichen „+“, „o“ und „-“ in der 5. Dagegen zeigt 6 Abnahmedaten eines Systems 2, das bezüglich Crosstalk deutlich erhöhte Werte aufweist, die die Spezifikation verletzen. Dieses System 2 kann jedoch wieder in Spezifikation justiert werden, wenn man anhand der in 3 dargestellten Sensitivitäten eine Korrektur der Z-Position des Facettenspiegels 20, 22 (Justagewert) berechnet. Im in der 6 gezeigten Beispiel läge die benötigte Korrektur bei ΔZ = -0,200 [beliebige Längeneinheit] (Justagewert).
Um die beschrieben Korrektur durchzuführen, bedarf man also der Positionsfehler der einzelnen Kanäle in Retikelebene in Bezug auf ihren Ort in der Pupille. Diese Messung ist zeitaufwendig. Es gibt aber eine Möglichkeit, die Messung wesentlich zu beschleunigen. Diese Möglichkeit wird unter Bezugnahme auf die 4 beschrieben.
Die 4 zeigt ein Verfahren zur Justage der Position des (Pupillen-)Facettenspiegels 22 (es könnte sich in anderen Ausführungsformen aber auch um den (Feld-)Facettenspiegel 20 handeln). Bei dem justierten Facettenspiegel 22 (oder 20) handelt es sich um den ersten Facettenspiegel. In einem Schritt S1 werden Feldlagen, die einer Auswahl von Facetten 21 des Facettenspiegels 20 zugeordnet sind, mit sichtbarem Licht gemessen.
Da die Sensitivität auf die Lage des Facettenspiegels 22 in die Z-Richtung relativ groß ist und gleichzeitig einen einfach beschreibbaren Verlauf (3) hat, ist es nicht erforderlich, alle Kanäle einzeln auszuwerten. Stattdessen ist es ausreichend, die Daten gruppiert zu erheben. Dies entspricht der Messung der Feldlagen, die der Auswahl von Facetten 21 zugeordnet ist.
Zur Messung der Feldlagen der Facettenauswahl bietet es sich an, eine existierende Beleuchtungseinstellung zu wählen (beispielsweise eine solche, die auf einem Datenspeicher der Lithographieanlage gespeichert ist), bei der besonders die Kanäle mit großer Sensitivität beteiligt sind. Im vorliegenden Beispiel (siehe Sensitivitäten der 3 und Feldlage der 6) handelt es sich dabei um die Kanäle, die „oben“ und „unten“ in der Pupille (oben und unten beziehen sich auf die Darstellungen der 2, 5, 6 und 7) liegen.
Die existierende Beleuchtungseinstellung, die diesen Anforderungen am nächsten kommt, ist in der 7 gezeigt. In der Beleuchtungseinstellung der 7 wird nur circa ein Achtel aller Facetten 21 beleuchtet. Diese Facettenauswahl ist gebildet durch Facetten 21 einer ersten Zone 116 („oben“), die eine an einem ersten Pol 118 angrenzende elliptische Form hat. Die Facettenauswahl ist ferner gebildet durch Facetten 21 einer zweiten Zone 120 („unten“), die eine an einem zweiten Pol 122 angrenzende elliptische Form hat. Die zwei Zonen 116, 120 sind gegenüber einer Symmetrieachse 124 spiegelsymmetrisch angeordnet. Die Symmetrieachse 124 ist ein Querschnitt des Facettenspiegels 20, 22, der entlang der Position Y = 0 [beliebige Längeneinheit] verläuft. Die Zonen 116, 120 können auch als Monopol bezeichnet werden.
In einem Schritt S2 der 4 wird eine Position des Facettenspiegels 22 entlang der Z-Richtung berechnet. Diese Rechnung erfolgt unter Berücksichtigung der gemessenen Feldlagen der Facettenauswahl, die in der 7 dargestellt ist.
Wenn man die mittlere Feldlage über alle in der 7 beleuchtete Kanäle bildet, so gleichen sich bei Verschiebung des Facettenspiegels 22 entlang der Z-Achse die Fehler der Kanäle der ersten Zone 116 mit den Fehlern der Kanäle der zweiten Zone 120 wieder aus. Bestimmt man jedoch die mittlere Feldlage der Kanäle der ersten Zone 116 und die der Kanäle der zweiten Zone 120 separat, kann man daraus die Z-Lage des Facettenspiegels 22 bestimmen.
In einem Schritt S3 der 4 wird ein Justagewert zur Justage der Position des Facettenspiegels 22 entlang der Z-Richtung bestimmt. Hierzu werden die in dem Schritt S2 berechnete Position des Facettenspiegels 22 sowie die systematische Sensitivität aus der 3 verwendet. Im Beispiel der 7 ergibt sich ein Justagewert, also eine benötigte Korrektur der Position des Facettenspiegels 22 entlang der Z-Richtung bei ΔZ = -0,200 [beliebige Längeneinheit].
In einem Schritt S4 der 4 wird eine Justage der Position des Facettenspiegels 20 entlang der Z-Richtung entsprechend dem Justagewert durchgeführt. Hierzu wird der Träger des Facettenspiegels 20 durch Entfernen eines entsprechenden Abstandselements mit Höhe 0,200 [beliebige Längeneinheit] entlang der Z-Richtung erfolgen.
Die 8 zeigt den Crosstalk auf die Telezentrie (senkrechte Achse) in Abhängigkeit vom Abstand der mittleren Feldlagen der beiden Zonen 116, 120 (horizontale Achse). Dabei bezieht sich die erste Kurve 126 auf die erste Zone 116 und die zweite Kurve 128 auf die zweite Zone 120.
Die Systematik ist in der 8 deutlich erkennbar und beide Kurven 126, 128 haben einen linearen Verlauf. Dies bestätigt, dass es tatsächlich eine Proportionalität zwischen der Feldlage und der Zielgröße (Crosstalk) gibt.
Die 9 zeigt ein Justagesystem 200 zur Justage einer Position des Facettenspiegels 22 (hier im Beispiel). Das Justagesystem 200 ist geeignet, das Verfahren der 4 auszuführen. Das Justagesystem 200 umfasst hierzu eine Messeinrichtung 202, eine Recheneinrichtung 204 und eine Justageeinrichtung 206, die jeweils über einen Kommunikationskanal 208 miteinander verbunden sind und Daten austauschen können.
Die Messeinrichtung 202 ist zum Messen der Feldlagen, die der Auswahl von Facetten 21 (hier im Beispiel) zugeordnet ist, mit sichtbarem Licht geeignet (Schritt S 1 der 4). Die Recheneinrichtung 204 ist geeignet, eine Position des Facettenspiegels 22 entlang der vorbestimmten Richtung auf Basis der gemessenen Feldlagen der Auswahl von Facetten 21 zu berechnen (Schritt S2 der 4), und den Justagewert zur Justage der Position des Facettenspiegels 22 entlang der vorbestimmten Richtung auf Basis der berechneten Position des Facettenspiegels 22 zu bestimmen (Schritt S3 der 4). Die Justageeinrichtung 206 ist zum Justieren der Position des Facettenspiegels 22 um den Justagewert eingerichtet.
Die 10 zeigt ein weiteres Beispiel eines Ablaufs der Justage der Position des Facettenspiegels 22.
In einem Schritt S5 wird die Feldlage der Zonen 116, 120 (Monopole) gemessen. Der Schritt S5 entspricht dem Schritt S1 aus der 4. In einem Schritt S6 wird der in der 7 gezeigte Zusammenhang zwischen Crosstalk und Feldlage erhalten. In einem Schritt S7 wird basierend auf dem Zusammenhang aus dem Schritt S6 und der Messung des Schritts S5 der Crosstalk bestimmt. Der Schritt S7 kann die Schritte S2 und S3 der 4 ganz oder teilweise beinhalten.
In einem Schritt S8 wird die Lage (Position) des Facettenspiegels 22 bestimmt. Dies kann wie zuvor in dem Schritte S2 der 4 beschrieben erfolgen. In einem Schritt S9 wird die Sensitivität der Position des Facettenspiegels 22 auf Crosstalk, wie sie aus der 3 bekannt ist, erhalten. Basierend auf dem im Schritt S7 bestimmten Crosstalk, der im Schritt S8 bestimmten Position des Facettenspiegels 22 und der Sensitivität aus dem Schritt S9 wird in einem Schritt S10 die Position des Facettenspiegels 22 justiert (entsprechend Schritt S4 der 4). Der Schritt S11 beschreibt eine optionale iterative Justage und eine Wiederholung der Schritte S5 - S7.
Die 11 zeigt ein Beispiel für eine Verallgemeinerung der Justagestrategie für schwer zugängliche Abnahmegrößen. Die im Zusammenhang mit den 3 bis 10 beschriebene Justage bezieht sich auf die spezifische Justage eines Facettenspiegels 22. Eine analoge Justage anderer optischen Elemente der Lithographieanlage oder eines anderen optischen Systems ist jedoch auch denkbar. So kann anstelle des Facettenspiegels 20, 22 auch die Justage eines allgemeinen Spiegelmoduls erfolgen. Insbesondere kann das Verfahren der 4 allgemein zur Einstellung der Position eines Stellglieds mit großer Sensitivität auf eine zu justierende Abnahmegröße Einsatz finden.
Eine solche Verallgemeinerung des Verfahrens der 4 und 10 ist in der 11 gezeigt und kann wie folgt beschrieben werden. In einem Schritt S12 wird eine Messgröße mit großer Sensitivität auf die zu justierende Abnahmegröße gemessen. Dies kann zum Beispiel, wie in den Schritten S1 und S5 optisch erfolgen. In einem Schritt S13 der 11 wird eine Angabe über eine Sensitivität der Messgröße auf die Abnahmegröße, also ein Zusammenhang zwischen Messgröße und Abnahmegröße, erhalten. In einem Schritt S14 der 11 wird basierend auf dem Zusammenhang aus dem Schritt S13 und der Messung des Schritts S12 eine Abweichung zwischen dem Istzustand (wie im Schritt S12 gemessen) und dem Sollzustand der Abnahmegröße bestimmt.
In einem Schritt S15 der 11 wird die Lage (Position) des Stellglieds zum Einstellen der Position des zu kalibrierenden optischen Systems bestimmt. In einem Schritt S16 der 11 wird die Sensitivität des Stellglieds auf die Abnahmegröße erhalten. Basierend auf der im Schritt S14 bestimmten Abweichung, der im Schritt S 15 bestimmten Position des Stellglieds und der Sensitivität aus dem Schritt S16 wird in einem Schritt S 17 die Position des Stellglieds justiert, um so eine entsprechende optische Oberfläche zu justieren. Der Schritt S18 der 11 beschreibt eine optionale iterative Justage und eine Wiederholung der Schritte S12-S17.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar. Das optische System kann beispielweise auch in einer DUV-Lithographieanlage eingesetzt werden. Insbesondere gelten die vorstehenden Ausführungen für Pupillenfacettenspiegel oder - allgemein - für jeden facettierten Spiegel entsprechend.
Die 3 zeigt lediglich die Sensitivitäten der Kanallagen auf die Z-Dezentrierung, aber ähnliche systematische Sensitivitäten ergeben sich auch bei X- und Y-Dezentrierungen und X-, Y- und Z-Rotationen. Auch für diese systematische Sensitivitätsverläufe kann eine Justage der Position des Facettenspiegels anhand des Verfahrens der 4 erfolgen, die zum Reduzieren des Crosstalks dient.
Bezugszeichenliste

1: Projektionsbelichtungsanlage
2: Beleuchtungssystem
3: Lichtquelle
4: Beleuchtungsoptik
5: Objektfeld
6: Objektebene bzw. Retikelebene
7: Retikel
8: Retikelhalter
9: Retikelverlagerungsantrieb
10: Projektionsoptik
11: Bildfeld
12: Bildebene
13: Wafer
14: Waferhalter
15: Waferverlagerungsantrieb
16: Beleuchtungsstrahlung
17: Kollektor
18: Zwischenfokusebene
19: Umlenkspiegel
20: erster Facettenspiegel
21: erste Facette
22: zweiter Facettenspiegel
23: zweite Facette
100: Facettensystem
102: Facette
104: optische Oberfläche
106: erste Mutter
108: Justagestift
110: zweite Mutter
112: Oberfläche
114: Kühleinheit
116: erste Zone
118: erster Pol
120: zweite Zone
122: zweiter Pol
124: Symmetrieachse
126: erste Kurve
128: zweite Kurve
200: Justagesystem
202: Messeinrichtung
204: Recheneinrichtung
206: Justageeinrichtung
208: Kommunikationskanal
M1: Spiegel
M2: Spiegel
M3: Spiegel
M4: Spiegel
M5: Spiegel
M6: Spiegel
S1 - S18: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2019002082 A1 [0005]
DE 102008009600 A1 [0056, 0060]
US 20060132747 A1 [0058]
EP 1614008 B1 [0058]
US 6573978 [0058]
DE 102017220586 A1 [0063]
US 20180074303 A1 [0077]

Claims

Verfahren zur Justage einer Position eines ersten Facettenspiegels (20, 22) einer Lithographieanlage (1) entlang einer vorbestimmten Richtung, umfassend: Messen (S1), in der Retikelebene (6), von Feldlagen, die einer Auswahl von Facetten (21, 23) eines zweiten Facettenspiegels (20, 22) zugeordnet sind, mit sichtbarem Licht; Berechnen (S2) einer Position des ersten Facettenspiegels (20, 22) entlang der vorbestimmten Richtung auf Basis der gemessenen Feldlagen; Bestimmen (S3) eines Justagewerts zur Justage der Position des ersten Facettenspiegels (20, 22) entlang der vorbestimmten Richtung auf Basis der berechneten Position; und Justieren (S4) der Position des ersten Facettenspiegels (20, 22) um den Justagewert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des Justagewerts ferner auf Basis einer Sensitivität einer physikalischen Eigenschaft der Lithographieanlage auf Änderungen in der Position des ersten Facettenspiegels (20, 22) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die physikalische Eigenschaft ein Telezentriefehler ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Messen der Feldlagen der Auswahl von Facetten (21, 23) anhand einer Beleuchtungseinstellung erfolgt, welche auf einem Datenspeicher der Lithographieanlage gespeichert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Auswahl von Facetten (21, 23) in einer ersten und einer zweiten Zone (116, 120) des zweiten Facettenspiegels (20, 22) erfolgt, wobei die erste und zweite Zone (116, 120) achsensymmetrisch zueinander angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei einer von dem ersten und zweiten Facettenspiegel ein Pupillenfacettenspiegel ist, wobei die erste und die zweite Zone (116, 120) an gegenüberliegenden Polen (118, 122) des Pupillenfacettenspiegels (20, 22) vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Berechnen der Position des ersten Facettenspiegels (20, 22) ein Berechnen einer Differenz zwischen den jeweiligen Positionen der Feldlagen (21, 23), die der ersten Zone (116) zugeordnet sind, und den jeweiligen Positionen der Feldlagen, die der zweiten Zone (120) zugeordnet sind, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Auswahl von Facetten (21, 23) weniger als ein Viertel, insbesondere weniger als ein Sechstel, aller Facetten (21, 23) des zweiten Facettenspiegels (20, 22) bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die vorbestimmte Richtung entlang der optischen Achse des ersten Facettenspiegels (20, 22) verläuft.
Justagesystem (200) zur Justage einer Position eines ersten Facettenspiegels (20, 22) einer Lithographieanlage (1), insbesondere mittels Durchführens des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Justagesystem umfasst: eine Messeinrichtung (202) zum Messen von Feldlagen in der Retikelebene (6), wobei die Feldlagen einer Auswahl von Facetten (21, 23) eines zweiten Facettenspiegels (20, 22) zugeordnet sind, mit sichtbarem Licht; eine Recheneinrichtung (204) zum Berechnen einer Position des Feldfacettenspiegels (20, 22) entlang der vorbestimmten Richtung auf Basis der gemessenen Feldlagen, und zum Bestimmen eines Justagewerts zur Justage der Position des Feldfacettenspiegels (20, 22) entlang der vorbestimmten Richtung auf Basis der berechneten Position; und eine Justageeinrichtung (206) zum Justieren der Position des Feldfacettenspiegels (20, 22) um den Justagewert.